JP4371985B2 - Stress analysis method, program, and recording medium - Google Patents

Stress analysis method, program, and recording medium Download PDF

Info

Publication number
JP4371985B2
JP4371985B2 JP2004345238A JP2004345238A JP4371985B2 JP 4371985 B2 JP4371985 B2 JP 4371985B2 JP 2004345238 A JP2004345238 A JP 2004345238A JP 2004345238 A JP2004345238 A JP 2004345238A JP 4371985 B2 JP4371985 B2 JP 4371985B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stress
thickness direction
calculated
plate thickness
strain
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004345238A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006155254A (en
Inventor
徳利 岩田
篤信 村田
康宏 与語
広吉 中西
洋 石倉
秀夫 蔦森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004345238A priority Critical patent/JP4371985B2/en
Publication of JP2006155254A publication Critical patent/JP2006155254A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4371985B2 publication Critical patent/JP4371985B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、プレス成形による板材の曲げ変形をコンピュータによって解析する技術に関するものであり、特に、その板材を近似的に表現する複数のシェル要素の集合体であるシェル要素モデルを用いることにより、各シェル要素における応力を解析する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for analyzing bending deformation of a plate material by press molding by a computer, and in particular, by using a shell element model that is an aggregate of a plurality of shell elements that approximately represents the plate material. The present invention relates to a technique for analyzing stress in a shell element.

ポンチ、ダイス等、金型を用いて板材を塑性加工によって成形する技術としてプレス成形が存在する。このプレス成形は、種々の製品を製造するために用いられ、そのような製品の一例として自動車がある。この自動車の製造工程においては、車体のパネルやフレーム、ドアのパネル、サスペンションのアーム等、種々の部品を製造するためにプレス成形が行われる。   There is press forming as a technique for forming a plate material by plastic working using a mold such as a punch or a die. This press molding is used to manufacture various products, and an example of such a product is an automobile. In the automobile manufacturing process, press molding is performed to manufacture various parts such as a body panel, a frame, a door panel, and a suspension arm.

このプレス成形は、一般に、曲げ変形させられるべき板材の両面の一方である曲げ外面をダイスとパッドとのうちの少なくともダイスによって支持しつつ他方の面である曲げ内面にポンチを加圧状態で接触させることによって行われる。このプレス成形中、板材には、曲げによる応力と接触による応力と摩擦力による応力が発生する。   In this press molding, generally, a bending outer surface which is one of both surfaces of a plate material to be bent and deformed is supported by at least one of a die and a pad, and a punch is brought into contact with the bending inner surface which is the other surface in a pressurized state. Is done by letting During the press molding, stress due to bending, stress due to contact, and stress due to frictional force are generated in the plate material.

このプレス成形によって製造された製品の形状精度が不良となる原因として、プレス成形後の製品のスプリングバックがある。このスプリングバックという現象は、プレス成形等、塑性加工において発生し、材料が負荷された後に除荷されると、材料が弾性回復してその形状が変化する現象である。この場合に、部分的に塑性変形を伴うことがある。   As a cause of poor shape accuracy of a product manufactured by this press molding, there is a spring back of the product after press molding. This phenomenon of springback is a phenomenon that occurs in plastic working such as press molding, and when the material is unloaded after being loaded, the material elastically recovers and its shape changes. In this case, plastic deformation may be partially accompanied.

このスプリングバックの量は、金型の形状を含むプレス成形条件の調整によって改善することが可能である。そのプレス成形条件には、例えば、ポンチおよびダイスの各肩Rや、それらポンチとダイスとの間の半径方向および幅方向のクリアランスが含まれる。   The amount of this spring back can be improved by adjusting the press molding conditions including the shape of the mold. The press molding conditions include, for example, each shoulder R of the punch and the die and radial and width clearances between the punch and the die.

したがって、プレス成形による製品の形状精度を向上させるためには、そのスプリングバック量を精度よく予測して金型の設計を行うことが有効である。板材の板厚tが厚いという理由や、板材の曲げ半径Rが大きいという理由によってその板材のスプリングバック量が大きいほど、そのスプリングバック量を精度よく予測し、その結果を金型の設計にフィードバックすることが強く要望される。   Therefore, in order to improve the shape accuracy of the product by press molding, it is effective to design the die by accurately predicting the amount of spring back. The larger the springback amount of the plate material, the greater the springback amount of the plate material due to the reason that the plate thickness t of the plate material is large or the bending radius R of the plate material is large, and the result is fed back to the mold design. It is strongly requested to do.

そのスプリングバック量を精度よく予測するために、プレス成形によって板材が変形する様子をコンピュータを用いた数値シミュレーションによって解析することが既に行われている。その数値シミュレーションは成形シミュレーションとも言われる。   In order to accurately predict the amount of spring back, it has already been analyzed by numerical simulation using a computer that the plate material is deformed by press forming. The numerical simulation is also called molding simulation.

その成形シミュレーションは、板材を、それの面方向と板厚方向との双方に沿って複数のソリッド要素に仮想的に分割してモデル化し、そのソリッド要素モデルのもとにFEM等の数値解析を行う手法と、板材を、それの面方向に複数のシェル要素に仮想的に分割してモデル化し、そのシェル要素モデルのもとにFEM等の数値解析を行う手法とに分類される。   In the forming simulation, a plate material is virtually divided into a plurality of solid elements along both the surface direction and the plate thickness direction and modeled, and numerical analysis such as FEM is performed based on the solid element model. It is classified into a method to perform and a method in which a plate material is virtually divided into a plurality of shell elements in the plane direction and modeled, and a numerical analysis such as FEM is performed based on the shell element model.

一般に、先の手法は、板材変形の予測精度を容易に向上させることが可能である点で後の手法より優れ、一方、後の手法は、数値解析に必要な計算時間を容易に短縮可能な点で先の手法より優れている。したがって、予測精度と計算時間との両方において実用的に優れた手法の開発が要望されている。   In general, the previous method is superior to the latter method in that it can easily improve the prediction accuracy of plate deformation, while the latter method can easily reduce the calculation time required for numerical analysis. This is superior to the previous method. Therefore, there is a demand for development of a method that is practically excellent in both prediction accuracy and calculation time.

従来のシェル要素を用いた成形シミュレーション解析は、プレス成形中に板材に板厚方向に発生する応力を考慮することができないが、薄板成形のように、板材の曲げの厳しさ(板材の板厚tに対するその板材の曲げ半径Rの比率)が比較的弱い場合には、その板材の変形を精度よく計算することができる。しかし、本発明者らは、この従来のシェル要素を用いた成形シミュレーションでは厚板の変形を精度よく予測するのは困難であることに気が付いた。   The conventional molding simulation analysis using shell elements cannot take into account the stress generated in the plate thickness direction during press molding. However, as in the case of thin plate molding, the severity of bending of the plate (plate thickness of the plate) If the ratio of the bending radius R of the plate to t is relatively weak, the deformation of the plate can be calculated with high accuracy. However, the present inventors have found that it is difficult to accurately predict the deformation of the thick plate by the molding simulation using the conventional shell element.

そこで、本発明者らは、板材がそれの面方向に並んだ複数のシェル要素の集合体としてコンピュータ上でモデル化されたシェル要素モデルを用いることにより、各シェル要素の板厚方向応力を考慮した上で各シェル要素の面方向における応力である面内応力を解析し、その面内応力の解析結果を用いて板材の変形を解析する技術を提案した。この技術は特許文献1に開示されている。   Therefore, the present inventors consider the thickness direction stress of each shell element by using a shell element model modeled on a computer as an aggregate of a plurality of shell elements in which plate materials are arranged in the plane direction. In addition, the in-plane stress, which is the stress in the plane direction of each shell element, was analyzed, and a technique to analyze the deformation of the plate using the analysis result of the in-plane stress was proposed. This technique is disclosed in Patent Document 1.

この開示技術によれば、板材の変形がシェル要素モデルを用いて解析されるため、ソリッド要素モデルを用いる場合に比較し、板材の変形をシミュレーションによって解析するための計算時間を短縮することが容易となる。しかも、この開示技術によれば、前述の従来のシェル要素モデルを用いて板材の変形を解析する場合とは異なり、その解析が板厚方向応力を考慮して行われるため、その解析の精度を、ソリッド要素モデルを用いる場合に近づけることが容易となる。このように、この開示技術によれば、計算時間の短縮と解析精度の向上とを両立させることが容易となる。   According to this disclosed technique, deformation of a plate material is analyzed using a shell element model, so that it is easy to shorten the calculation time for analyzing the deformation of a plate material by simulation as compared with the case of using a solid element model. It becomes. Moreover, according to this disclosed technique, unlike the case of analyzing the deformation of the plate material using the above-described conventional shell element model, the analysis is performed in consideration of the stress in the plate thickness direction. This makes it easier to approach when using a solid element model. Thus, according to this disclosed technique, it is easy to achieve both reduction in calculation time and improvement in analysis accuracy.

以下、この開示技術の内容をさらに具体的に説明するが、その説明の便宜上、板材においてその中立面が延びる方向すなわち曲げ方向をx方向、板厚方向をz方向といい、それら両方向に直角な方向をy方向(断面方向ともいう)という。それらのうちx方向とy方向とはいずれも、板材にとっての面内方向であり、残りのz方向は、板材の面と交差するという意味において面外方向ということが可能である。   Hereinafter, the contents of this disclosed technique will be described in more detail. For convenience of description, the direction in which the neutral surface extends in the plate material, that is, the bending direction is referred to as the x direction, and the plate thickness direction is referred to as the z direction. This direction is referred to as the y direction (also referred to as the cross-sectional direction). Among them, the x direction and the y direction are both in-plane directions for the plate material, and the remaining z directions can be referred to as out-of-plane directions in the sense of intersecting the surface of the plate material.

シェル要素モデルを利用する場合には、板材の板厚方向における応力である板厚方向応力σzを直接に計算することは困難であるが、例えば部分円筒を成す微小要素を想定するなどして、曲げ変形させられるべき板材における板厚方向(半径方向)における力のつり合いを式で表現すれば、板厚方向応力σzと、板材の曲げ方向における応力である曲げ方向応力σx(板材の断面方向における応力である断面方向応力σyも同様)との関係を誘導することが可能である。その誘導された関係を利用すれば、シェル要素モデルを用いて計算された曲げ方向応力σx(断面方向応力σyも同様)から板厚方向応力σzを計算することが可能である。   When using the shell element model, it is difficult to directly calculate the plate thickness direction stress σz, which is the stress in the plate thickness direction of the plate material. For example, assuming a microelement that forms a partial cylinder, If the balance of force in the plate thickness direction (radial direction) in the plate material to be bent and deformed is expressed by an equation, the plate thickness direction stress σz and the bending direction stress σx which is the stress in the plate bending direction (in the cross-sectional direction of the plate material) It is possible to induce a relationship with the stress in the cross-sectional direction σy, which is a stress. If the induced relationship is used, the plate thickness direction stress σz can be calculated from the bending direction stress σx (similar to the cross-sectional direction stress σy) calculated using the shell element model.

このような知見に基づき、上述の開示技術においては、各シェル要素につき、板厚方向応力が0である平面応力状態を想定して面内応力の暫定値が解析され、各シェル要素につき、その解析された暫定値に基づき、板厚方向における力のつり合いを考慮することにより、面内応力の最終値が解析される。   Based on such knowledge, in the above-described disclosed technology, a provisional value of in-plane stress is analyzed for each shell element assuming a plane stress state in which the plate thickness direction stress is 0. Based on the analyzed provisional value, the final value of the in-plane stress is analyzed by considering the balance of forces in the thickness direction.

したがって、この開示技術によれば、板厚方向応力を直接に計算することは困難であるシェル要素モデルを用いるにもかからわず、そのシェル要素モデルを用いて計算された面内応力を有効に用いることにより、板厚方向応力を考慮した面内応力を計算することが可能となる。   Therefore, according to this disclosed technique, the in-plane stress calculated using the shell element model is effective even though the shell element model is difficult to directly calculate the thickness direction stress. By using this, it is possible to calculate the in-plane stress in consideration of the thickness direction stress.

しかしながら、各シェル要素につき、面内応力の暫定値、すなわち、平面応力状態において板厚方向応力を無視して計算された面内応力とは異なる値を結果的に有するように、面内応力の最終値を決定すると、各シェル要素の断面上における面内応力の総和である断面力が、その断面に隣接したシェル要素についての断面力と異なってしまう可能性がある。このように、互いに隣接したシェル要素間において断面力に関する力のつり合いが乱されてしまう事態は、互いに隣接したシェル要素によって共有される節点における面内方向における力のつり合いに反する。   However, for each shell element, the provisional value of the in-plane stress, i.e., the in-plane stress of the in-plane stress, resulting in a value different from the in-plane stress calculated by ignoring the thickness direction stress in the plane stress state. When the final value is determined, the cross-sectional force that is the sum of the in-plane stresses on the cross section of each shell element may be different from the cross-sectional force of the shell element adjacent to the cross section. In this way, the situation in which the balance of force related to the cross-sectional force is disturbed between adjacent shell elements is contrary to the balance of forces in the in-plane direction at the nodes shared by the adjacent shell elements.

このような知見に基づき、本発明者らは、面内応力の、各シェル要素の断面上における総和である断面力が、その断面に隣接したシェル要素についての断面力と実質的に一致するように、面内応力の最終値を決定する技術を提案した。この技術も特許文献1に開示されている。   Based on such knowledge, the present inventors believe that the cross-sectional force, which is the sum of the in-plane stresses on the cross-section of each shell element, substantially matches the cross-sectional force of the shell element adjacent to the cross-section. In addition, a technique to determine the final value of in-plane stress was proposed. This technique is also disclosed in Patent Document 1.

この開示技術によれば、平面応力状態で計算された面内応力が板厚方向応力を考慮して変更されるにもかかわらず、互いに隣接したシェル要素間において断面力の連続性を保持することが可能となる。   According to this disclosed technique, the continuity of the cross-sectional force is maintained between adjacent shell elements even though the in-plane stress calculated in the plane stress state is changed in consideration of the thickness direction stress. Is possible.

さらに、本発明者らは、各シェル要素の断面上において、板厚方向応力を考慮した面内応力の総和である断面力が平面応力状態における面内応力の総和である断面力に実質的に維持されるように各シェル要素の中立面の位置を決定し、その決定された中立面位置に基づき、面内応力の最終値を決定する技術も提案した。この技術も特許文献1に開示されている。   Furthermore, the inventors of the present invention substantially reduced the cross-sectional force, which is the sum of the in-plane stresses considering the thickness direction stress, to the cross-sectional force, which is the sum of the in-plane stresses in the plane stress state, on the cross-section of each shell element. A technique is also proposed in which the position of the neutral plane of each shell element is determined so as to be maintained, and the final value of the in-plane stress is determined based on the determined position of the neutral plane. This technique is also disclosed in Patent Document 1.

この開示技術によれば、各シェル要素の断面に作用する面内応力の総和である断面力が実質的に維持されるように中立面の位置が決定され、その結果、互いに隣接したシェル要素間において断面力の連続性を保持することが可能となる。   According to this disclosed technique, the positions of the neutral surfaces are determined so that the cross-sectional force, which is the sum of the in-plane stresses acting on the cross-section of each shell element, is substantially maintained, and as a result, the adjacent shell elements It becomes possible to maintain the continuity of the cross-sectional force between them.

具体的には、この開示技術によれば、まず、板厚方向応力を考慮しないで面内応力の暫定値が算出され、次に、その算出された面内応力の暫定値を利用し、かつ、板厚方向応力を考慮して、面内応力の最終値が算出される。その算出された面内応力の最終値の、板材の各断面における総和である断面力(「軸力」ともいう。)の計算値は、板厚方向応力を考慮することに伴い、曲げ方向において増減する。ここに、「断面力の計算値が曲げ方向において増減する」とは、同じ板材内において互いに隣接した断面間において断面力(軸力)の計算値が互いに異なることを意味する。しかし、この開示技術によれば、その板材の弾塑性特性を定義するためにその板材に設定される中立面の位置を適当量移動させることにより、その断面力の計算値の増減が解消される。
特開2004−42098号公報
Specifically, according to this disclosed technique, first, the provisional value of the in-plane stress is calculated without considering the thickness direction stress, and then the calculated provisional value of the in-plane stress is used. The final value of the in-plane stress is calculated in consideration of the plate thickness direction stress. The calculated value of the cross-sectional force (also referred to as “axial force”), which is the sum of the cross-sections of the plate material, is the final value of the calculated in-plane stress. Increase or decrease. Here, “the calculated value of the cross-sectional force increases or decreases in the bending direction” means that the calculated values of the cross-sectional force (axial force) are different between adjacent cross sections in the same plate material. However, according to this disclosed technique, an increase or decrease in the calculated value of the cross-sectional force is eliminated by moving an appropriate amount of the position of the neutral surface set in the plate material in order to define the elastic-plastic characteristics of the plate material. The
JP 2004-42098 A

しかしながら、本発明者らは、この開示技術には改良の余地があることに気が付いた。以下、このことを具体的に説明する。   However, the present inventors have realized that there is room for improvement in this disclosed technique. This will be specifically described below.

本発明者らは、この開示技術の一具体例として、中立面の移動量を短時間で計算することを可能にするために、板材における面内応力の板厚方向における分布が予測式によって固定的に定義される状態で、中立面の移動量を計算する第1の手法を開発した。   As a specific example of the disclosed technology, the present inventors have made it possible to calculate the amount of movement of the neutral plane in a short time, and the distribution of the in-plane stress in the plate material in the plate thickness direction by a prediction formula. A first method was developed to calculate the amount of movement of the neutral plane in a fixedly defined state.

しかしながら、この第1の手法を採用する場合には、例えば、ハット曲げ成形等、大きな張力がかかりながら板材が曲げ変形させられるプレス成形において、中立面の移動によって断面力を精度よく補正するのに限界がある。そのため、この第1の手法を採用する場合には、面内応力の計算精度が低下し、ひいてはスプリングバック量の予測精度も低下してしまう可能性がある。   However, when this first method is adopted, the cross-sectional force is accurately corrected by the movement of the neutral surface in press forming in which the plate material is bent and deformed while applying a large tension, such as hat bending. There is a limit. For this reason, when this first method is adopted, the calculation accuracy of the in-plane stress is lowered, and as a result, the prediction accuracy of the springback amount may be lowered.

さらに、本発明者らは、上述の開示技術の別の具体例として、中立面の移動量を高精度で計算することを可能にするために、中立面の移動量を可変パラメータとして、隣接したシェル要素間における断面力の連続性が保持されるように、最適化計算のための収束計算によって中立面の移動量を計算したうえで、その面内応力の分布を計算する第2の手法を開発した。   Furthermore, as another specific example of the above-described disclosed technology, the present inventors have made it possible to calculate the amount of movement of the neutral surface as a variable parameter in order to allow the amount of movement of the neutral surface to be calculated with high accuracy. A second method for calculating the in-plane stress distribution after calculating the amount of movement of the neutral plane by convergence calculation for optimization calculation so that the continuity of the cross-sectional force between adjacent shell elements is maintained. The method was developed.

この第2の手法を採用する場合には、中立面の移動量を精度よく算出して断面力を精度よく補正することが可能となるが、そのために必要な計算時間が増加してしまう可能性がある。   When this second method is adopted, it is possible to accurately calculate the amount of movement of the neutral plane and correct the cross-sectional force with high accuracy, but this may increase the calculation time required. There is sex.

以上説明した事情を背景として、本発明は、プレス成形による板材の曲げ変形をコンピュータによって解析するために、その板材を近似的に表現する複数のシェル要素の集合体であるシェル要素モデルを用いることにより、各シェル要素における応力を解析する技術において、その解析に必要な計算時間の短縮を図りつつその解析の精度を向上させることを課題としてなされたものである。   In the background described above, the present invention uses a shell element model that is an aggregate of a plurality of shell elements that approximately represents a plate material in order to analyze the bending deformation of the plate material by press molding by a computer. Thus, in the technique of analyzing the stress in each shell element, it is an object to improve the accuracy of the analysis while shortening the calculation time required for the analysis.

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。   The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as technical features of the present invention although they are not described in the following embodiments.

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。   Further, describing each section in the form of quoting the numbers of the other sections does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from the technical features described in the other sections. It should not be construed as meaning, but it should be construed that the technical features described in each section can be appropriately made independent depending on the nature.

(1) プレス成形による板材の曲げ変形をコンピュータによって解析するために、前記板材がそれの面方向に並んだ複数のシェル要素の集合体として前記コンピュータ上でモデル化されたシェル要素モデルを用いることにより、前記各シェル要素の板厚方向における応力である板厚方向応力を考慮した上で各シェル要素の面方向における応力である面内応力を解析する応力解析方法であって、
前記各シェル要素につき、前記板厚方向応力が0である平面応力状態を想定して前記面内応力の暫定値を算出する暫定値算出工程と、
その算出された面内応力の暫定値に基づき、前記板厚方向応力の前記板厚方向における分布を近似的に定義する応力近似関数を特定する応力近似関数特定工程と、
その特定された応力近似関数を用いることにより、前記板厚方向における各位置ごとに、前記板厚方向応力と共に力学的に成立する面内応力を、前記板厚方向応力を考慮した仮面内応力として算出する仮面内応力算出工程と、
前記板厚方向応力の前記板厚方向における分布に基づき、前記面内応力の算出に際して前記板厚方向応力を考慮することに起因して前記面内応力の、前記各シェル要素の断面上における総和である断面力が増加する量を断面力増分として算出する断面力増分算出工程と、
その算出された断面力増分を、前記板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ配分する配分量を決定する配分量決定工程と、
前記板厚方向における各位置ごとに、前記算出された仮面内応力を、前記決定された配分量で補正することにより、前記面内応力の最終値を算出する最終値算出工程と
を含む応力解析方法。
(1) Use of a shell element model modeled on the computer as an aggregate of a plurality of shell elements in which the plate material is arranged in the surface direction in order to analyze the bending deformation of the plate material by press molding by a computer. According to the stress analysis method of analyzing the in-plane stress that is the stress in the surface direction of each shell element after considering the thickness direction stress that is the stress in the thickness direction of each shell element,
For each shell element, a provisional value calculation step of calculating a provisional value of the in-plane stress assuming a plane stress state in which the sheet thickness direction stress is zero;
Based on the calculated provisional value of the in-plane stress, a stress approximation function specifying step for specifying a stress approximation function that approximately defines a distribution of the plate thickness direction stress in the plate thickness direction;
By using the identified stress approximation function, the in-plane stress that is mechanically established together with the plate thickness direction stress at each position in the plate thickness direction is defined as the in-plane stress in consideration of the plate thickness direction stress. A step of calculating the in-mask stress to be calculated;
Based on the distribution of the plate thickness direction stress in the plate thickness direction, the sum of the in-plane stress on the cross section of each shell element due to the consideration of the plate thickness direction stress when calculating the in-plane stress A cross-sectional force increment calculating step for calculating the amount of increase in cross-sectional force as a cross-sectional force increment;
A distribution amount determining step for determining a distribution amount for distributing the calculated cross-sectional force increment to each of a plurality of positions arranged in the plate thickness direction;
A final value calculation step of calculating a final value of the in-plane stress by correcting the calculated in-plane stress by the determined distribution amount for each position in the plate thickness direction. Method.

この方法においては、各シェル要素につき、板厚方向応力が0である平面応力状態を想定して面内応力の暫定値が算出される。その算出された面内応力の暫定値に基づき、板厚方向応力の板厚方向における分布を近似的に定義する応力近似関数が特定される。その特定された応力近似関数を用いることにより、板厚方向における各位置ごとに、板厚方向応力と共に力学的に成立する面内応力が、板厚方向応力を考慮した仮面内応力として算出される。   In this method, a provisional value of in-plane stress is calculated for each shell element assuming a plane stress state in which the plate thickness direction stress is zero. Based on the calculated provisional value of the in-plane stress, a stress approximation function that approximately defines the distribution of the plate thickness direction stress in the plate thickness direction is specified. By using the specified stress approximation function, for each position in the plate thickness direction, the in-plane stress that is dynamically established along with the plate thickness direction stress is calculated as the in-plane stress considering the plate thickness direction stress. .

この方法においては、さらに、板厚方向応力の板厚方向における分布に基づき、面内応力の算出に際して板厚方向応力を考慮することに起因して面内応力の各シェル要素の断面上における総和である断面力が増加する量が断面力増分として算出される。その断面力増分は、板厚方向応力を考慮することに伴って発生する。その算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ配分されるように、その断面力増分の配分量が決定される。   In this method, based on the distribution of the thickness direction stress in the thickness direction, the sum of the in-plane stress on the cross-section of each shell element due to the consideration of the thickness direction stress when calculating the in-plane stress. The amount by which the cross-sectional force increases is calculated as the cross-sectional force increment. The cross-sectional force increment is generated in consideration of the thickness direction stress. The distribution amount of the cross-sectional force increment is determined so that the calculated cross-sectional force increment is distributed to a plurality of positions arranged in the plate thickness direction.

この方法においては、さらに、板厚方向における各位置ごとに、算出された仮面内応力が、決定された配分量で補正されることにより、面内応力の最終値が算出される。   In this method, the final value of the in-plane stress is further calculated by correcting the calculated in-plane stress with the determined distribution amount for each position in the thickness direction.

この方法においては、板厚方向応力を考慮することに伴う断面力増分が互いに隣接したシェル要素間において非一様に発生しないように、断面力増分の配分量の決定およびその配分量を用いた仮面内応力の補正を行うことが可能である。   In this method, the determination of the distribution amount of the cross-sectional force increment and the distribution amount were used so that the cross-sectional force increase due to the consideration of the plate thickness direction stress did not occur nonuniformly between the adjacent shell elements. It is possible to correct the in-mask stress.

したがって、この方法によれば、互いに隣接したシェル要素間において面内応力に関する力のつり合いが、板厚方向応力を考慮する前後を通じて、実質的に成立するように、面内応力を解析することが容易となる。   Therefore, according to this method, the in-plane stress can be analyzed so that the balance of forces related to the in-plane stress between the adjacent shell elements is substantially established before and after considering the thickness direction stress. It becomes easy.

この方法によれば、仮面内応力の補正を、前述の開示技術に従って板材の中立面を移動させることによって行う場合に比較し、簡単な計算で行うことが可能となり、その結果、面内応力の解析に必要な全時間を短縮することが容易となる。したがって、この方法によれば、面内応力の解析精度を確保しつつ、その解析のための計算時間の短縮を図ることが容易となる。   According to this method, the correction of the in-plane stress can be performed by simple calculation as compared with the case where the neutral surface of the plate material is moved according to the above-described disclosed technique. It is easy to shorten the total time required for analysis. Therefore, according to this method, it becomes easy to shorten the calculation time for the analysis while ensuring the analysis accuracy of the in-plane stress.

この方法の用途の一例は、面内応力の解析結果に基づき、プレス成形中における板材の変形(プレス成形後における板材の形状を含む。)をコンピュータを用いてシミュレーションによって解析することであるが、この方法はそれ以外の用途に適用することが可能である。そのシミュレーションの解析結果の用途の一例は、その解析結果に基づいて板材のスプリングバックを解析することであるが、その解析結果はそれ以外の用途に利用することが可能である。   One example of the use of this method is to analyze the deformation of the plate material during press molding (including the shape of the plate material after press molding) by simulation using a computer based on the analysis result of in-plane stress. This method can be applied to other uses. One example of the use of the analysis result of the simulation is to analyze the springback of the plate material based on the analysis result, but the analysis result can be used for other purposes.

そのスプリングバックの解析結果の用途の一例は、当該板材に対して行われるプレス成形の条件を最適化することであるが、その解析結果はそれ以外の用途に利用することが可能である。そのプレス成形の条件には、例えば、そのプレス成形に用いられる金型の形状が含まれる。   An example of the use of the analysis result of the springback is to optimize the conditions of press forming performed on the plate material, but the analysis result can be used for other purposes. The press molding conditions include, for example, the shape of a mold used for the press molding.

本項および下記の各項に係る方法は、板材が厚板である場合に有効であるのはもちろんであるが、厚板の応力解析のみならず薄板の応力解析にも適用することが可能である。   The methods according to this section and the following sections are of course effective when the plate is a thick plate, but can be applied not only to the stress analysis of a thick plate but also to the stress analysis of a thin plate. is there.

本項および下記の各項において「応力」という用語は、垂直応力とせん断応力との少なくとも一方を包含し、「面内応力」という用語は、曲げ方向応力と断面方向応力との少なくとも一方を包含し、「ひずみ」という用語は、垂直ひずみとせん断ひずみとの少なくとも一方を包含する。   In this section and the following sections, the term “stress” includes at least one of normal stress and shear stress, and the term “in-plane stress” includes at least one of bending direction stress and cross-sectional direction stress. The term “strain” includes at least one of normal strain and shear strain.

(2) 前記最終値算出工程は、前記板厚方向における各位置ごとに、前記算出された仮面内応力から、前記決定された配分量を引き算することにより、前記算出された仮面内応力を補正する(1)項に記載の応力解析方法。 (2) The final value calculating step corrects the calculated in-plane stress by subtracting the determined distribution amount from the calculated in-mask stress for each position in the plate thickness direction. The stress analysis method according to item (1).

板厚方向における各位置ごとの面内応力については、塑性力学的には、板厚方向応力を考慮して算出された値は、考慮しないで算出された値より、同じ各位置に作用する板厚方向応力と同じ量増加する。一方、板材における曲げ方向または断面方向における力のつり合いは、その板材において互いに隣接した断面間に、各断面全体に作用する面内応力の総和すなわち断面力について成立する。   Regarding the in-plane stress at each position in the plate thickness direction, in terms of plastic mechanics, the value calculated taking into account the plate thickness direction stress is greater than the value calculated without considering the plate acting at the same position. Increases by the same amount as the thickness direction stress. On the other hand, the balance of forces in the bending direction or the cross-sectional direction of the plate material is established for the sum of in-plane stresses acting on the entire cross section, that is, the cross-sectional force, between the cross-sections adjacent to each other in the plate material.

したがって、板厚方向応力を考慮する前後を通じて、断面力に関して力のつり合いが維持されるようにするためには、板厚方向応力を考慮した仮面内応力の、各断面における総和である断面力から、板厚方向応力の、同じ各断面における総和である断面力増分を引き算すればよい。   Therefore, in order to maintain the balance of force with respect to the cross-sectional force before and after considering the plate thickness direction stress, from the cross-sectional force that is the sum of each cross section of the in-plane stress considering the plate thickness direction stress. The cross-sectional force increment, which is the sum of the same thickness in each cross-section, may be subtracted.

前述の開示技術に従って板材の中立面の位置を補正することは、板材の曲げ方向または断面方向における力のつり合いを、板厚方向応力を考慮する前後を通じて維持するために有効である。しかし、中立面の位置は板材の断面形状によって幾何学的に決まる中央面の位置に固定する一方で、断面力増分を用いて仮面内応力を補正することも、板材の曲げ方向または断面方向における力のつり合いを、板厚方向応力を考慮する前後を通じて維持するために有効である。   Correcting the position of the neutral surface of the plate according to the above-described disclosed technique is effective for maintaining the balance of forces in the bending direction or the cross-sectional direction of the plate, before and after considering the thickness direction stress. However, while the position of the neutral plane is fixed to the position of the center plane that is geometrically determined by the cross-sectional shape of the plate, the in-plane stress can be corrected by using the cross-sectional force increment. It is effective to maintain the balance of force in the thickness before and after considering the thickness direction stress.

ただし、その断面力増分は、断面全体についての面内応力の増分であって、板厚方向における各位置ごとの面内応力の増分ではないため、その断面力増分が判明しただけでは、板厚方向における各位置ごとの面内応力を精度よく補正することはできない。   However, the increase in cross-sectional force is the increase in in-plane stress for the entire cross-section, not the increase in in-plane stress at each position in the plate thickness direction. The in-plane stress at each position in the direction cannot be accurately corrected.

とはいえ、板厚方向応力の板厚方向における分布を、板材の曲げ方向または断面方向における力のつり合いが少なくとも断面力に関して維持されるという条件と、板厚方向応力が実際に板厚方向において示す分布にできる限り近似する分布を示すという条件とが一緒に成立するように、予測することが可能である。   However, the distribution of the stress in the thickness direction in the thickness direction is based on the condition that the balance of force in the bending direction or the cross-sectional direction of the plate material is maintained at least with respect to the cross-sectional force, and that the stress in the thickness direction is actually in the thickness direction. It is possible to predict so that the condition of showing a distribution as close as possible to the distribution shown is established.

さらに、その予測された板厚方向応力の分布に従い、断面力増分を板厚方向における複数の位置にそれぞれ配分する配分量を決定し、その決定された配分量を仮面内応力から引き算すれば、その仮面内応力が精度よく補正されることになる。   Furthermore, in accordance with the predicted distribution of stress in the plate thickness direction, the distribution amount for allocating the cross-sectional force increment to each of the plurality of positions in the plate thickness direction is determined, and the determined distribution amount is subtracted from the in-mask stress, The in-mask stress is corrected with high accuracy.

このような知見に基づき、本項に係る方法においては、板厚方向における各位置ごとに、算出された仮面内応力から、決定された配分量が引き算されることにより、算出された仮面内応力が補正される。   Based on such knowledge, in the method according to this section, the calculated in-mask stress is calculated by subtracting the determined distribution amount from the calculated in-mask stress for each position in the plate thickness direction. Is corrected.

したがって、この方法によれば、仮面内応力から断面力増分の配分量を引き算するという比較的簡単な計算により、その仮面内応力を補正することが可能となる。   Therefore, according to this method, the in-mask stress can be corrected by a relatively simple calculation of subtracting the distribution amount of the sectional force increment from the in-mask stress.

(3) 前記配分量決定工程は、前記算出された断面力増分が前記複数の位置にそれぞれ互いに実質的に均等に配分されるように前記配分量を決定する(1)または(2)項に記載の応力解析方法。 (3) In the item (1) or (2), the distribution amount determination step determines the distribution amount so that the calculated cross-sectional force increments are distributed substantially evenly to the plurality of positions, respectively. The stress analysis method described.

前記(1)または(2)項に係る応力解析方法は、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ、互いに均等ではないように配分されるように、断面力増分の配分量を決定する態様で実施することが可能である。この態様においては、例えば、板厚方向における位置に応じて線形的に変化するように配分量を決定したり、非線形的に変化するように配分量を決定することが可能である。   In the stress analysis method according to the item (1) or (2), the cross-sectional force is so distributed that the calculated cross-sectional force increments are not evenly distributed to a plurality of positions aligned in the plate thickness direction. It is possible to implement in a manner that determines the amount of incremental distribution. In this aspect, for example, the distribution amount can be determined so as to change linearly according to the position in the plate thickness direction, or the distribution amount can be determined so as to change nonlinearly.

これに対し、本項に係る方法においては、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ互いに実質的に均等に配分されるように、断面力増分の配分量が決定される。   On the other hand, in the method according to this section, the distribution amount of the cross-sectional force increment is such that the calculated cross-sectional force increments are distributed substantially evenly to each other at a plurality of positions arranged in the plate thickness direction. It is determined.

したがって、この方法によれば、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ互いに均等ではないように配分される場合に比較し、断面力増分の配分量を決定するために必要な計算を単純化してその計算に必要な時間を短縮することが容易となる。   Therefore, according to this method, compared with the case where the calculated cross-sectional force increment is distributed so as not to be equal to each other at a plurality of positions arranged in the plate thickness direction, the distribution amount of the cross-sectional force increment is determined. Therefore, it becomes easy to simplify the calculation required for the purpose and shorten the time required for the calculation.

ところで、例えば、板材の曲げ半径R[mm]をその板材の板厚t[mm]で割り算して得られる曲げ指標が3より小さいというように、板材の曲げの厳しさが強い条件で実施されるプレス成形を想定すると、そのプレス成形により、当該板材は、それの板厚方向におけるほぼ全域において塑性域に到達する。一方、ひずみと板厚方向応力との関係を表すグラフの勾配を塑性域と弾性域とについて互いに比較すると、塑性域における方が弾性域におけるより緩やかである。このことは、板厚方向位置に対する板厚方向応力の依存性が、塑性域において弾性域におけるより小さいことを意味する。   By the way, for example, it is performed under the condition that the bending severity of the plate material is strong such that the bending index obtained by dividing the bending radius R [mm] of the plate material by the plate thickness t [mm] of the plate material is smaller than 3. Assuming press forming, the plate material reaches the plastic region in almost the entire region in the plate thickness direction by the press forming. On the other hand, when the gradient of the graph representing the relationship between the strain and the thickness direction stress is compared between the plastic region and the elastic region, the plastic region is more gradual than the elastic region. This means that the dependence of the plate thickness direction stress on the plate thickness direction position is smaller in the plastic region than in the elastic region.

したがって、上述のように板材の曲げの厳しさが強い条件で実施されるプレス成形による板材を解析対象として、それの面内応力を解析することが必要である場合には、板厚方向応力の板厚方向における分布を一様分布で近似することが妥当である。よって、前述の断面力増分の配分量も、板厚方向において一様であるように決定することが妥当である。   Therefore, when it is necessary to analyze the in-plane stress of a plate material obtained by press molding performed under the condition that the bending of the plate material is severe as described above, it is necessary to analyze the stress in the plate thickness direction. It is reasonable to approximate the distribution in the thickness direction with a uniform distribution. Therefore, it is appropriate to determine the distribution amount of the above-described cross-sectional force increments so as to be uniform in the plate thickness direction.

以上説明した知見に基づき、本項に係る方法においては、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ互いに実質的に均等に配分されるように、断面力増分の配分量が決定される。   Based on the knowledge described above, in the method according to this section, the calculated cross-sectional force increment is so distributed that the calculated cross-sectional force increments are substantially evenly distributed to each other at a plurality of positions aligned in the plate thickness direction. The distribution amount is determined.

(4) 前記配分量決定工程は、前記板厚方向における位置に依存しないように前記配分量を決定する(1)ないし(3)項のいずれかに記載の応力解析方法。 (4) The stress analysis method according to any one of (1) to (3), wherein the distribution amount determination step determines the distribution amount so as not to depend on a position in the plate thickness direction.

前記(1)または(2)項に係る応力解析方法は、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ、板厚方向における位置に依存するように、すなわち、位置に応じて異なるように配分されるように、断面力増分の配分量を決定する態様で実施することが可能である。これに対し、本項に係る方法においては、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ、板厚方向における位置に依存しないように配分されるように、断面力増分の配分量が決定される。   In the stress analysis method according to the item (1) or (2), the calculated cross-sectional force increment depends on the position in the plate thickness direction at each of a plurality of positions arranged in the plate thickness direction, that is, the position It is possible to implement in such a manner that the distribution amount of the sectional force increment is determined so as to be distributed differently depending on the condition. In contrast, in the method according to this section, the calculated cross-sectional force increment is distributed to a plurality of positions aligned in the plate thickness direction so as not to depend on the positions in the plate thickness direction. An incremental allocation amount is determined.

したがって、この方法によれば、算出された断面力増分が、板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ、板厚方向における位置に依存するように配分される場合に比較し、断面力増分の配分量を決定するために必要な計算を単純化してその計算に必要な時間を短縮することが容易となる。   Therefore, according to this method, compared with the case where the calculated cross-sectional force increment is distributed to a plurality of positions arranged in the plate thickness direction so as to depend on the position in the plate thickness direction, the cross-sectional force increment is increased. It becomes easy to simplify the calculation necessary for determining the allocation amount and reduce the time required for the calculation.

(5) 前記断面力増分算出工程は、前記応力分布関数を前記板厚方向における位置に関して実質的に積分することにより、前記断面力増分を算出する(1)ないし(4)項のいずれかに記載の応力解析方法。 (5) The cross-sectional force increment calculating step calculates the cross-sectional force increment by substantially integrating the stress distribution function with respect to the position in the plate thickness direction. The stress analysis method described.

前記(1)ないし(4)項のいずれかに係る方法は、断面力増分を算出するために、板厚方向応力の板厚方向における分布を、前記(1)項における応力近似関数を用いることなく、定義し、そのようにして定義された分布に基づき、断面力増分を算出する態様で実施することが可能である。   In the method according to any one of the items (1) to (4), the stress approximation function in the item (1) is used for the distribution in the plate thickness direction of the plate thickness direction stress in order to calculate the sectional force increment. Instead, it can be implemented in a manner that defines and calculates the cross-sectional force increment based on the distribution thus defined.

これに対し、本項に係る方法においては、前記応力近似関数が、前記仮面内応力を算出するためのみならず、断面力増分を算出するためにも利用される。すなわち、この方法においては、その応力分布関数が前記板厚方向における位置に関して実質的に積分されることにより、断面力増分が算出されるのである。この断面力増分の算出は、例えば、各シェル要素ごとに行われる。   On the other hand, in the method according to this section, the stress approximation function is used not only for calculating the in-mask stress but also for calculating the sectional force increment. That is, in this method, the sectional force increment is calculated by substantially integrating the stress distribution function with respect to the position in the plate thickness direction. The calculation of the sectional force increment is performed for each shell element, for example.

したがって、この方法によれば、仮面内応力と断面力増分とをそれらに共通の関数を用いて算出することが可能となるため、互いに異なる関数を用いて算出する場合に比較し、その算出のためのプログラム設計等、設計負担が軽減される。   Therefore, according to this method, since it is possible to calculate the in-mask stress and the cross-sectional force increment using a function common to them, compared to the case of calculating using different functions, the calculation Design burdens such as program design.

(6) 前記プレス成形は、前記板材の曲げ半径R[mm]をその板材の板厚t[mm]で割り算して得られる曲げ指標が3より小さい条件で実施される(1)ないし(5)項のいずれかに記載の応力解析方法。 (6) The press molding is performed under the condition that the bending index obtained by dividing the bending radius R [mm] of the plate material by the plate thickness t [mm] of the plate material is smaller than 3. (1) to (5 ) The stress analysis method according to any one of items.

本発明者らは、実験により、前記(1)ないし(5)項のいずれかに係る方法は、板材の曲げ半径R[mm]をその板材の板厚t[mm]で割り算して得られる曲げ指標が3より小さい条件で実施されるプレス成形中に板材に発生する応力であっても高精度で解析することができることを確認した。   As a result of experiments, the inventors of the present invention can obtain the method according to any one of (1) to (5) by dividing the bending radius R [mm] of a plate by the thickness t [mm] of the plate. It was confirmed that even a stress generated in a plate material during press forming performed under a condition where the bending index is smaller than 3 can be analyzed with high accuracy.

この実験結果に基づき、本項に係る方法は、上記曲げ指標が3より小さい条件で実施されるプレス成形中に板材に発生する応力を解析するために実施される。   Based on the results of this experiment, the method according to this section is performed to analyze the stress generated in the plate material during press forming performed under the condition that the bending index is smaller than 3.

(7) 前記プレス成形は、厚板成形とヘミング加工とハット曲げ加工との少なくとも一つを含む(1)ないし(6)項のいずれかに記載の応力解析方法。 (7) The stress analysis method according to any one of (1) to (6), wherein the press forming includes at least one of thick plate forming, hemming, and hat bending.

本項における「厚板成形」は、例えば、板厚が2[mm]程度以上である板材を成形するために行われる。また、「ヘミング加工」は、例えば、自動車のドアのインナパネルとアウタパネルとを縁同士において互いに結合するために行われ、一般に、アウタパネルのうちインナパネルの縁から突き出た部分をそのインナパネルを挟むようにカールするために行われる。また、「ハット曲げ加工」は、深絞り成形の一例である。   The “thick plate forming” in this section is performed, for example, for forming a plate material having a plate thickness of about 2 [mm] or more. In addition, the “hemming process” is performed, for example, in order to connect an inner panel and an outer panel of an automobile door to each other at edges, and generally, a portion protruding from the edge of the inner panel is sandwiched between the inner panels. Is done to curl. “Hat bending” is an example of deep drawing.

(8) (1)ないし(7)項のいずれかに記載の方法を実施するためにコンピュータにより実行されるプログラム。 (8) A program executed by a computer to implement the method according to any one of (1) to (7).

このプログラムがコンピュータにより実行されれば、前記(1)ないし(7)項のいずれかに係る方法と同じ作用効果が実現され得る。   If this program is executed by a computer, the same effect as the method according to any one of the above items (1) to (7) can be realized.

本項における「プログラム」は、それの機能を果たすためにコンピュータにより実行される指令の組合せのみならず、各指令により処理されるファイルやデータをも含むように解釈することが可能である。   The “program” in this section can be interpreted to include not only a combination of instructions executed by a computer to fulfill its function, but also files and data processed by each instruction.

また、本項における「プログラム」は、各項に係る機能を果たすためにあえて作成された専用のプログラムとして、または専用のサブプログラム(モジュール等)の組合せとして作成することは不可欠ではなく、専用のサブプログラムと汎用のサブプログラムとの組合せとして作成することが可能であり、場合によっては、専用のサブプログラムを伴わない複数の汎用のサブプログラムの組合せとして作成する場合もあり得る。   In addition, it is not indispensable to create the “program” in this section as a dedicated program created in order to fulfill the functions of each section or as a combination of dedicated subprograms (modules, etc.). It is possible to create a combination of a subprogram and a general-purpose subprogram. In some cases, a combination of a plurality of general-purpose subprograms without a dedicated subprogram may be generated.

(9) (8)項に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。 (9) A recording medium on which the program according to item (8) is recorded so as to be readable by a computer.

この記録媒体に記録されているプログラムがコンピュータにより実行されれば、前記(1)ないし(7)項のいずれかに係る方法と同じ作用効果が実現され得る。   If the program recorded on the recording medium is executed by a computer, the same operation and effect as the method according to any one of the items (1) to (7) can be realized.

本項における「記録媒体」は種々の形式を採用可能であり、例えば、フレキシブル・ディスク等の磁気記録媒体、CD、CD−ROM等の光記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、ROM等のアンリムーバブル・ストレージ等の少なくとも一つを採用可能である。   The “recording medium” in this section can adopt various formats, such as a magnetic recording medium such as a flexible disk, an optical recording medium such as a CD and a CD-ROM, a magneto-optical recording medium such as an MO, and a ROM. At least one of unremovable storage and the like can be employed.

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のうちの一つを図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, one of more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、本発明の一実施形態に従う応力解析方法を含むスプリングバック解析方法を実施するのに好適なスプリングバック解析装置(以下、単に「解析装置」という。)が示されている。   FIG. 1 shows a springback analysis device (hereinafter simply referred to as “analysis device”) suitable for carrying out a springback analysis method including a stress analysis method according to an embodiment of the present invention.

この解析装置は、入力装置10とコンピュータ12と出力装置14と外部記憶装置16とを備えている。入力装置10はマウス,キーボード等を含むように構成される。コンピュータ12はCPU等、プロセッサ20と、ROM,RAM,ハードディスク等、メモリ22と、それらプロセッサ20とメモリ22とを互いに接続するバス24とを含むように構成される。出力装置14はディスプレイ,プリンタ,プロッタ等として構成される。   This analysis device includes an input device 10, a computer 12, an output device 14, and an external storage device 16. The input device 10 is configured to include a mouse, a keyboard, and the like. The computer 12 includes a processor 20 such as a CPU, a memory 22 such as a ROM, a RAM, and a hard disk, and a bus 24 that connects the processor 20 and the memory 22 to each other. The output device 14 is configured as a display, a printer, a plotter, or the like.

外部記憶装置16は、CD−ROM30,書き込み可能なMO(光磁気ディスク)32等、記録媒体が装填可能となっていて、装填状態においては、記録媒体に対するデータの読み取りおよび書き込みが必要に応じて行われる。   The external storage device 16 can be loaded with a recording medium such as a CD-ROM 30 and a writable MO (magneto-optical disk) 32. In the loaded state, data can be read from and written to the recording medium as necessary. Done.

本実施形態においては、スプリングバックの解析に必要なプログラムがCD−ROM30に記憶され、また、その解析に必要なデータがMO32に記憶されている。スプリングバックの解析に必要なプログラムには、材料特性値取得プログラムと、成形シミュレーション・プログラムと、材料特性値決定プログラムと、バックストレス計算プログラムと、スプリングバック解析プログラムとがある。   In the present embodiment, a program necessary for the analysis of the springback is stored in the CD-ROM 30, and data necessary for the analysis is stored in the MO 32. Programs necessary for the analysis of the springback include a material characteristic value acquisition program, a molding simulation program, a material characteristic value determination program, a backstress calculation program, and a springback analysis program.

スプリングバックの解析時には、それらCD−ROM30およびMO32から必要なプログラムおよびデータが読み出されてコンピュータ12のRAMまたはハードディスクに転送され、その後、プロセッサ20によりそのプログラムが実行される。   At the time of analysis of springback, necessary programs and data are read from the CD-ROM 30 and MO 32 and transferred to the RAM or hard disk of the computer 12, and then the processor 20 executes the programs.

図2には、このスプリングバック解析方法が工程図で表されている。   FIG. 2 is a process diagram showing this springback analysis method.

概略的に説明すれば、このスプリングバック解析方法は、板材としての厚板鋼板をプレス成形した後にその板材に生じるスプリングバックを解析するために実施される。そのプレス成形は、塑性ひずみが0.15,0.20というように、比較的高い塑性ひずみが生じる部分が存在するように行われる。   If it demonstrates roughly, this springback analysis method is implemented in order to analyze the springback which arises in the board | plate material, after pressing the thick plate steel plate as a board | plate material. The press molding is performed such that there is a portion where a relatively high plastic strain occurs, such as a plastic strain of 0.15 and 0.20.

なお付言すれば、以下、「応力」という用語は、特に断りがない限り、垂直応力とせん断応力との双方を意味し、同様に、「ひずみ」という用語も、垂直ひずみとせん断ひずみとの双方を意味する。   In addition, hereinafter, the term “stress” means both normal stress and shear stress unless otherwise specified. Similarly, the term “strain” also means both normal strain and shear strain. Means.

図3には、プレス成形機100が例示されている。このプレス成形機100は、ワークWとしての厚板をしわ押さえを利用せずにU字状に曲げ加工することが可能なものである。このプレス成形機100においては、上ラム102と下ラム104とがすきまを隔てて互いに対向させられ、それら上ラム102と下ラム104との間において、ポンチ110とダイス112とパッド114とがワークWを挟むように配置される。   FIG. 3 illustrates a press molding machine 100. This press molding machine 100 is capable of bending a thick plate as a workpiece W into a U shape without using a wrinkle presser. In the press molding machine 100, an upper ram 102 and a lower ram 104 are opposed to each other with a gap therebetween, and a punch 110, a die 112, and a pad 114 are placed between the upper ram 102 and the lower ram 104. It arrange | positions so that W may be pinched | interposed.

ポンチ110は、ダイス112に接近する向きの力を上ラム102から受けて、予め設定された速度でワークWに押し付けられる。ダイス112はステージ120に固定されている。パッド114は、油圧シリンダ122を介して下ラム104に支持されていて、ポンチ110に接近する向きの力を油圧シリンダ122から受けるようにされている。ダイス112はダイセット124によってステージ120に取り付けられる。   The punch 110 receives a force in a direction approaching the die 112 from the upper ram 102 and is pressed against the workpiece W at a preset speed. The die 112 is fixed to the stage 120. The pad 114 is supported by the lower ram 104 via the hydraulic cylinder 122, and receives a force in a direction approaching the punch 110 from the hydraulic cylinder 122. The die 112 is attached to the stage 120 by a die set 124.

このスプリングバック解析方法においては、プレス成形されるべき材料と材質が実質的に同じ試験片を用いることにより、その材料の応力−ひずみ関係の実験値が複数の離散値として取得され、その取得された複数の実験値に基づき、その材料のスプリングバックを解析するのに必要な材料特性値が取得される。この材料特性値は、材料のバウシンガ効果が精度よく表現されるようにその材料の応力−ひずみ関係を定義するのに必要な情報であるということもできる。   In this springback analysis method, by using a test piece that is substantially the same as the material to be press-molded, experimental values of the stress-strain relationship of the material are acquired as a plurality of discrete values, and the acquired values are obtained. Based on a plurality of experimental values, a material characteristic value necessary for analyzing the springback of the material is obtained. This material property value can be said to be information necessary to define the stress-strain relationship of the material so that the Bauschinger effect of the material can be accurately expressed.

また、このスプリングバック解析方法においては、プレス成形直後に材料に残存する応力−ひずみ関係を解析するために、有限要素法を用いることにより、材料のプレス成形による変形をシミュレートする成形シミュレーションが前記成形シミュレーション・プログラムの実行によって行われる。   Further, in this springback analysis method, in order to analyze the stress-strain relationship remaining in the material immediately after the press molding, a molding simulation for simulating deformation of the material by press molding is performed by using the finite element method. This is done by executing a molding simulation program.

このスプリングバック解析方法においては、その成形シミュレーション・プログラムの実行終了後、前記スプリングバック解析プログラムの実行により、材料のスプリングバックが解析される。この解析においては、有限要素法が用いられるとともに、   In this springback analysis method, after the execution of the forming simulation program, the springback of the material is analyzed by executing the springback analysis program. In this analysis, the finite element method is used,

(1)前記材料特性値取得プログラムの実行により取得された材料特性値と、
(2)前記成形シミュレーション・プログラムの実行により計算された残留応力および残留ひずみ、板材の各要素ごとの中立面位置、ならびに板材の各要素ごとの板厚と、
(3)前記バックストレス計算プログラムの実行により計算されたバックストレスと
(1) a material characteristic value acquired by executing the material characteristic value acquisition program;
(2) Residual stress and residual strain calculated by execution of the forming simulation program, a neutral surface position for each element of the plate, and a plate thickness for each element of the plate,
(3) Back stress calculated by executing the back stress calculation program

が用いられる。 Is used.

さらに具体的に説明すれば、本実施形態においては、図2に示すように、まず、ステップS1において、作業者により、プレス成形されるべき材料と材質が実質的に同じ試験片が準備され、その後、図示しない試験機を用いることにより、その試験片に対して一軸応力状態において引張−圧縮試験が行われる。   More specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, first, in step S1, a test piece having substantially the same material as the material to be press-molded is prepared by the operator. Thereafter, by using a tester (not shown), a tensile-compression test is performed on the test piece in a uniaxial stress state.

この試験は具体的には、試験片を引張方向に負荷して塑性変形させた後に除荷し、さらに、逆方向すなわち圧縮方向に負荷して塑性変形させるというものであり、その間にその試験片の応力−ひずみ関係の実験値が複数の離散値として取得される。   Specifically, this test involves unloading the specimen after it is plastically deformed by loading it in the tensile direction, and then plastically deforming by loading it in the opposite direction, that is, in the compression direction. Experimental values of the stress-strain relationship are obtained as a plurality of discrete values.

それら複数の実験値は、試験片の除荷開始時における塑性ひずみである予ひずみを変化させるごとに取得される。図4には、除荷および圧縮時における応力−ひずみ関係を表すグラフが5つの予ひずみについてそれぞれ示されている。   The plurality of experimental values are acquired every time the pre-strain, which is a plastic strain at the start of unloading of the test piece, is changed. FIG. 4 shows graphs representing stress-strain relationships during unloading and compression for five prestrains, respectively.

次に、図2におけるステップS2において、コンピュータ12により、前記材料特性値取得プログラムが実行され、それにより、上記取得された複数の実験値に基づいて材料特性値が各予ひずみごとに決定される。材料特性値取得プログラムの内容については、後に詳述する。   Next, in step S2 in FIG. 2, the computer 12 executes the material characteristic value acquisition program, whereby a material characteristic value is determined for each pre-strain based on the plurality of acquired experimental values. . The contents of the material property value acquisition program will be described in detail later.

その後、ステップS3において、作業者により、前記成形シミュレーションを実行するのに必要なデータ、すなわち、数値解析用データが作成される。数値解析用データは、プレス成形すべき板材を仮想的に複数のシェル要素に分割するためのデータと、プレス成形時に板材に付与される荷重(板材にポンチ110およびパッド114から負荷される荷重を含む。)に関する条件と、複数のシェル要素に関する境界条件とを含んでいる。   Thereafter, in step S3, data necessary for executing the molding simulation, that is, data for numerical analysis is created by the operator. The data for numerical analysis includes data for virtually dividing the plate material to be press-molded into a plurality of shell elements, and the load applied to the plate material during press molding (the load applied to the plate material from the punch 110 and the pad 114). Including a boundary condition regarding a plurality of shell elements.

本実施形態においては、各シェル要素を定義する複数の節点が、各シェル要素を幾何学的に特定するのに不可欠ではない節点は含まないようにされている。このようなシェル要素の一例は、四辺形を成し、それの4つの頂点を4つの節点とする四辺形要素である。各シェル要素を上記のように定義することにより、板材に設定される節点の数の増加が回避され、ひいては、節点数の増加に伴う計算時間の増加も回避される。   In the present embodiment, the plurality of nodes defining each shell element is configured not to include nodes that are not essential for geometrically specifying each shell element. An example of such a shell element is a quadrilateral element that forms a quadrilateral and has four vertices as four nodes. By defining each shell element as described above, an increase in the number of nodes set in the plate material is avoided, and as a result, an increase in calculation time accompanying an increase in the number of nodes is also avoided.

続いて、ステップS4において、コンピュータ12により、上記成形シミュレーション・プログラムが実行され、それにより、プレス成形直後に板材に残存する応力−ひずみ関係が解析される。さらに、プレス成形直後における材料の形状も解析される。   Subsequently, in step S4, the computer 12 executes the above-described forming simulation program, thereby analyzing the stress-strain relationship remaining in the plate material immediately after press forming. Furthermore, the shape of the material immediately after press molding is also analyzed.

この成形シミュレーション・プログラムは、概略的に説明すれば、材料の応力−ひずみ関係を近似する材料硬化モデルとして等方硬化モデルを使用する形式である。この成形シミュレーション・プログラムは、板材の各シェル要素の番号jに関連付けて、プレス成形直後に各シェル要素に存在する塑性ひずみである初期ひずみを残留ひずみとしてメモリ22に格納する。この成形シミュレーション・プログラムの詳細については、後述する。   This forming simulation program is a form that uses an isotropic hardening model as a material hardening model that approximates the stress-strain relationship of materials. This forming simulation program stores an initial strain, which is a plastic strain existing in each shell element immediately after press forming, in the memory 22 as a residual strain in association with the number j of each shell element of the plate material. Details of this molding simulation program will be described later.

この成形シミュレーション・プログラムは、LSTC社により製造され、「LS−DYNA3D」という名称で日本総合研究所により販売されたプログラム、およびESI社により製造され、「PAM−STAMP」という名称で販売されたプログラムを用いるとともに、それらに新たなステップが追加されて構成されている。   This molding simulation program is manufactured by LSTC and sold by the Japan Research Institute under the name “LS-DYNA3D” and by ESI and sold under the name “PAM-STAMP”. And a new step is added to them.

その後、ステップS5において、コンピュータ12により、前記材料特性値決定プログラムが実行され、それにより、上記ステップS2において取得された複数の材料特性値を用いることにより、板材の各シェル要素の成形に伴う塑性ひずみに対応する材料特性値が決定される。材料特性値決定プログラムの内容については、後に詳述する。   Thereafter, in step S5, the material characteristic value determination program is executed by the computer 12, thereby using the plurality of material characteristic values acquired in step S2 to determine the plasticity associated with the molding of each shell element of the plate material. A material property value corresponding to the strain is determined. The contents of the material property value determination program will be described in detail later.

続いて、ステップS6において、コンピュータ12により、前記バックストレス計算プログラムが実行され、それにより、板材の各シェル要素ごとにバックストレスαが計算される。バックストレス計算プログラムの内容については、後に詳述する。   Subsequently, in step S6, the computer 12 executes the back stress calculation program, whereby the back stress α is calculated for each shell element of the plate material. Details of the backstress calculation program will be described later.

その後、ステップS7において、コンピュータ12により、前記スプリングバック解析プログラムが実行され、それにより、スプリングバックが解析される。   Thereafter, in step S7, the computer 12 executes the springback analysis program, thereby analyzing the springback.

このスプリングバック解析プログラムは、前述の説明から明らかなように、   This springback analysis program is clear from the above explanation,

(1)前記材料特性値決定プログラムの実行により板材の各シェル要素ごとに決定された材料特性値と、
(2)前記成形シミュレーション・プログラムの実行により各シェル要素ごとに計算された残留応力および残留ひずみ、中立面位置rならびに板厚tと、
(3)前記バックストレス計算プログラムの実行により各シェル要素ごとに計算されたバックストレスと
(1) The material property value determined for each shell element of the plate material by executing the material property value determination program,
(2) residual stress and residual strain calculated for each shell element by execution of the forming simulation program, neutral surface position r 0 and sheet thickness t 0 ;
(3) Back stress calculated for each shell element by executing the back stress calculation program

を用いることにより、板材のスプリングバックを解析するためのプログラムである。 Is a program for analyzing the springback of a plate material.

このスプリングバック解析プログラムの一例は、日本総合研究所により製造されて「JOH−NIKE3D」という名称で販売されたものである。   An example of this springback analysis program is manufactured by the Japan Research Institute and sold under the name “JOH-NIKE3D”.

以上で、図2に示すスプリングバック解析方法の一回の実行が終了する。   Thus, one execution of the springback analysis method shown in FIG. 2 is completed.

前記スプリングバック解析プログラムは、スプリングバックを解析すべき材料の応力−ひずみ関係を種々の方式で定義可能に設計されている。その方式の一つに、応力−ひずみ関係を、平行四辺形を用いた線形の材料硬化モデルで近似する方式がある。図5には、試験片を引張方向に負荷(正負荷)して塑性変形させた後に除荷し、引き続いて逆向きすなわち圧縮方向に負荷(逆負荷)して再度塑性変形させた場合に、塑性ひずみεと応力σとが変化する様子が平行四辺形で示されている。 The springback analysis program is designed so that the stress-strain relationship of the material whose springback is to be analyzed can be defined in various ways. One method is to approximate the stress-strain relationship with a linear material hardening model using a parallelogram. In FIG. 5, when the test piece was loaded in the tensile direction (positive load) and plastically deformed, then unloaded, and subsequently loaded in the reverse direction, that is, in the compression direction (reverse load), and plastically deformed again, how the plastic strain epsilon P and the stress σ is changed it is indicated by a parallelogram.

ここで、図5における各種記号を説明すれば、「Y」は、材料が初めての塑性変形を開始するときの降伏応力である初期降伏応力を示している。「Y」は、材料が再降伏するときの応力である再降伏応力を示している。「H」は、塑性硬化係数を示している。塑性硬化係数Hは、正負荷時および逆負荷時の塑性域における応力−ひずみ関係を表す直線グラフ(後述の第3直線部54)の勾配を角度φで表した場合にtanφで表される。「β」は、再降伏応力Yが初期降伏応力Yに対して低下する程度を規定する材料軟化係数を示している。「ε 」は、除荷開始時における塑性ひずみεである初期ひずみを示している。 Here, if various symbols in FIG. 5 are described, “Y 0 ” indicates an initial yield stress that is a yield stress when the material starts the first plastic deformation. “Y 1 ” indicates a re-yield stress that is a stress when the material re-yields. “H” indicates a plastic hardening coefficient. The plastic hardening coefficient H is expressed by tan φ when the gradient of a straight line graph (third straight line portion 54 described later) representing the stress-strain relationship in the plastic region at the time of positive load and reverse load is expressed by angle φ. “Β” indicates a material softening coefficient that defines the degree to which the re-yield stress Y 1 decreases with respect to the initial yield stress Y 0 . “Ε P 0 ” indicates an initial strain that is a plastic strain ε P at the start of unloading.

前記スプリングバック解析プログラムは、応力−ひずみ関係を近似する材料硬化モデルとして、等方硬化モデルと移動硬化モデルと複合硬化モデルとの中から適当なものを選択できる。   The springback analysis program can select an appropriate material hardening model from the isotropic hardening model, the kinematic hardening model, and the composite hardening model as the material hardening model that approximates the stress-strain relationship.

この選択は、上記材料軟化係数βの値を決定することによって行われる。具体的には、図5に示すように、β=0のときには、移動硬化モデルが選択され、このとき、再降伏応力Yは、 This selection is made by determining the value of the material softening coefficient β. Specifically, as shown in FIG. 5, when β = 0, the kinematic hardening model is selected, and at this time, the re-yield stress Y 1 is

=−Y+H・ε Y 1 = −Y 0 + H · ε P 0

なる式で定義される。また、β=1のときには、等方硬化モデルが選択され、このとき、再降伏応力Y1 は、 Is defined by the expression Also, when β = 1, an isotropic hardening model is selected, and at this time, the re-yield stress Y 1 is

=−Y−H・ε Y 1 = −Y 0 −H · ε P 0

なる式で定義される。また、0<β<1のときには、複合硬化モデルが選択され、このとき、再降伏応力Y1 は、 Is defined by the expression Further, when 0 <β <1, the composite hardening model is selected, and at this time, the re-yield stress Y 1 is

=−Y+H・(1−2β)・ε Y 1 = −Y 0 + H · (1-2β) · ε P 0

なる式で定義される。 Is defined by the expression

図6のグラフは、プレス成形されるべき材料に関するものであるが、試験片に関しても同じグラフが描かれることになる。そして、試験片の応力−ひずみ関係を表すグラフを平行四辺形で近似する場合には、試験片の、正負荷時の弾性域における応力−ひずみ関係を表す第1直線部50と、除荷時または逆負荷時の弾性域における応力−ひずみ関係を表す第2直線部52とが互いに平行となるとともに、試験片の、正負荷時の塑性域における応力−ひずみ関係を表す第3直線部54と、逆負荷時の塑性域における応力−ひずみ関係を表す第4直線部56とが互いに平行となるように応力−ひずみ関係が近似される。   The graph of FIG. 6 relates to the material to be pressed, but the same graph will be drawn for the specimen. When the graph representing the stress-strain relationship of the test piece is approximated by a parallelogram, the first linear portion 50 representing the stress-strain relationship in the elastic region of the test piece at the time of positive load, and at the time of unloading Alternatively, the second linear portion 52 representing the stress-strain relationship in the elastic region at the time of reverse loading is parallel to each other, and the third linear portion 54 representing the stress-strain relationship in the plastic region at the positive load of the test piece The stress-strain relationship is approximated so that the fourth linear portion 56 representing the stress-strain relationship in the plastic region during reverse loading is parallel to each other.

一方、応力−ひずみ関係を表すグラフのうちバウシンガ効果が現れる領域は、除荷開始点P から再降伏点P までの弾性域と、その再降伏点P から逆負荷終了点までの塑性域とである。 On the other hand, the stress - region Bauschinger effect appears among the graph showing strain relationship is plastic from the unloading start point P S and the elastic range up again yield point P Y, to reverse load end point from the re yield point P Y It is an area.

したがって、本実施形態においては、それら2つの領域における応力−ひずみ関係を近似的に表す折れ線、すなわち、第2直線部52と第4直線部56とが互いに連結されたものの幾何学的特徴が取得されるとともに、その取得された幾何学的特徴に基づき、直接的には試験片、間接的には材料につき、初期降伏応力Yと、再降伏応力Yと、塑性硬化係数Hと、材料軟化係数βとが取得される。 Therefore, in the present embodiment, a polygonal line that approximately represents the stress-strain relationship in these two regions, that is, a geometric feature of the second straight line portion 52 and the fourth straight line portion 56 connected to each other is acquired. And based on the acquired geometric characteristics, the initial yield stress Y 0 , the re-yield stress Y 1 , the plastic hardening coefficient H, and the material directly on the specimen, indirectly on the material. A softening factor β is obtained.

具体的には、再降伏応力Yは、上記折れ線の折れ点における応力σとして取得される。塑性硬化係数Hは、第3直線部54が第4直線部56と平行であることを利用することにより、第4直線部56の勾配を角度φで取得してそれのtanφを算出することによって取得される。材料軟化係数βは、初期降伏応力Yと、再降伏応力Yと、塑性硬化係数Hと、予ひずみε とを、前述の式に類似した式、すなわち、 Specifically, re-yield stress Y 1 is obtained as a stress σ at the break point of the polygonal line. By using the fact that the third straight line portion 54 is parallel to the fourth straight line portion 56, the plastic hardening coefficient H is obtained by obtaining the gradient of the fourth straight line portion 56 at an angle φ and calculating its tan φ. To be acquired. The material softening coefficient β is an initial yield stress Y 0 , a re-yield stress Y 1 , a plastic hardening coefficient H, and a pre-strain ε P g .

=−Y+H・(1−2β)・ε Y 1 = −Y 0 + H · (1-2β) · ε P g

なる式に代入してβについて解くことにより取得される。なお、初期降伏応力Yは、正負荷時における実験値に基づいて取得される。 It is obtained by substituting into the following equation and solving for β. The initial yield stress Y 0 is obtained based on the experimental values at the positive load.

このスプリングバック解析プログラムは、それら初期降伏応力Y,再降伏応力Y,塑性硬化係数Hおよび材料軟化係数βの他に、材料の弾性係数E(ヤング率Eとせん断弾性係数Gとを選択的に表す。)を利用することにより、スプリングバックを解析するように設計されている。すなわち、このスプリングバック解析プログラムにおいては、それら初期降伏応力Y,再降伏応力Y,塑性硬化係数H,材料軟化係数βおよび弾性係数Eがそれぞれ「材料特性値」を構成しているのである。 This springback analysis program selects material elastic modulus E (Young's modulus E and shear elastic modulus G) in addition to initial yield stress Y 0 , re-yield stress Y 1 , plastic hardening coefficient H and material softening coefficient β. It is designed to analyze the springback by using That is, in this springback analysis program, these initial yield stress Y 0 , re-yield stress Y 1 , plastic hardening coefficient H, material softening coefficient β, and elastic coefficient E constitute “material characteristic values”. .

ところで、図5のグラフの横軸に取られているのは、弾性ひずみと塑性ひずみとの和である合計ひずみεではなく、塑性ひずみεである。したがって、同図のグラフは、例えば、正負荷時の弾性域において、応力σを表す軸に平行に延びている。これに対して、図6のグラフの横軸に取られているのは、合計ひずみεである。したがって、同図のグラフは、例えば、正負荷時の弾性域において、応力σを表す軸に対して傾斜している。よって、それら2つのグラフにおいて、第1ないし第4直線部50,52,54,56の対応関係はそれら2つの図に示すものとなる。 However, what it is taken on the horizontal axis of the graph in FIG. 5, a rather total strain epsilon is the sum of the elastic strain and plastic strain, a plastic strain epsilon P. Therefore, for example, the graph of FIG. 2 extends in parallel with the axis representing the stress σ in the elastic region at the time of positive load. In contrast, the horizontal axis of the graph of FIG. 6 is the total strain ε. Therefore, for example, the graph of FIG. 2 is inclined with respect to the axis representing the stress σ in the elastic region at the time of positive load. Therefore, in these two graphs, the correspondence relationship between the first to fourth linear portions 50, 52, 54, and 56 is as shown in these two figures.

したがって、図6における第1直線部50の勾配を角度γで表した場合にtanγとして求めた値は、材料のヤング率Eを表すことになる。一方、第1直線部50と第2直線部52とが互いに平行であると仮定されている。したがって、本実施形態においては、第2直線部52の勾配からヤング率Eが取得される。   Therefore, when the gradient of the first straight line portion 50 in FIG. 6 is expressed by the angle γ, the value obtained as tan γ represents the Young's modulus E of the material. On the other hand, it is assumed that the first straight part 50 and the second straight part 52 are parallel to each other. Therefore, in the present embodiment, the Young's modulus E is acquired from the gradient of the second straight part 52.

その取得されたヤング率Eから、予め定められた規則に従い、同じ材料についてのせん断弾性係数Gが誘導される。これにより、同じ材料につき、弾性係数Eと総称されるヤング率Eとせん断弾性係数Gとが取得されることになる。   From the acquired Young's modulus E, a shear elastic modulus G for the same material is derived according to a predetermined rule. Thereby, the Young's modulus E and the shear elastic modulus G, which are collectively referred to as the elastic modulus E, are acquired for the same material.

応力−ひずみ関係は、材料の初期ひずみε (試験片の予ひずみε に相当する。)によって変化する。応力−ひずみ関係を近似的に表す平行四辺形の幾何学的特徴が初期ひずみε によって変化するのであり、よって、上記材料特性値も初期ひずみε によって変化する。したがって、本実施形態においては、前述のように、試験片の予ひずみε を変化させるごとに引張−圧縮試験が繰り返される。 The stress-strain relationship changes depending on the initial strain ε P 0 of the material (corresponding to the pre-strain ε P g of the test piece). The geometrical feature of the parallelogram that approximately represents the stress-strain relationship changes with the initial strain ε P 0 , and thus the material property value also changes with the initial strain ε P 0 . Therefore, in this embodiment, as described above, the tension-compression test is repeated each time the prestrain ε P g of the test piece is changed.

図7には、本実施形態で使用される線形の材料硬化モデルが実線グラフで示され、等方硬化モデルが二点鎖線グラフで示され、実際の応力−ひずみ関係が破線グラフで示されている。その実際の応力−ひずみ関係は、正負荷時の弾性域および塑性域においては等方硬化モデルで表される関係(二点鎖線)と一致し、逆負荷時の弾性域および初期の塑性域においては本実施形態の材料硬化モデルで表される関係(実線)と一致する。本実施形態で使用される材料硬化モデルは、線形であるが、予ひずみε に応じて形状が変化するように定義されている。なお、本実施形態で使用される線形の移動硬化モデルを表す平行四辺形は、同図においては、それの2つの鋭角を含む一対の部分が省略されている。 In FIG. 7, the linear material hardening model used in this embodiment is shown by a solid line graph, the isotropic hardening model is shown by a two-dot chain line graph, and the actual stress-strain relationship is shown by a broken line graph. Yes. The actual stress-strain relationship is consistent with the relationship represented by the isotropic hardening model (two-dot chain line) in the elastic region and plastic region under positive load, and in the elastic region and reverse plastic region during reverse load. Corresponds to the relationship (solid line) represented by the material hardening model of this embodiment. The material hardening model used in this embodiment is linear, but is defined so that the shape changes according to the prestrain ε P g . Note that the parallelogram representing the linear kinematic hardening model used in the present embodiment is omitted in FIG.

本実施形態においては、材料硬化モデルとして、バウシンガ効果を表現し得る移動硬化モデルまたは複合硬化モデルを使用することができるとともに、材料の各シェル要素について予想される初期ひずみε に応じて形状が異なる材料硬化モデルが使用される。ただし、各シェル要素について予想される初期ひずみε が異なっても、材料硬化モデルが平行四辺形で表現されることは維持される。 In this embodiment, a kinematic hardening model or a composite hardening model that can express the Bauschinger effect can be used as the material hardening model, and the shape depends on the expected initial strain ε P 0 for each shell element of the material. Different material hardening models are used. However, even if the initial strain ε P 0 expected for each shell element is different, the material hardening model is maintained expressed as a parallelogram.

したがって、図7に示すように、本実施形態で使用される線形の材料硬化モデルは、実際の応力−ひずみ関係を表すグラフと全体において一致するわけではないが、バウシンガ効果が現れる領域、すなわち、除荷後に弾性変形する領域と塑性変形する領域とについては、十分に高い精度で一致する。   Therefore, as shown in FIG. 7, the linear material hardening model used in the present embodiment is not entirely consistent with the graph representing the actual stress-strain relationship, but the region where the Bauschinger effect appears, that is, The region that undergoes elastic deformation after unloading and the region that undergoes plastic deformation coincide with each other with sufficiently high accuracy.

このような理由から、本実施形態においては、材料の応力−ひずみ関係が、平行四辺形を用いた線形の材料硬化モデルで近似させられているのであり、よって、本実施形態によれば、低ひずみ領域のみならず高ひずみ領域においてもバウシンガ効果を精度よくシミュレート可能となり、ひいては、スプリングバックを精度よく解析可能となる。   For this reason, in the present embodiment, the stress-strain relationship of the material is approximated by a linear material hardening model using a parallelogram. The Bauschinger effect can be accurately simulated not only in the strain region but also in the high strain region, and as a result, the springback can be analyzed with high accuracy.

図7に示すように、前記折れ線は、除荷および逆負荷時における実際の応力−ひずみ関係を表すグラフにできる限り一致するように取得される。具体的には、そのグラフ上に、同一直線上に位置せず、かつ、相互に一定距離以上離れた3点を暫定的に設定することを、そのグラフのうち折れ線として抽出される可能性のある部分の一方の端点から他方の端点に向かって順次行い、それら暫定的な3点により構成される暫定的な折れ線の角度が極大となったときに、それら3点を最終的な3点に決定するとともに、それら最終的な3点により構成される折れ線を最終的な折れ線に決定する。   As shown in FIG. 7, the broken line is acquired so as to coincide as much as possible with a graph representing an actual stress-strain relationship during unloading and reverse loading. Specifically, on the graph, the provisional setting of three points that are not on the same straight line and that are separated from each other by a certain distance or more may be extracted as a line in the graph. It is performed sequentially from one end point of a part to the other end point, and when the angle of the temporary polygonal line composed of these temporary three points becomes maximum, these three points are changed to the final three points. At the same time, the final broken line composed of these three points is determined as the final broken line.

それら3点は、除荷開始点に最も近い第1実測点60と、次に近い第2実測点62と、最も遠い第3実測点64とから構成される。それら3つの実測点60,62,64における各応力−ひずみ関係は、実際の応力−ひずみ関係を表すグラフ上に位置することから、実測値と一致する。   These three points are composed of a first actual measurement point 60 that is closest to the unloading start point, a second actual measurement point 62 that is next closest, and a third actual measurement point 64 that is farthest away. Each stress-strain relationship at these three actual measurement points 60, 62, and 64 is located on a graph representing the actual stress-strain relationship, and therefore coincides with the actual measurement value.

なお、図7に示す例においては、折れ線を構成する2本の直線部のうち、除荷開始点(図示しない)に近い方は、前記平行四辺形の第2直線部52と完全にではなく部分的に一致し、また、他方の直線は、平行四辺形の第4直線部56と完全にではなく部分的に一致している。   In the example shown in FIG. 7, of the two straight portions constituting the broken line, the one near the unloading start point (not shown) is not completely the same as the second straight portion 52 of the parallelogram. The other straight line partially coincides with the parallel straight fourth straight part 56, but not completely.

ここで、前記材料特性値取得プログラムの内容を詳述する。   Here, the contents of the material property value acquisition program will be described in detail.

図8には、この材料特性値取得プログラムがフローチャートで表されている。まず、ステップS101(以下、単に「S101」で表す。他のステップについても同じとする。)において、実験値を表すデータがMO32からコンピュータ12のメモリ22に取り込まれる。   FIG. 8 shows a flowchart of this material property value acquisition program. First, in step S101 (hereinafter simply expressed as “S101”, the same applies to other steps), data representing an experimental value is taken into the memory 22 of the computer 12 from the MO 32.

次に、S102において、予ひずみε に順に付与すべき番号iが1に設定される。その後、S103において、今回の予ひずみε (i)に関連する応力−ひずみ関係を表すデータがメモリ22から取り込まれる。 Next, in S102, the number i to be given to the pre-strain ε P g in order is set to 1. Thereafter, in S103, data representing the stress-strain relationship related to the current pre-strain ε P g (i) is fetched from the memory 22.

続いて、S104において、その取り込まれたデータに基づき、今回の予ひずみε (i)に関連する応力−ひずみ関係を表すグラフが想定されるとともに、そのグラフが折れ線で近似させられる。それにより、平行四辺形上の前記3つの実測点60,62,64が前述のようにして抽出される。その後、S105において、第2実測点62と第3実測点64とを結ぶ第2直線52の勾配を角度φで算出することにより、今回の予ひずみε (i)に対応する塑性硬化係数H(i)(=tanφ)が算出される。 Subsequently, in S104, a graph representing the stress-strain relationship related to the current prestrain ε P g (i) is assumed based on the captured data, and the graph is approximated by a broken line. Thereby, the three measured points 60, 62, 64 on the parallelogram are extracted as described above. Thereafter, in S105, the slope of the second straight line 52 connecting the second actual measurement point 62 and the third actual measurement point 64 is calculated by the angle φ, so that the plastic hardening coefficient corresponding to the current pre-strain ε P g (i) is obtained. H (i) (= tanφ) is calculated.

続いて、S106において、図9において式(1)で示す前述の式を用いることにより、今回の予ひずみε (i)に対応する材料軟化係数β(i)が算出される。本実施形態においては、材料軟化係数βが0<β<1の範囲内となること、すなわち、材料硬化モデルが複合硬化モデルとなることを前提に算出される。以下、その算出方法を具体的に説明する。 Subsequently, in S106, the material softening coefficient β (i) corresponding to the current pre-strain ε P g (i) is calculated by using the above-described equation represented by Equation (1) in FIG. In the present embodiment, the calculation is performed on the assumption that the material softening coefficient β is in the range of 0 <β <1, that is, the material hardening model is a composite hardening model. Hereinafter, the calculation method will be specifically described.

上記式(1)を用いて材料軟化係数βを算出する際、図9において式(2)で示す第1条件と、すべての予ひずみε について、式(3)で示す条件が成立するという第2条件とが制約条件として採用される。また、上記式(1)における「Y」と「H」は、実験値により取得されたものを採用することにする。 When the material softening coefficient β is calculated using the above formula (1), the first condition shown by the formula (2) in FIG. 9 and the condition shown by the formula (3) are satisfied for all the prestrains ε P g. The second condition is adopted as the constraint condition. In addition, “Y 1 ” and “H” in the above formula (1) are obtained by experimental values.

なお、再降伏応力Yについては、種々の実験により、予ひずみε に関して単調増加を示すことが確認されており、予ひずみε =0のときには、 As for the re-yield stress Y 1 , it has been confirmed by various experiments that it shows a monotonic increase with respect to the pre-strain ε P g , and when the pre-strain ε P g = 0,

=−Y Y 1 = −Y 0

という関係が成立し、また、すべての予ひずみε について、 And for all prestrains ε P g ,

>−Y Y 1 > −Y 0

という関係が成立する。 The relationship is established.

上記式(2)の第1条件を考慮し、かつ、上記式(1)を用いると、式(4)が得られる。この式(4)は式(5)に変形できる。この式(5)を用い、かつ、上記式(3)で示す第2条件を考慮すると、式(6)が得られ、この式(6)から式(7)が得られる。   When the first condition of the above formula (2) is considered and the above formula (1) is used, the formula (4) is obtained. This equation (4) can be transformed into equation (5). When this equation (5) is used and the second condition shown by the above equation (3) is taken into consideration, equation (6) is obtained, and equation (7) is obtained from this equation (6).

また、上記式(3)で示す第2条件を考慮し、かつ、上記式(1)を「β」について解くと、式(8)が得られる。   Further, when the second condition shown in the above equation (3) is considered and the above equation (1) is solved for “β”, equation (8) is obtained.

そして、本実施形態においては、上記式(7)で示す条件が成立するか否かを判定し、成立しない場合には、成立するように今回の予ひずみε (i)が修正される。この修正は例えば、今回の予ひずみε (i)を、 In the present embodiment, it is determined whether or not the condition expressed by the above formula (7) is satisfied. If the condition is not satisfied, the current pre-strain ε P g (i) is corrected so as to be satisfied. . For example, this correction may be performed by changing the current prestrain ε P g (i) to

1.01×(−Y/H) 1.01 × (−Y 1 / H)

として計算したり、実験値のうち上記(7)式で示す条件を満たすもののうち最も小さいものを選択することによって行われる。 Or by selecting the smallest of the experimental values that satisfy the condition shown in the above equation (7).

上記式(7)で示す条件が成立したならば、必要に応じて修正された今回の予ひずみε (i)と、実験値により取得された初期降伏応力Y,再降伏応力Yおよび塑性硬化係数H(i)とを上記式(1)に代入することにより、今回の材料軟化係数β(i)を算出する。 If the condition shown by the above equation (7) is satisfied, the present prestrain ε P g (i) corrected as necessary, and the initial yield stress Y 0 and re-yield stress Y 1 obtained from experimental values. Then, the material softening coefficient β (i) of this time is calculated by substituting the plastic hardening coefficient H (i) into the above formula (1).

さらに、その算出された材料軟化係数β(i)が、前記式(2)で示す第1条件が成立するか否か、すなわち、0<β<1の範囲内にあるか否かを判定し、その第1条件が成立する場合には、その算出された材料軟化係数β(i)が最終値とされる。その第1条件が成立しない場合には、その第1条件が成立するように材料軟化係数β(i)が修正され、さらに、それに合わせて初期降伏応力Yも修正される。 Further, it is determined whether or not the calculated material softening coefficient β (i) satisfies the first condition expressed by the above formula (2), that is, whether or not it is within the range of 0 <β <1. When the first condition is satisfied, the calculated material softening coefficient β (i) is set as a final value. If the first condition is not satisfied, the material softening coefficient β (i) is corrected so that the first condition is satisfied, and the initial yield stress Y 0 is also corrected accordingly.

材料軟化係数β(i)および初期降伏応力Yの修正は例えば、もとの材料軟化係数β(i)が0以下である場合には、材料軟化係数β(i)を0より大きい設定値、例えば、0.1に変更するとともに、材料軟化係数β(i)が0.1である場合の初期降伏応力Yを上記式(1)を用いて計算する。その計算された初期降伏応力Yが上記式(3)で示す条件を満たす場合には、材料軟化係数βの最新値β(i)および初期降伏応力Yがそれぞれそのまま最終値として採用される。 The material softening coefficient β (i) and the initial yield stress Y 0 are corrected, for example, when the original material softening coefficient β (i) is 0 or less, the material softening coefficient β (i) is set to a value larger than 0. For example, while changing to 0.1, the initial yield stress Y 0 when the material softening coefficient β (i) is 0.1 is calculated using the above equation (1). In that case the calculated initial yield stress Y 0 is satisfies a condition represented by Formula (3), the latest value beta (i) and the initial yield stress Y 0 of the material softening coefficient beta is adopted as it is as a final value, respectively .

これに対して、変更された材料軟化係数β(i)の下での初期降伏応力Yが上記式(3)で示す条件を満たさない場合には、材料軟化係数β(i)が例えば0.1増加させられ、同様にして、新たな初期降伏応力Yが計算される。このような処理は、材料軟化係数βが1を超えない範囲内で繰り返され、その結果、材料軟化係数β(i)が、実験値に基づく再降伏応力Yおよび塑性硬化係数H(i)の下に、上記式(1)ないし式(3)のすべてを満たすように修正されることになる。 On the other hand, when the initial yield stress Y 0 under the changed material softening coefficient β (i) does not satisfy the condition expressed by the above formula (3), the material softening coefficient β (i) is, for example, 0. In the same way, a new initial yield stress Y 0 is calculated. Such a process is repeated within a range in which the material softening coefficient β does not exceed 1, so that the material softening coefficient β (i) becomes a re-yield stress Y 1 based on experimental values and a plastic hardening coefficient H (i). Is corrected so as to satisfy all of the above formulas (1) to (3).

以上、もとの材料軟化係数β(i)が0以下である場合の修正方法を説明したが、1以上である場合にも、同様な方法で修正が行われる。   As described above, the correction method when the original material softening coefficient β (i) is 0 or less has been described.

図10には、S106の詳細が材料軟化係数算出ルーチンとしてフローチャートで表されている。   FIG. 10 is a flowchart showing details of S106 as a material softening coefficient calculation routine.

まず、S251において、前記抽出された第2実測点62を用いることにより、再降伏応力Yが決定される。次に、S252において、その決定された再降伏応力Yと、前記算出された塑性硬化係数H(i)と、今回の予ひずみε (i)とが図9の式(7)で示す条件を満たすか否かが判定される。 First, in S251, by using the second measured point 62 the extracted, re-yield stress Y 1 is determined. Next, in S252, the determined re-yield stress Y 1 , the calculated plastic hardening coefficient H (i), and the current pre-strain ε P g (i) are expressed by equation (7) in FIG. It is determined whether or not the conditions shown are satisfied.

今回は、前記式(7)で示す条件が満たされると仮定すれば、S252の判定がYESとなり、S253において、上記決定された再降伏応力Yと、前記算出された塑性硬化係数H(i)と、実験値により取得された初期降伏応力Yとを前記式(1)に代入することにより、今回の材料軟化係数β(i)が算出される。その後、S254に移行する。 This time, assuming that the conditions shown by the formula (7) is satisfied, the determination is YES in S252, in S253, the re-yield stress Y 1 determined above, the plastic hardening coefficient H (i the calculated ) and by substituting the initial yield stress Y 0 obtained by the experimental value to the equation (1), the material softens coefficient of this beta (i) is calculated. Thereafter, the process proceeds to S254.

これに対して、今回は、前記式(7)で示す条件が満たされないと仮定すれば、S252の判定がNOとなり、S255において、今回の予ひずみε (i)が、前述のようにして、前記式(7)で示す条件を満たすように修正される。 On the other hand, this time, if it is assumed that the condition expressed by the equation (7) is not satisfied, the determination in S252 is NO, and in S255, the current pre-strain ε P g (i) is as described above. Thus, it is corrected so as to satisfy the condition shown in the equation (7).

その後、S253において、修正された予ひずみε (i)の下で前記式(1)を用いることにより今回の材料軟化係数β(i)が算出される。続いて、S254に移行する。 Thereafter, in S253, the current material softening coefficient β (i) is calculated by using the equation (1) under the corrected pre-strain ε P g (i). Subsequently, the process proceeds to S254.

いずれの場合にも、その後、S254において、その算出された材料軟化係数β(i)が、図9の式(2)で示す条件を満たすか否かが判定される。今回は、前記式(2)で示す条件が満たされると仮定すれば、その判定がYESとなり、上記算出された材料軟化係数β(i)と、実験値に基づく初期降伏応力Yとがそのまま最終値として採用される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。 In any case, after that, in S254, it is determined whether or not the calculated material softening coefficient β (i) satisfies the condition shown by the equation (2) in FIG. This time, if it is assumed that the condition expressed by the equation (2) is satisfied, the determination is YES, and the calculated material softening coefficient β (i) and the initial yield stress Y 0 based on the experimental value remain as they are. Adopted as final value. This completes one execution of this routine.

これに対して、今回は、前記式(2)で示す条件が満たされないと仮定すれば、S254の判定がNOとなり、S256において、今回の材料軟化係数β(i)が前述のようにして修正される。その後、S257において、修正された材料軟化係数β(i)の下に、前記式(1)を用いることにより、初期降伏応力Yが算出される。 On the other hand, if it is assumed that the condition expressed by the expression (2) is not satisfied this time, the determination in S254 is NO, and the current material softening coefficient β (i) is corrected as described above in S256. Is done. Thereafter, in S257, under the material softened coefficients modified beta (i), by using the formula (1), the initial yield stress Y 0 is calculated.

続いて、S258において、その算出された初期降伏応力Yが0より大きいか否かが判定される。今回は、0より大きいと仮定すれば、判定がYESとなり、その修正された材料軟化係数β(i)と、その算出された初期降伏応力Yとがそれぞれ最終値として採用される。以上で、本ルーチンの一回の実行が終了する。 Subsequently, in S258, whether the initial yield stress Y 0, thus calculated, is greater than 0 is judged. If it is assumed that the value is larger than 0 this time, the determination is YES, and the corrected material softening coefficient β (i) and the calculated initial yield stress Y 0 are adopted as final values. Thus, one execution of this routine is completed.

また、今回は、その算出された初期降伏応力Yが0以下であると仮定すれば、S258の判定がNOとなり、S256に戻る。このS256においては、材料軟化係数β(i)が再度、前述のようにして修正され、その後、S257において、再度修正された材料軟化係数β(i)の下に新たな初期降伏応力Yが算出される。 Also, this time, assuming that the initial yield stress Y 0, thus calculated is less than or equal to 0, next the determination of S258 is NO, the flow returns to S256. In S256, the material softening coefficient β (i) is corrected again as described above. Thereafter, in S257, a new initial yield stress Y 0 is added under the corrected material softening coefficient β (i). Calculated.

続いて、S258において、前記の場合と同様にして、その算出された初期降伏応力Yが0より大きいか否かが判定される。S256ないしS258の実行が何回か繰り返された結果、S258の判定がYESとなれば、最終的に修正された材料軟化係数β(i)と初期降伏応力Yとがそれぞれ最終値として採用される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。 Subsequently, in S258, whether or not the calculated initial yield stress Y0 is greater than 0 is determined in the same manner as described above. S256 to result execution of S258 is repeated several times, if a YES determination in S258, finally modified material softened coefficient β (i) and the initial yield stress Y 0 is employed as the final value, respectively The This completes one execution of this routine.

以上のようにしてS106の実行が終了すれば、その後、図8のS107において、第1実測点60と第2実測点62とをつなぐ第2直線52の勾配が角度γで算出され、さらに、tanγとして、今回の予ひずみε (i)に対応するヤングE(i)が算出される。その算出されたヤング率E(i)から、予め定められた規則に従ってせん断弾性係数G(i)が誘導される。このようにして、ヤング率E(i)とせん断弾性係数G(i)とが取得される。 If the execution of S106 is completed as described above, then, in S107 of FIG. 8, the gradient of the second straight line 52 connecting the first measured point 60 and the second measured point 62 is calculated by the angle γ. As tan γ, Young E (i) corresponding to the current pre-strain ε P g (i) is calculated. From the calculated Young's modulus E (i), a shear elastic modulus G (i) is derived according to a predetermined rule. In this way, Young's modulus E (i) and shear modulus G (i) are obtained.

続いて、S108において、番号iが最大値iMAX以上であるか否かが判定される。複数の実験値のすべてが材料特性値を決定するために利用されたか否かが判定されるのである。今回は、番号iが最大値iMAX以上ではないと仮定すれば、その判定がNOとなり、S109において、番号iが1増加させられ、その後、S103に移行する。以下、S103ないしS108が、新たな予ひずみε (i)に関連して実行されることになる。 Subsequently, in S108, it is determined whether or not the number i is greater than or equal to the maximum value iMAX. It is determined whether all the experimental values have been used to determine the material property value. If it is assumed that the number i is not greater than or equal to the maximum value iMAX this time, the determination is NO, the number i is incremented by 1 in S109, and then the process proceeds to S103. Hereinafter, S103 to S108 are executed in relation to the new pre-strain ε P g (i).

S103ないしS109の実行が何回か繰り返された結果、S108の判定がYESとなれば、S110において、予ひずみε の変化領域が、設定された最小値と最大値との間において、一定間隔で複数の区分に分割される。 S103 to result execution of S109 is repeated several times, if a YES determination in S108, in S110, the change region of the pre-strain epsilon P g is between the minimum and maximum values set, constant Divided into multiple sections at intervals.

このとき、各区分に対応する予ひずみε に対応する材料特性値が存在しない場合には、材料特性値が存在しない予ひずみε に近接する複数の予ひずみε であって材料特性値が存在するものを内挿することにより、必要な材料特性値を生成する。その結果、予ひずみε と材料特性値との関係が、図11に表形式で表されるように、予ひずみε の複数の代表値について離散的に取得されることになる。 At this time, when the material characteristic value corresponding to the pre-strain epsilon P g corresponding to each segment does not exist, a plurality of pre-strain epsilon P g proximate to prestrain epsilon P g material characteristic value is not present A necessary material property value is generated by interpolating the material property value. As a result, the relationship between the pre-strain ε P g and the material property value is discretely acquired for a plurality of representative values of the pre-strain ε P g as shown in a table form in FIG.

以上で、この材料特性値取得プログラムの一回の実行が終了する。   This completes one execution of the material property value acquisition program.

次に、前記成形シミュレーション・プログラムの内容を詳述する。   Next, the contents of the molding simulation program will be described in detail.

図12には、その成形シミュレーション・プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されており、そのうちのステップS403の詳細が図13および図14に要素応力計算ルーチンとしてフローチャートで表されている。以下、この成形シミュレーション・プログラムの内容を説明するが、それに先立ち、その前提となる理論および原理を説明する。   FIG. 12 conceptually shows the contents of the molding simulation program in a flowchart, and details of step S403 are shown in flowcharts as element stress calculation routines in FIGS. The contents of the molding simulation program will be described below. Prior to that, the premise theory and principle will be described.

この成形シミュレーション・プログラムにおいては、板材のプレス成形による変形が時間増分形の有限要素法を用いて解析される。   In this forming simulation program, deformation due to press forming of a plate material is analyzed using a finite element method of time increment type.

ここに、有限要素法は、よく知られているように、材料を複数の有限要素に分割し、各要素の各節点における応力と変位とを互いに関連付ける剛性マトリクスを用い、静的な問題に対しては各要素の各節点における外力と内力とのつり合いを条件に、連立方程式である剛性方程式の繰返し計算をそれの解が真の解に収束するまで行う数値解析法である。本実施形態においては、複数の要素剛性マトリクスが集合して成る全体剛性マトリクスの各要素が未知数であって、求めるべき解とされ、その解が真の解に収束するまで行う繰返し計算が行われる。   Here, as is well known, the finite element method uses a stiffness matrix that divides a material into a plurality of finite elements and correlates stress and displacement at each node of each element, and solves static problems. This is a numerical analysis method in which iterative calculations of stiffness equations, which are simultaneous equations, are repeated until the solution converges to a true solution, subject to the balance between external force and internal force at each node of each element. In the present embodiment, each element of the overall stiffness matrix formed by a collection of a plurality of element stiffness matrices is an unknown number, which is a solution to be obtained, and repeated calculation is performed until the solution converges to a true solution. .

本実施形態においては、その有限要素法が増分計算法に組み合わされて実行される。増分計算法は、よく知られているように、非線形挙動や動的過程中の材料挙動を解析するために、時間を微小区間に分割し、それぞれの時間増分で計算された各物理量(変位、回転角、応力、ひずみ)の増分を順次累積して行くことによって、所定の時間までの解析を進める数値解析法である。   In the present embodiment, the finite element method is executed in combination with the incremental calculation method. Incremental calculation methods, as is well known, divide time into small intervals to analyze nonlinear behavior and material behavior during dynamic processes, and then calculate each physical quantity (displacement, This is a numerical analysis method that advances the analysis up to a predetermined time by sequentially accumulating increments of rotation angle, stress, and strain.

本実施形態においては、プレス成形中のポンチ110の一回の動作に伴う材料挙動が、各々微小時間を有する複数の計算ステップに分割されており、それら複数の計算ステップの終了により、一連の成形シミュレーションが終了する。さらに、本実施形態においては、増分計算法として動的な陽解法が採用されている。   In the present embodiment, the material behavior accompanying one operation of the punch 110 during press molding is divided into a plurality of calculation steps each having a minute time, and a series of molding is performed by the completion of the plurality of calculation steps. The simulation ends. Furthermore, in this embodiment, a dynamic explicit method is employed as the incremental calculation method.

この動的な陽解法により、ばねの運動方程式と等価な動的な運動方程式が解かれる。具体的には、各シェル要素の各節点の加速度が計算され、その加速度の時間積分によって各節点の速度が計算され、その速度の時間積分によって各節点の変位が計算される。   By this dynamic explicit method, a dynamic equation of motion equivalent to the equation of motion of the spring is solved. Specifically, the acceleration of each node of each shell element is calculated, the velocity of each node is calculated by time integration of the acceleration, and the displacement of each node is calculated by time integration of the velocity.

この成形シミュレーション・プログラムにおいては、さらに、弾塑性体のための応力更新アルゴリズムに基づき、応力およびひずみが解析される。この応力更新アルゴリズムは、フォン・ミーゼス(Von Mises)の降伏条件のもと、各シェル要素に時刻tから時刻t+Δtまでの各回の計算ステップ中に生じたひずみ増分に対する応力増分が解析される。この応力更新アルゴリズムは、図13および図14を参照して後述される要素応力計算ルーチンとして具体化されている。   In this forming simulation program, stress and strain are further analyzed based on a stress update algorithm for an elastic-plastic body. This stress update algorithm analyzes the stress increments for the strain increments that occurred during each calculation step from time t to time t + Δt for each shell element under the Von Mises yield condition. This stress update algorithm is embodied as an element stress calculation routine which will be described later with reference to FIGS. 13 and 14.

この応力更新アルゴリズムにおいては、今回の計算ステップにおける変位増分uと回転角増分θとが計算される。変位増分uは、本来、「du」または「Δu」として表記すべきであるが、ここでは単に「u」として表記する。また、変位増分uは、各成分の変位増分u,v,wの総称である。同様にして、回転角増分θは、本来、「dθ」または「Δθ」として表記すべきであるが、ここでは単に「θ」として表記する。また、回転角増分θは、各成分の回転角増分θx,θy,θzの総称である。   In this stress update algorithm, the displacement increment u and the rotation angle increment θ in the current calculation step are calculated. The displacement increment u should originally be expressed as “du” or “Δu”, but is simply expressed as “u” here. The displacement increment u is a general term for the displacement increments u, v, and w of each component. Similarly, the rotation angle increment θ should originally be expressed as “dθ” or “Δθ”, but is simply expressed as “θ” here. The rotation angle increment θ is a general term for the rotation angle increments θx, θy, and θz of each component.

具体的には、変位増分uの計算は、力のつり合いを考慮した増分型の全体剛性方程式を用いることによって行われる。これに対し、回転角増分θの計算は、モーメントのつり合いを考慮した増分型の全体剛性方程式を用いることによって行われる。いずれについても、全体剛性方程式は、未知の成分を有する全体剛性マトリクスを含み、かつ、その全体剛性マトリクスの未知の成分は、今回の計算ステップにおいては前回の計算ステップまでの計算値に等しくされる。本実施形態においては、全体剛性マトリクスの未知の成分が有限要素法によって求められる。   Specifically, the calculation of the displacement increment u is performed by using an incremental type overall stiffness equation considering force balance. On the other hand, the calculation of the rotation angle increment θ is performed by using an incremental type overall stiffness equation considering moment balance. In any case, the total stiffness equation includes a total stiffness matrix having an unknown component, and the unknown component of the total stiffness matrix is equal to the calculated value up to the previous calculation step in the current calculation step. . In this embodiment, an unknown component of the entire stiffness matrix is obtained by the finite element method.

前記ひずみ増分は、等方ひずみ増分εと偏差ひずみ増分eijとに分離される。その等方ひずみ増分εは、各成分ごとのひずみ増分εijを用いて計算され、そのひずみ増分εijは、後述のひずみ近似関数を用いて計算される。 The strain increment is separated into an isotropic strain increment ε m and a deviation strain increment e ij . Its Isotropic strain increment epsilon m is calculated using the strain increment epsilon ij for each component, the strain increment epsilon ij is calculated using an approximate function strain described later.

等方ひずみ増分εから静水圧増分3Kε(K:体積弾性係数)が求められる。この静水圧増分3Kεに前回の計算ステップまでの静水圧成分σij を加えることにより、静水圧成分σが更新される。すなわち、更新された静水圧成分σ t+Δtが計算されるのであり、このことが図15に式(11)で示されている。 From the isotropic strain increment ε m , a hydrostatic pressure increment 3Kε m (K: bulk modulus) is obtained. The hydrostatic pressure component σ m is updated by adding the hydrostatic pressure component σ ij 0 up to the previous calculation step to the hydrostatic pressure increment 3Kε m . In other words, the updated hydrostatic pressure component σ m t + Δt is calculated, and this is shown in FIG. 15 by equation (11).

各成分ごとのひずみ増分εijから等方ひずみ増分εを差し引くことにより、各成分ごとの偏差ひずみ増分eijが求められる。 By subtracting the isotropic strain increment ε m from the strain increment ε ij for each component, the deviation strain increment e ij for each component is obtained.

この偏差ひずみ増分eijから偏差応力成分2Geij(G:せん断弾性係数)が求められる。したがって、偏差応力成分2Geijは、平面応力状態において弾性域内において求められることになる。この偏差応力成分2Geijに前回の計算ステップまでの偏差応力成分Sij を加えることにより、試行応力(偏差応力Sの試行値)Sij Trialが求められる。すなわち、更新された試行応力Sij Trialが計算されるのであり、このことが式(12)で示されている。 A deviation stress component 2Ge ij (G: shear elastic modulus) is obtained from the deviation strain increment e ij . Therefore, the deviation stress component 2Ge ij is obtained in the elastic region in the plane stress state. The trial stress (trial value of the deviation stress S) S ij Trial is obtained by adding the deviation stress component S ij 0 up to the previous calculation step to the deviation stress component 2Ge ij . That is, the updated trial stress S ij Trial is calculated, and this is shown by Equation (12).

この試行応力Sij Trialを式(13)に代入することにより、相当応力の試行解σTrialが求められる。 By substituting this trial stress S ij Trial into equation (13), a trial solution σ Trial of equivalent stress is obtained.

この相当応力の試行解σTrialが弾性域内にあり、各シェル要素の材料が未だ降伏していない場合には、上記試行応力Sij Trialがそのまま、更新された偏差応力成分(今回の偏差応力成分)Sij Finalとされる。 When the trial solution σ Trial of this equivalent stress is in the elastic range and the material of each shell element has not yet yielded, the above-described trial stress S ij Trial is left as it is, and the updated stress component (the current stress component) ) S ij Final .

一方、応力空間を表す図16の(a)に示すように、相当応力の試行解σTrialが塑性域に達すると、各シェル要素の材料が降伏したと判断される。この場合には、同図の(b)に示すように、図15に式(14)で示すラジアルリターンアルゴリズム(半径引戻し解法)により、試行応力Sij Trialが降伏曲面上へ引き戻される。 On the other hand, as shown in FIG. 16A representing the stress space, when the trial solution σ Trial of the equivalent stress reaches the plastic region, it is determined that the material of each shell element has yielded. In this case, as shown in FIG. 15B, the trial stress S ij Trial is pulled back onto the yield surface by the radial return algorithm (radius pullback method) shown in FIG.

そのラジアルリターンアルゴリズムにおいては、相当塑性ひずみ増分εから、降伏曲面の半径を表す相当応力σと、最終解Sij Finalの暫定値とが計算される。さらに、それら両計算値が比較され、相当応力σに一致するときの最終解Sij Finalの暫定値が最終解Sij Finalの最終値に決定される。 In the radial return algorithm, the equivalent stress σ representing the radius of the yield surface and the provisional value of the final solution S ij Final are calculated from the equivalent plastic strain increment ε P. Furthermore, compared them both calculated values, the provisional value of the final solution S ij Final when matching equivalent stress σ is determined as the final value of the final solution S ij Final.

なお付言すれば、前述のフォン・ミーゼスの降伏条件を採用する場合には、例えば、図15の式(16)を用いることより増分Δεを計算し、その後、式(14)を用いることにより最終解Sij Finalを計算することが可能である。 In addition, when the above-described von Mises yield condition is adopted, for example, the increment Δε P is calculated by using the equation (16) in FIG. 15, and then the equation (14) is used. It is possible to calculate the final solution S ij Final .

各シェル要素の材料が降伏した場合には、その引き戻された最終解Sij Finalの最終値が、更新された偏差応力成分として求められる。 When the material of each shell element yields, the final value of the pulled back final solution S ij Final is obtained as an updated stress component.

そして、図15に式(15)で示すように、上記更新された静水圧成分σ t+Δtと、上記更新された偏差応力成分Sij Finalとにより、各成分ごとに更新された応力σij t+Δtが計算される。 Then, as shown by the equation (15) in FIG. 15, the stress σ ij t + Δt updated for each component by the updated hydrostatic pressure component σ m t + Δt and the updated deviation stress component S ij Final. Is calculated.

以上説明した応力更新の1回の計算ステップは、板材を構成するすべてのシェル要素について順に実行される。   One calculation step of the stress update described above is sequentially executed for all shell elements constituting the plate material.

従来のシェル要素では、曲げ変形の前後で断面の平面性が維持されると仮定されており、そのため、シェル要素の中立面は常に板厚中央面と一致するとともに、断面回転角θyが、曲げ方向位置を表すx座標値には依存するが、板厚方向位置を表すz座標値には依存しない値とされる。   In the conventional shell element, it is assumed that the planarity of the cross section is maintained before and after the bending deformation. Therefore, the neutral surface of the shell element always coincides with the center plane of the plate thickness, and the cross section rotation angle θy is The value depends on the x-coordinate value representing the bending direction position, but does not depend on the z-coordinate value representing the plate thickness direction position.

ここに、断面回転角θyとは、シェル要素の中立面の法線に対するそのシェル要素の辺の角度を意味する。より正確には、曲げ変形前にシェル要素の長手方向軸線に垂直であった平面断面を変形前断面、曲げ変更後にその変形前断面が移動した断面を変形後断面とした場合に、その変形後断面上の任意の点上の接線と変形前断面との成す角度を意味する。   Here, the section rotation angle θy means the angle of the side of the shell element with respect to the normal of the neutral plane of the shell element. More precisely, if the plane cross-section perpendicular to the longitudinal axis of the shell element before bending deformation is the pre-deformation cross-section, and the cross-section to which the pre-deformation cross-section moved after the bending change is the post-deformation cross-section, It means the angle formed between the tangent line at an arbitrary point on the cross section and the pre-deformation cross section.

したがって、断面回転角θyは、図17の式(21)で表され、曲げ方向の垂直ひずみεxは式(22)で表され、板厚方向のせん断ひずみγxzは式(23)で表される。ただし、それらの式において、「u」は、x方向の変位を表し、「w」は、z方向の変位を表している。   Accordingly, the cross-sectional rotation angle θy is expressed by equation (21) in FIG. 17, the vertical strain εx in the bending direction is expressed by equation (22), and the shear strain γxz in the thickness direction is expressed by equation (23). . In these equations, “u” represents a displacement in the x direction, and “w” represents a displacement in the z direction.

よって、従来のシェル要素を用いる場合には、図18に示すように、垂直ひずみεxは板厚方向に線形に分布する一方、せん断ひずみγxzが板厚方向に沿って変化しないように分布する。   Therefore, when a conventional shell element is used, as shown in FIG. 18, the vertical strain εx is distributed linearly in the plate thickness direction, while the shear strain γxz is distributed so as not to change along the plate thickness direction.

しかし、本発明者らの研究により、そのような仮定は、曲げ変形させられるべき板材が薄板である場合には妥当であるが、厚板である場合のように、板材の曲げの程度が厳しい場合には妥当性を失うことが判明した。   However, according to the study by the present inventors, such an assumption is appropriate when the plate material to be bent is a thin plate, but the degree of bending of the plate material is severe as in the case of a thick plate. In some cases it turned out to lose validity.

図19には、断面回転角θyと、板材内の、それの曲げ内面からの距離dsとの関係が曲げの厳しさLbによって変化する様子がグラフで表されている。このグラフは、本発明者らの実験結果に基づいて作成されたものである。ここに、曲げの厳しさLbは、曲げ半径R[mm]を板厚t[mm]で割り算した値である曲げ指標R/tを用い、その値が小さいほど曲げの厳しさが強くなるように表現される。   FIG. 19 is a graph showing how the relationship between the cross-sectional rotation angle θy and the distance ds from the inner surface of the plate changes depending on the bending severity Lb. This graph is created based on the experimental results of the present inventors. The bending severity Lb is a bending index R / t that is a value obtained by dividing the bending radius R [mm] by the plate thickness t [mm], and the smaller the value, the stronger the bending. It is expressed in

図19のグラフによれば、曲げの厳しさLbが3以上である領域(曲げの厳しさが弱い領域であって、同図においては「Lb=3」という表記に関連付けられた水平線の下側の領域)においては、板厚方向位置にかかわらず断面回転角θyがほとんど変化せず、よって、従来のシェル要素についての仮定が妥当であることが分かる。しかし、曲げの厳しさLbが3より小さい領域(曲げの厳しさが強い領域であって、上記水平線の上側の領域)においては、板厚方向位置によって断面回転角θyが顕著に変化し、よって、従来のシェル要素についての仮定が妥当ではないことが分かる。   According to the graph of FIG. 19, the region where the bending severity Lb is 3 or more (the region where the bending severity is weak and in the same figure, the lower side of the horizontal line associated with the notation “Lb = 3” ), The section rotation angle θy hardly changes regardless of the position in the plate thickness direction, and it can be seen that the assumption about the conventional shell element is valid. However, in the region where the bending severity Lb is smaller than 3 (the region where bending is severe and the region above the horizontal line), the cross-sectional rotation angle θy changes significantly depending on the position in the plate thickness direction. It can be seen that the assumptions about conventional shell elements are not valid.

そこで、本発明者らは、厚板中の任意の部位の断面回転角θyをシミュレーションによって計算した。このシミュレーションにおいては、厚板が複数のソリッド要素に仮想的に分割される。ソリッド要素モデルを用いてシミュレーションが行われるのである。   Therefore, the inventors calculated the cross-sectional rotation angle θy of an arbitrary part in the thick plate by simulation. In this simulation, the plank is virtually divided into a plurality of solid elements. Simulation is performed using a solid element model.

このシミュレーションのために実行されるプログラムが前記成形シミュレーション・プログラムに組み込まれている。図20には、そのプログラムがひずみ近似関数特定ルーチンとして概念的に表されている。   A program to be executed for this simulation is incorporated in the molding simulation program. In FIG. 20, the program is conceptually represented as a strain approximation function specifying routine.

このひずみ近似関数特定ルーチンにおいては、まず、S601において、曲げ指標R/tが異なる複数の代表板材(潜在的な等価板材)のそれぞれにつき、有限要素法により、各ソリッド要素ごとに変位u(各成分の変位u,v,w)と回転角θ(各成分の回転角θx,θy,θz)とが計算される。次に、S602において、それら計算された変位uと回転角θとに基づき、かつ、図25の式(32)および式(33)を用いることにより、ひずみがz座標値に関連付けて計算される。   In this strain approximation function specifying routine, first, in S601, for each of a plurality of representative plate materials (potential equivalent plate materials) having different bending indices R / t, the displacement u (each of each solid element is determined by the finite element method). The component displacements u, v, w) and the rotation angle θ (rotation angles θx, θy, θz of each component) are calculated. Next, in S602, the strain is calculated in association with the z coordinate value based on the calculated displacement u and the rotation angle θ and using the equations (32) and (33) in FIG. .

続いて、S603において、その計算されたひずみとz座標値との関係に基づき、ひずみの板厚方向における分布を近似的に定義するひずみ近似関数が特定される。その後、S604において、その特定されたひずみ近似関数が、各板材の曲げ指標R/tに関連付けられる。以上で、このひずみ近似関数特定ルーチンの一回の実行が終了する。   Subsequently, in S603, based on the relationship between the calculated strain and the z-coordinate value, a strain approximation function that approximately defines the distribution of strain in the plate thickness direction is specified. Thereafter, in S604, the specified strain approximation function is associated with the bending index R / t of each plate material. This completes one execution of the strain approximation function specifying routine.

このひずみ近似関数特定ルーチンは、スプリングバックを解析すべき板材ごとに実行することは不可欠ではない。このひずみ近似関数特定ルーチンの過去の実行により、実質的に同じ曲げの厳しさLbに関してひずみ近似関数が既に特定されている場合には、その特定されたひずみ近似関数を利用することにより、ひずみ近似関数特定ルーチンの新たな実行を省略することができるからである。   It is not essential to execute the strain approximation function specifying routine for each plate material to be analyzed for springback. When a strain approximation function has already been specified for substantially the same bending severity Lb by past execution of this strain approximation function specifying routine, the strain approximation function is used by using the specified strain approximation function. This is because new execution of the function specifying routine can be omitted.

本発明者らは、ソリッド要素モデルを用いたシミュレーションの精度を検証するため、厚板につき、実験によって断面回転角θyと曲げ内面からの距離dsとの関係を測定した。さらに、本発明者らは、その測定された関係を表す実験値と上述のシミュレーションによる計算値とを互いに比較した。   In order to verify the accuracy of the simulation using the solid element model, the inventors measured the relationship between the cross-section rotation angle θy and the distance ds from the inner surface of the bend by experiment for a thick plate. Furthermore, the present inventors compared the experimental value representing the measured relationship with the calculated value by the above simulation.

図21には、厚板につき、断面回転角θyと距離dsとの関係が実験値と計算値との双方によって示されている。同図から明らかなように、それら実験値と計算値との間には良好な一致が認められる。したがって、厚板につき、実験値に代えて計算値を用いることが可能であり、よって、実験なしでも、断面回転角θyと距離dsとの関係、すなわち、断面回転角θyのz座標値への依存性を取得することが可能である。   FIG. 21 shows the relationship between the cross-sectional rotation angle θy and the distance ds for both thick plates by both experimental values and calculated values. As is clear from the figure, there is a good agreement between the experimental values and the calculated values. Therefore, it is possible to use a calculated value instead of the experimental value for the thick plate. Therefore, even without an experiment, the relationship between the cross-sectional rotation angle θy and the distance ds, that is, the z-coordinate value of the cross-sectional rotation angle θy Dependencies can be acquired.

図22には、上記シミュレーションによる計算値から計算された板厚方向のせん断ひずみγxz(前記ひずみの一例)と曲げ内面からの距離dsとの関係が曲げ指標R/tの各値に関連付けてグラフで示されている。同図には、さらに、曲げ指標R/tの値がそれぞれ1.83,1.61,2.05である場合のせん断ひずみγxzと距離dsとの関係を近似するひずみ近似関数がグラフで示されている。このひずみ近似関数は、距離dsを表す変数zを変数とする関数によってせん断ひずみγxzを定義する式である。このひずみ近似関数は、例えば、2次関数、3次関数、4次関数または5次関数である多項式として構成することが可能である。   FIG. 22 is a graph showing the relationship between the shear strain γxz (an example of the strain) in the plate thickness direction calculated from the calculated values by the simulation and the distance ds from the inner surface of the bending in association with each value of the bending index R / t. It is shown in The graph further shows a strain approximation function that approximates the relationship between the shear strain γxz and the distance ds when the values of the bending index R / t are 1.83, 1.61, and 2.05, respectively. Has been. This strain approximation function is an expression that defines the shear strain γxz by a function having a variable z representing the distance ds as a variable. This distortion approximation function can be configured as a polynomial which is, for example, a quadratic function, a cubic function, a quartic function, or a quintic function.

このひずみ近似関数を利用すれば、シェル要素を用いた成形シミュレーションであっても、ソリッド要素を用いた場合とほぼ同等の精度で、ひずみの板厚方向における分布を計算することが可能となる。そして、図23には、せん断ひずみγxzに関し、ソリッド要素を用いた成形シミュレーションによる計算値と、本実施形態のシェル要素を用いた成形シミュレーションによる計算値とがグラフで示されている。両者は良好な一致を示している。   By using this strain approximation function, it is possible to calculate the distribution of strain in the thickness direction with almost the same accuracy as in the case of using a solid element even in a molding simulation using a shell element. FIG. 23 is a graph showing a calculated value by a forming simulation using a solid element and a calculated value by a forming simulation using a shell element of the present embodiment regarding the shear strain γxz. Both are in good agreement.

図23には、さらに、比較のために、従来例のシェル要素を用いた成形シミュレーションによる計算値も示されている。従来例のシェル要素においては、せん断ひずみγxzがz座標値に依存しない一定値であると仮定されている。   FIG. 23 also shows a calculated value by a forming simulation using a shell element of a conventional example for comparison. In the shell element of the conventional example, it is assumed that the shear strain γxz is a constant value that does not depend on the z coordinate value.

図24には、本実施形態のシェル要素を用いて計算されたせん断ひずみγxzの分布と、従来例のシェル要素を用いて計算されたせん断ひずみγxzの分布とがグラフで表されている。本実施形態のシェル要素を用いて計算されたせん断ひずみγxzの分布は、前記ひずみ近似関数が2次関数である場合の一例を示している。このように、本実施形態のシェル要素を用いる場合には、従来例のシェル要素を用いる場合に比較し、厚板の材料特性の実際、すなわち、せん断ひずみγxzの分布の実際が精度よく再現される。   FIG. 24 is a graph showing the distribution of the shear strain γxz calculated using the shell element of the present embodiment and the distribution of the shear strain γxz calculated using the shell element of the conventional example. The distribution of the shear strain γxz calculated using the shell element of the present embodiment shows an example when the strain approximation function is a quadratic function. As described above, when the shell element of the present embodiment is used, the actual material characteristics of the thick plate, that is, the actual distribution of the shear strain γxz, can be accurately reproduced as compared with the case of using the conventional shell element. The

従来例のシェル要素とは異なり、本実施形態のシェル要素については、断面回転角θyがx座標値のみならずz座標値にも依存するが、このことが図25において式(31)で表されている。   Unlike the shell element of the conventional example, for the shell element of the present embodiment, the cross-sectional rotation angle θy depends not only on the x coordinate value but also on the z coordinate value, which is expressed by equation (31) in FIG. Has been.

このような依存性により、本実施形態のシェル要素については、曲げ方向の垂直ひずみεxが図25の式(32)で表され、板厚方向のせん断ひずみγxzは式(33)で表される。   Due to such dependency, for the shell element of the present embodiment, the vertical strain εx in the bending direction is expressed by the equation (32) in FIG. 25, and the shear strain γxz in the thickness direction is expressed by the equation (33). .

図26には、本実施形態のシェル要素を用いた計算値が、せん断ひずみγxzと垂直ひずみεxとのそれぞれの、板厚方向における分布に関して示されている。せん断ひずみγxzの分布は、前記ひずみ近似関数を2次より高次の関数である場合の一例を示している。本実施形態のシェル要素によれば断面回転角θyをz座標値に依存させることが可能になり、その結果、せん断ひずみγxzのみならず垂直ひずみεxについても実際の分布が精度よく再現される。   In FIG. 26, the calculated value using the shell element of this embodiment is shown regarding the distribution in the plate thickness direction of each of the shear strain γxz and the normal strain εx. The distribution of the shear strain γxz shows an example when the strain approximation function is a higher order function than the second order. According to the shell element of the present embodiment, the cross-sectional rotation angle θy can be made to depend on the z coordinate value, and as a result, the actual distribution is accurately reproduced not only for the shear strain γxz but also for the vertical strain εx.

以上、本実施形態のシェル要素と従来例のシェル要素とをひずみに関して互いに比較したが、次に、板厚方向の垂直応力σzに関して互いに比較する。   As described above, the shell element of the present embodiment and the shell element of the conventional example are compared with each other with respect to the strain. Next, the vertical stress σz in the thickness direction is compared with each other.

図27に示すように、従来例のシェル要素においては、前述のように、垂直応力σzが無視されて0であると仮定される。これに対し、本実施形態のシェル要素においては、垂直応力σzが考慮される。   As shown in FIG. 27, in the conventional shell element, as described above, the normal stress σz is ignored and assumed to be zero. On the other hand, the normal stress σz is considered in the shell element of the present embodiment.

板厚方向の垂直応力σzは、厚板の曲げ変形による寄与分σzb(以下、「垂直応力σzb」で表す。)と、厚板がポンチ110から受ける接触圧pによる寄与分σzc(以下、「垂直応力σzc」で表す。)との和であると考えることができる。垂直応力σzcは、接触圧pによって厚板に生ずるせん断変形に起因する。   The vertical stress σz in the plate thickness direction is a contribution σzb (hereinafter referred to as “vertical stress σzb”) due to bending deformation of the thick plate, and a contribution σzc (hereinafter, “ It can be considered to be the sum of the vertical stress σzc ”. The normal stress σzc is caused by shear deformation generated in the thick plate by the contact pressure p.

垂直応力σzbは、厚板(厚肉円筒)内の微小要素のz方向(厚肉円筒の半径方向)における力のつり合いに着目することにより、垂直応力σxから解析することが可能である。その力のつり合いは、極座標で記述するとともに時間的に離散化すれば、図28における式(41)で表される。この式(41)における「r」は、z座標軸上の変数であり、「z」に置き換えることが可能である。   The vertical stress σzb can be analyzed from the vertical stress σx by paying attention to the balance of forces in the z direction (radial direction of the thick cylinder) of the microelements in the thick plate (thick cylinder). If the balance of the force is described in polar coordinates and discretized in terms of time, it is expressed by equation (41) in FIG. “R” in the equation (41) is a variable on the z-coordinate axis and can be replaced with “z”.

本実施形態においては、まず、垂直応力σzを無視して垂直応力σxが暫定的に解析され、その暫定値に基づき、かつ、上記式(41)を用いて、垂直応力σzbの板厚方向における分布を近似的に表す応力近似関数が特定される。垂直応力σxの暫定値は、厚板の平面応力状態における垂直応力σxに一致する。   In the present embodiment, first, the vertical stress σx is tentatively analyzed ignoring the vertical stress σz, and based on the provisional value and using the above equation (41), the vertical stress σzb in the thickness direction is calculated. A stress approximation function that approximately represents the distribution is identified. The provisional value of the vertical stress σx coincides with the vertical stress σx in the plane stress state of the thick plate.

垂直応力σzbのための応力近似関数の特定は具体的に次のようにして行うことが可能である。   The specification of the stress approximation function for the normal stress σzb can be specifically performed as follows.

まず、その応力近似関数の基本形を選択する。この基本形は、n次関数により構成したり、指数関数により構成することが可能である。   First, the basic form of the stress approximation function is selected. This basic form can be constituted by an n-order function or an exponential function.

図28の式(42)は、その応力近似関数の一例である。この式(42)で表される応力近似関数において「a」は、厚板の曲げ内面のz方向位置を表し、また、「b」は、厚板の曲げ外面のz方向位置を表している。中立面のz方向位置をr、板厚をtでそれぞれ表すと、「a」は式(43)で、「b」は式(44)でそれぞれ表される。 Equation (42) in FIG. 28 is an example of the stress approximation function. In the stress approximation function expressed by the equation (42), “a” represents the z-direction position of the bent inner surface of the thick plate, and “b” represents the z-direction position of the bent outer surface of the thick plate. . When the z-direction position of the neutral plane is represented by r 0 and the plate thickness is represented by t 0 , “a” is represented by Expression (43), and “b” is represented by Expression (44).

したがって、上記式(42)で表される垂直応力σzbは、厚板の両表面上において0となり、このことは、厚板の曲げ内面がポンチ110から受ける接触圧110が考慮されないことを示している。   Therefore, the normal stress σzb represented by the above formula (42) is 0 on both surfaces of the thick plate, which indicates that the contact pressure 110 received by the punch 110 from the punch 110 is not considered. Yes.

垂直応力σzbを式(42)で表される応力近似関数f(z)で表すこととすれば、前記式(41)が式(45)に変形される。   If the vertical stress σzb is expressed by a stress approximation function f (z) expressed by the equation (42), the equation (41) is transformed into the equation (45).

上記式(42)は式(46)で表すように展開できる。また、応力近似関数f(z)の一次導関数f’(z)は、式(47)で表される。それら式(46)および(47)を上記式(45)に代入すれば、式(48)が得られる。   The above equation (42) can be expanded as represented by equation (46). Further, the first derivative f ′ (z) of the stress approximation function f (z) is expressed by Expression (47). By substituting these equations (46) and (47) into the above equation (45), equation (48) is obtained.

式(48)中の各係数に式(43)および式(44)を代入するとともに、変数a0,a1,l,mを用いた変数置換を行うと、式(48)中の各係数が図28の式(49)で示すように整理される。この整理の結果を用いれば、図28の式(48)が図29の式(50)に変形される。   When the equations (43) and (44) are substituted for the respective coefficients in the equation (48) and the variable substitution using the variables a0, a1, l, m is performed, the respective coefficients in the equation (48) are illustrated. They are arranged as shown in Equation (49) of 28. If the result of this arrangement is used, equation (48) in FIG. 28 is transformed into equation (50) in FIG.

式(51)で示す変数置換を行うと、式(50)が式(52)に変形される。この式(52)においては、「X」と「Y」と「W」と「Z」とが既知である一方、「l」と「m」と「A’」とが未知である。   When the variable substitution shown in Expression (51) is performed, Expression (50) is transformed into Expression (52). In this equation (52), “X”, “Y”, “W”, and “Z” are known, while “l”, “m”, and “A ′” are unknown.

ところで、本実施形態においては、各シェル要素が、それの板厚方向に積層された複数のレイヤに関連付けられるとともに、各シェル要素ごとに、垂直応力σxの板厚方向における分布を表す関数(各レイヤの位置すなわちz座標値を変数とする)が予め定義される。それにより、本実施形態においては、各シェル要素につき、各z座標値ごとに垂直応力σxが求められ、それらz座標値と垂直応力σxとの関係を前提にして最小2乗法が式(52)に適用されることにより、未知数l,m,A’が計算される。   By the way, in the present embodiment, each shell element is associated with a plurality of layers stacked in the thickness direction thereof, and a function (each of each shell element) representing the distribution of the vertical stress σx in the thickness direction. The position of the layer, that is, the z-coordinate value is defined as a variable). Accordingly, in this embodiment, the vertical stress σx is obtained for each z coordinate value for each shell element, and the least squares method is expressed by the equation (52) on the assumption of the relationship between the z coordinate value and the vertical stress σx. Is applied to the unknown l, m, A ′.

図30の式(53)は、図29の式(52)について2乗和を表している。この式(53)を未知数l,m,A’に関してそれぞれ偏微分すれば、式(54)が得られ、これは式(55)に変形できる。この式(55)で表される3つの連立方程式を解けば、未知数l,m,A’が求められ、これにより、応力近似関数f(z)が特定される。   Equation (53) in FIG. 30 represents the sum of squares for equation (52) in FIG. If this equation (53) is partially differentiated with respect to the unknowns l, m, A ′, equation (54) is obtained, which can be transformed into equation (55). Solving the three simultaneous equations represented by the equation (55), the unknowns l, m, and A 'are obtained, and thereby the stress approximation function f (z) is specified.

なお付言すれば、関数によって板厚方向分布が定義される変数に、垂直応力σzを選んだり、せん断応力τxzを選んだり、両者を選ぶことが可能である。   In addition, it is possible to select the normal stress σz, the shear stress τxz, or both as variables for which the thickness direction distribution is defined by the function.

以上、応力近似関数f(z)の例として4次関数である場合を説明したが、次に、3次関数である場合を説明する。   The case where the stress approximation function f (z) is a quartic function has been described above. Next, the case of a cubic function will be described.

垂直応力σzbを図31の式(56)で表される応力近似関数f(z)で表すこととすれば、応力近似関数f(z)の一次導関数f’(z)は、式(57)で表される。それら式(56)および(57)を前記式(45)に代入すれば、式(58)が得られる。この式(58)を変数cに関して整理すれば、式(59)が得られる。   If the vertical stress σzb is expressed by a stress approximation function f (z) expressed by the equation (56) in FIG. 31, the first derivative f ′ (z) of the stress approximation function f (z) is expressed by the equation (57). ). By substituting the equations (56) and (57) into the equation (45), the equation (58) is obtained. If this equation (58) is arranged with respect to the variable c, the equation (59) is obtained.

式(60)で示す変数置換を行うと、上記式(59)が式(61)に変形される。この式(61)においては、「X」と「Y」と「Z」とが既知である一方、「c」と「A’」とが未知である。各シェル要素につき、各レイヤのz座標値と各レイヤの垂直応力σxとの関係を前提にして最小2乗法が式(61)に適用されることにより、未知数c,A’が計算される。式(61)の2乗和が図32の式(62)で表されている。   When the variable substitution shown in the equation (60) is performed, the above equation (59) is transformed into the equation (61). In this equation (61), “X”, “Y”, and “Z” are known, while “c” and “A ′” are unknown. For each shell element, the unknowns c and A ′ are calculated by applying the least squares method to Equation (61) on the assumption of the relationship between the z coordinate value of each layer and the vertical stress σx of each layer. The sum of squares of equation (61) is represented by equation (62) in FIG.

式(62)を未知数cに関して偏微分すれば、式(63)が得られ、これは式(64)に変形できる。これに対し、式(62)を未知数A’に関して偏微分すれば、式(65)が得られ、これは式(66)に変形できる。それら式(64)および(66)の連立方程式を解くことにより、未知数c,A’が求められ、これにより、応力近似関数f(z)が特定される。   If the equation (62) is partially differentiated with respect to the unknown c, the equation (63) is obtained, which can be transformed into the equation (64). On the other hand, if the equation (62) is partially differentiated with respect to the unknown A ′, the equation (65) is obtained, which can be transformed into the equation (66). By solving the simultaneous equations of the equations (64) and (66), the unknowns c and A ′ are obtained, and thereby the stress approximation function f (z) is specified.

図33には、板厚方向の垂直応力σzが、厚板の曲げ変形による垂直応力σzbと、接触圧pによる垂直応力σzcとの和に相当することが重み付け関数を用いて式(69)で表されている。同図には、さらに、その垂直応力σzcの板厚方向における分布を近似的に表す応力近似関数が式(70)で表されている。この応力近似関数を採用する場合には、式(71)で表すように、厚板の曲げ内面(z=a)で垂直応力σzcが接触圧pに等しくなり、一方、曲げ外面(z=b)で垂直応力σzcが0となる。   FIG. 33 shows that the vertical stress σz in the thickness direction corresponds to the sum of the vertical stress σzb due to bending deformation of the thick plate and the vertical stress σzc due to the contact pressure p using the weighting function in the equation (69). It is represented. In the same figure, a stress approximation function that approximately represents the distribution of the normal stress σzc in the plate thickness direction is expressed by equation (70). When this stress approximation function is employed, the vertical stress σzc is equal to the contact pressure p at the bending inner surface (z = a) of the thick plate, while the bending outer surface (z = b), as represented by the equation (71). ), The normal stress σzc becomes zero.

図33には、式(69)で表される重み付け関数の一例が式(72)で表されている。この例においては、垂直応力σzbのための重み係数(式(69)において「k」に相当する。)と、垂直応力σzcのための重み係数(式(69)において「k」に相当する。)とがいずれも固定値として設定される。さらに、この例においては、それら重み係数およびが互いに等しく設定される。 In FIG. 33, an example of the weighting function represented by Expression (69) is represented by Expression (72). In this example, the weighting factor for vertical stress σzb (corresponding to “k 1 ” in equation (69)) and the weighting factor for vertical stress σzc (corresponding to “k 2 ” in equation (69)). Are set as fixed values. Furthermore, in this example, the weighting factors and are set equal to each other.

図33には、上記重み付け関数の別の例が式(73)で表されている。この式(73)における「α」が式(74)で表されている。この例においては、垂直応力σzbのための重み係数(式(69)において「k」に相当する。)と、垂直応力σzcのための重み係数(式(69)において「k」に相当する。)とがいずれも、2次関数を用いて定義される可変値として設定される。 In FIG. 33, another example of the weighting function is represented by Expression (73). “Α” in the equation (73) is represented by the equation (74). In this example, the weighting factor for vertical stress σzb (corresponding to “k 1 ” in equation (69)) and the weighting factor for vertical stress σzc (corresponding to “k 2 ” in equation (69)). Are set as variable values defined using a quadratic function.

図33には、上記重み付け関数のさらに別の例が式(75)で表されている。この式(75)における「x」が式(76)で表されている。この例においては、垂直応力σzbのための重み係数(式(69)において「k」に相当する。)と、垂直応力σzcのための重み係数(式(69)において「k」に相当する。)とがいずれも、飽和型関数(例えば、ブリルアン関数)を用いて定義される可変値として設定される。 In FIG. 33, still another example of the weighting function is represented by Expression (75). “X” in the equation (75) is represented by the equation (76). In this example, the weighting factor for vertical stress σzb (corresponding to “k 1 ” in equation (69)) and the weighting factor for vertical stress σzc (corresponding to “k 2 ” in equation (69)). Are set as variable values defined using a saturated function (for example, Brillouin function).

本実施形態においては、板材に作用する垂直応力σx(=第1の面内応力である曲げ方向応力)と垂直応力σy(=第2の面内応力である断面方向応力)とがシェル要素を用いて解析されるにもかかわらずその解析が垂直応力σz(=板厚方向応力)を考慮して行われる。ここに、垂直応力σzは、図33において式(69)により、F(σzb,σzc))として表現される。   In the present embodiment, the vertical stress σx (= the bending direction stress that is the first in-plane stress) and the vertical stress σy (= the cross-sectional stress that is the second in-plane stress) acting on the plate material constitute the shell element. The analysis is performed in consideration of the normal stress σz (= stress in the plate thickness direction) despite being used. Here, the vertical stress σz is expressed as F (σzb, σzc)) by the equation (69) in FIG.

具体的には、本実施形態においては、まず、板厚方向応力σzが0である平面応力状態が仮定されて曲げ方向応力σxと断面方向応力σyとが求められる。次に、それら求められた曲げ方向応力σxと断面方向応力σy、または前回の計算ステップにおいて求められた曲げ方向応力σxと断面方向応力σyから、板厚方向応力σzの板厚方向における分布を定義するために前記応力近似関数が同定される。その後、その同定された応力分布関数を用いることにより、板厚方向応力σzが求められ、その求められた板厚方向応力σzを前提にして、すなわち、板厚方向応力σzを考慮して、曲げ方向応力σx’と断面方向応力σy’とが、前述のラジアルリターンアルゴリズムを用いて求められる。   Specifically, in the present embodiment, first, a plane stress state in which the plate thickness direction stress σz is 0 is assumed, and the bending direction stress σx and the cross-sectional direction stress σy are obtained. Next, the distribution of the thickness direction stress σz in the thickness direction is defined from the obtained bending direction stress σx and the sectional direction stress σy, or the bending direction stress σx and the sectional direction stress σy obtained in the previous calculation step. In order to do so, the stress approximation function is identified. Thereafter, by using the identified stress distribution function, the plate thickness direction stress σz is obtained, and on the assumption of the obtained plate thickness direction stress σz, that is, considering the plate thickness direction stress σz, bending is performed. The directional stress σx ′ and the cross-sectional direction stress σy ′ are obtained using the aforementioned radial return algorithm.

プラントル−ルイス(Prandtl-Reuss)の流れ法則によれば、各成分の偏差応力Sについて図34の式(81)が成立する。また、垂直応力σzを無視する場合には、各成分の偏差応力sについて式(82)が成立する。これに対し、垂直応力σzを考慮する場合には、各成分の偏差応力sについて式(83)が成立する。式(82)における「σx」および「σy」は、垂直応力σzを考慮しない場合のx方向垂直応力(曲げ方向応力)およびy方向垂直応力(断面方向応力)をそれぞれ意味し、一方、式(83)における「σx’」および「σy’」は、垂直応力σzを考慮する場合のx方向垂直応力およびy方向垂直応力をそれぞれ意味している。   According to the Prandtl-Reuss flow law, the equation (81) in FIG. 34 is established for the deviation stress S of each component. When the normal stress σz is ignored, the equation (82) is established for the deviation stress s of each component. On the other hand, when the vertical stress σz is taken into account, the equation (83) is established for the deviation stress s of each component. “Σx” and “σy” in the equation (82) mean an x-direction normal stress (bending direction stress) and a y-direction normal stress (cross-sectional direction stress) without considering the normal stress σz, respectively, “Σx ′” and “σy ′” in 83) mean an x-direction normal stress and a y-direction normal stress when the normal stress σz is considered.

式(82)中の第1式の右辺の値と式(83)中の第1式の右辺の値とが互いに一致することから、式(84)が誘導される。また、式(82)中の第2式の右辺の値と式(83)中の第2式の右辺の値とが互いに一致することから、式(85)が誘導される。   Since the value on the right side of the first expression in the expression (82) matches the value on the right side of the first expression in the expression (83), the expression (84) is derived. Further, since the value on the right side of the second equation in the equation (82) and the value on the right side of the second equation in the equation (83) match each other, the equation (85) is derived.

それら式(84)および式(85)から、垂直応力σx’については式(86)、垂直応力σy’については式(87)がそれぞれ誘導される。それら式(86)および式(87)によれば、垂直応力σzを考慮する垂直応力σx’,σy’は、考慮しない垂直応力σx,σyに対して垂直応力σzの分だけ増加することが分かる。この増加は、厚板の横断面全体に作用する垂直応力σx’,σy’の各総和である断面力(垂直応力σzを考慮した断面力)が、垂直応力σx,σyの各総和である断面力(平面応力状態での断面力)に対して垂直応力σzの総和の分だけ増加することを意味する。   From these equations (84) and (85), equation (86) is derived for the normal stress σx ′, and equation (87) is derived for the normal stress σy ′. According to the equations (86) and (87), it can be seen that the normal stresses σx ′ and σy ′ considering the normal stress σz increase by the amount of the normal stress σz with respect to the normal stresses σx and σy not considered. . This increase is due to the fact that the cross-sectional force that is the sum of the vertical stresses σx ′ and σy ′ acting on the entire cross section of the thick plate (the cross-sectional force that takes into account the vertical stress σz) is the sum of the vertical stresses σx and σy. This means that the force (cross-sectional force in a plane stress state) increases by the sum of the vertical stress σz.

図35には、プレス成形中に、板材を構成する各シェル要素に、現実には、各シェル要素の曲げと、各シェル要素の中立面に平行な軸力Fによる伸びとが重畳的に作用することが概念的に表されている。図35には、さらに、そのような材料力学的挙動が、理論的には、各シェル要素の曲げと伸びとに分離されることも概念的に表されている。ここに、軸力Fは、各垂直応力σx,σyごとに存在し、かつ、各垂直応力σx,σyの、シェル要素の断面上における総和であることから、断面力とも称される。   In FIG. 35, during the press forming, each shell element constituting the plate material is actually superimposed with the bending of each shell element and the elongation due to the axial force F parallel to the neutral surface of each shell element. It is conceptually expressed to work. FIG. 35 also conceptually shows that such material mechanical behavior is theoretically separated into the bending and elongation of each shell element. Here, since the axial force F exists for each vertical stress σx, σy and is the sum of the vertical stresses σx, σy on the cross-section of the shell element, it is also referred to as a cross-sectional force.

本実施形態においては、垂直応力σzを考慮した断面力Fが、平面応力状態での断面力に維持されるように、垂直応力σx’,σy’が、板厚方向における各位置ごとに補正される。すなわち、本実施形態においては、板材の中立面位置rの変更を行うことなく、垂直応力σx’,σy’が補正され、それにより、垂直応力σx,σyの最終値が垂直応力σx’’,σy’’として誘導される。 In the present embodiment, the vertical stresses σx ′ and σy ′ are corrected for each position in the thickness direction so that the cross-sectional force F considering the vertical stress σz is maintained at the cross-sectional force in the plane stress state. The In other words, in the present embodiment, the normal stresses σx ′ and σy ′ are corrected without changing the neutral surface position r 0 of the plate material, so that the final values of the vertical stresses σx and σy become the normal stress σx ′. Induced as', σy ''.

ところで、前述のように、板厚方向における各位置ごとの面内応力σx,σyについては、塑性力学的には、板厚方向応力σzを考慮して算出された値は、考慮しないで算出された値より、同じ各位置に作用する板厚方向応力σzと同じ量増加する。一方、板材における曲げ方向および断面方向における力のつり合いは、その板材において互いに隣接した断面間に、各断面全体に作用する面内応力の総和すなわち断面力Fについて成立する。   As described above, the in-plane stresses σx and σy at each position in the plate thickness direction are calculated without considering the values calculated in consideration of the plate thickness direction stress σz in terms of plastic mechanics. From this value, the plate thickness direction stress σz acting on each same position increases by the same amount. On the other hand, the balance of forces in the bending direction and the cross-sectional direction of the plate material is established for the sum of in-plane stresses acting on the entire cross section, that is, the cross-sectional force F, between the cross-sections adjacent to each other in the plate material.

したがって、板厚方向応力σzを考慮する前後を通じて、断面力Fに関して力のつり合いが維持されるようにするためには、板厚方向応力σzを考慮した仮面内応力σx’,σy’の、各断面における総和である断面力Fから、板厚方向応力σzの、同じ各断面における総和である断面力増分Fzを引き算すればよい。   Therefore, in order to maintain the balance of force with respect to the sectional force F before and after considering the plate thickness direction stress σz, each of the in-plane stresses σx ′ and σy ′ considering the plate thickness direction stress σz What is necessary is just to subtract the cross-sectional force increment Fz which is the sum total in the same cross section of sheet thickness direction stress (sigma) z from the cross-sectional force F which is the sum total in a cross section.

その断面力増分Fzは、図36において式(91)で表される。この式(91)において「σz」は、前述の応力近似関数を意味する。   The sectional force increment Fz is represented by the formula (91) in FIG. In this equation (91), “σz” means the stress approximation function described above.

本実施形態においては、板材がそれの面方向に並んだ複数のシェル要素によって近似的に表現されており、各シェル要素は、板厚の中心のみを結ぶ面である。ただし、接触処理は、板厚を考慮して内外表面で行われる。図37に示すように、要素の軸力とモーメントは、面内の積分点Ip1ないしIp4(積分点の数は、使用要素により異なるが、典型的には4つである。)で計算され、それが形状関数を用いて節点が決定される。また、面内の各積分点は、板厚方向に何層かに積分点(図37において「x」で示す。)が存在する。各シェル要素の内部の連続領域を代表する離散的な複数の代表点が積分点として設定され、それら設定された積分点は、各シェル要素の内部において着目すべき評価点として利用することが可能である。   In the present embodiment, the plate material is approximately expressed by a plurality of shell elements arranged in the plane direction thereof, and each shell element is a plane connecting only the center of the plate thickness. However, the contact treatment is performed on the inner and outer surfaces in consideration of the plate thickness. As shown in FIG. 37, the axial forces and moments of the elements are calculated at in-plane integration points Ip1 to Ip4 (the number of integration points varies depending on the elements used, but is typically four). The node is determined by using the shape function. Each integration point in the plane has an integration point (indicated by “x” in FIG. 37) in several layers in the thickness direction. A plurality of discrete representative points representing continuous regions inside each shell element are set as integration points, and these set integration points can be used as evaluation points to be noted inside each shell element. It is.

この場合には、それら積分点のうち、各シェル要素の板厚方向に並んだ複数の積分点のそれぞれについて垂直応力σzを算出し、それら積分点について垂直応力σzの算出値を合計することにより、上述の断面力増分Fzが算出される。   In this case, by calculating the normal stress σz for each of a plurality of integration points arranged in the thickness direction of each shell element among the integration points, and summing the calculated values of the normal stress σz for these integration points. , The above-described cross-sectional force increment Fz is calculated.

断面力増分Fzを用いて仮面内応力σx’,σy’を補正することは、板材の曲げ方向および断面方向における力のつり合いを、板厚方向応力σzを考慮する前後を通じて維持するために有効である。ただし、その断面力増分Fzは、断面全体についての面内応力σx,σyの増分であって、板厚方向における各位置ごとの面内応力σx,σyの増分ではないため、その断面力増分Fzが判明しただけでは、板厚方向における各位置ごとの仮面内応力σx’,σy’を精度よく補正することはできない。   Correcting the in-plane stresses σx ′ and σy ′ using the cross-sectional force increment Fz is effective in maintaining the balance of the force in the bending direction and the cross-sectional direction of the plate material before and after considering the plate thickness direction stress σz. is there. However, the sectional force increment Fz is an increment of the in-plane stress σx, σy for the entire section, and is not an increment of the in-plane stress σx, σy at each position in the plate thickness direction. However, it is impossible to accurately correct the in-mask stresses σx ′ and σy ′ for each position in the thickness direction.

とはいえ、板厚方向応力σzの板厚方向における分布を、板材の曲げ方向および断面方向における力のつり合いが少なくとも断面力Fに関して維持されるという条件と、板厚方向応力σzが実際に板厚方向において示す分布にできる限り近似する分布を示すという条件とが一緒に成立するように、予測することが可能である。   However, the distribution of the plate thickness direction stress σz in the plate thickness direction is based on the condition that the balance of the forces in the bending direction and the cross section direction of the plate material is maintained at least with respect to the cross section force F, and It is possible to predict so that the condition of showing a distribution as close as possible to the distribution shown in the thickness direction is satisfied.

さらに、その予測された板厚方向応力σzの分布に従い、断面力増分Fzを板厚方向における複数の位置にそれぞれ配分する配分量σzmを決定し、その決定された配分量σzmを仮面内応力σx’,σy’から引き算すれば、その仮面内応力σx’,σy’が精度よく補正されることになる。   Furthermore, according to the predicted distribution of the plate thickness direction stress σz, a distribution amount σzm for allocating the sectional force increment Fz to each of a plurality of positions in the plate thickness direction is determined, and the determined distribution amount σzm is used as the in-mask stress σx. By subtracting from “, σy”, the in-mask stresses σx ′, σy ′ are corrected with high accuracy.

ところで、例えば、板材の曲げ半径R[mm]をその板材の板厚t[mm]で割り算して得られる曲げ指標が3より小さいというように、板材の曲げの厳しさLbが強い条件で実施されるプレス成形を想定すると、そのプレス成形により、当該板材は、それの板厚方向におけるほぼ全域において塑性域に到達する。一方、ひずみと板厚方向応力σzとの関係を表すグラフの勾配を塑性域と弾性域とについて互いに比較すると、塑性域における方が弾性域におけるより緩やかである。このことは、板厚方向応力σzの板厚方向位置に対する依存性が、塑性域において弾性域におけるより小さいことを意味する。   By the way, for example, the bending index R [mm] of the plate material is divided by the plate thickness t [mm] of the plate material, and the bending index obtained by dividing the bending radius R [mm] of the plate material is smaller than 3. Assuming press forming to be performed, the plate material reaches the plastic region in almost the entire region in the plate thickness direction by the press forming. On the other hand, when the gradients of the graphs representing the relationship between the strain and the plate thickness direction stress σz are compared with each other for the plastic region and the elastic region, the plastic region is more gradual than the elastic region. This means that the dependence of the plate thickness direction stress σz on the plate thickness direction position is smaller in the plastic region than in the elastic region.

したがって、上述のように板材の曲げの厳しさLbが強い条件で実施されるプレス成形による板材を解析対象として、それの面内応力σx,σyを解析することが必要である場合には、板厚方向応力σzの板厚方向における分布を一様分布で近似することが妥当である。よって、前述の断面力増分Fzの配分量σzmも、板厚方向において一様であるように決定することが妥当である。   Therefore, when it is necessary to analyze the in-plane stresses σx and σy of a plate material obtained by press molding performed under the condition that the bending severity Lb of the plate material is strong as described above, It is appropriate to approximate the distribution of the thickness direction stress σz in the thickness direction with a uniform distribution. Therefore, it is appropriate to determine the distribution amount σzm of the aforementioned sectional force increment Fz to be uniform in the thickness direction.

このような知見に基づき、本実施形態においては、図36において式(92)で表すように、算出された断面力増分Fzが、板厚tで割り算されることにより、板厚方向において平均化され、その平均値が、断面力増分Fzの配分量σzmとして決定される。具体的には、図37に示す例においては、断面力増分Fzが、板厚方向に並んだ複数の積分点の数によって割り算され、それにより、この断面力増分Fzが、それら積分点にそれぞれ互いに均等に割り当てられることになる。 Based on such knowledge, in this embodiment, as represented by the formula (92) in FIG. 36, the calculated cross-sectional force increment Fz is divided by the plate thickness t 0 , thereby obtaining an average in the plate thickness direction. The average value is determined as the distribution amount σzm of the cross-sectional force increment Fz. Specifically, in the example shown in FIG. 37, the cross-sectional force increment Fz is divided by the number of integration points arranged in the thickness direction, whereby the cross-sectional force increment Fz is applied to each of the integration points. They will be allocated equally to each other.

さらに、図36において式(93)で表すように、算出された配分量σzが、板厚方向応力σzを考慮した曲げ方向応力(仮面内応力)σx’から引き算されることにより、その曲げ方向応力σxの最終値σx’’が誘導される。同様にして、式(94)で表すように、算出された配分量σzが、板厚方向応力σzを考慮した断面方向応力(仮面内応力)σy’から引き算されることにより、その断面方向応力σyの最終値σy’’が誘導される。   Further, as represented by the equation (93) in FIG. 36, the calculated distribution amount σz is subtracted from the bending direction stress (in-plane stress) σx ′ taking into account the plate thickness direction stress σz, whereby the bending direction A final value σx ″ of the stress σx is derived. Similarly, as represented by the equation (94), the calculated distribution amount σz is subtracted from the cross-sectional direction stress (in-plane stress) σy ′ considering the plate thickness direction stress σz, thereby obtaining the cross-sectional direction stress. A final value σy ″ of σy is derived.

図38には、曲げ方向応力σxを例にとり、面内応力についての複数種類の計算値がそれぞれ複数のグラフで表されている。それら計算値は、   In FIG. 38, the bending direction stress σx is taken as an example, and a plurality of types of calculated values for the in-plane stress are represented by a plurality of graphs, respectively. These calculated values are

(1)シェル要素モデルを用い、かつ、板厚方向応力σzが0であると仮定して計算された曲げ方向応力σxと、
(2)シェル要素モデルを用い、かつ、板厚方向応力σzを考慮して計算された曲げ方向応力σx’と、
(3)曲げ方向応力σx’から配分量σzmを引き算して計算された曲げ方向応力σxの最終値σx’’(=σx’−σzm)と
(1) A bending direction stress σx calculated using a shell element model and assuming that the thickness direction stress σz is 0;
(2) Bending direction stress σx ′ calculated using the shell element model and considering the thickness direction stress σz;
(3) The final value σx ″ (= σx′−σzm) of the bending direction stress σx calculated by subtracting the distribution amount σzm from the bending direction stress σx ′;

を含んでいる。図38には、さらに、板厚方向応力σzの値もグラフで表されている。   Is included. In FIG. 38, the value of the plate thickness direction stress σz is also represented by a graph.

図38において、最終値σx’’が、曲げ方向応力σx’から配分量σzmを引き算して得られた値であるにもかかわらず、最終値σx’’を表すグラフが、曲げ方向応力σx’を表すグラフを応力の正方向に配分量σzmの絶対値と等しい量だけ平行移動させたグラフに相当するのは、この例においては、配分量σzmが圧縮応力であって、その符号が負であるからである。   38, the final value σx ″ is a value obtained by subtracting the distribution amount σzm from the bending direction stress σx ′, but the graph representing the final value σx ″ is a bending direction stress σx ′. In this example, the distribution amount σzm is a compressive stress, and its sign is negative, which corresponds to a graph obtained by translating the graph representing σ in the positive direction of the stress by an amount equal to the absolute value of the distribution amount σzm. Because there is.

したがって、本実施形態によれば、垂直応力σzを考慮する場合と考慮しない場合とで、垂直応力σxの総和である断面力が変化しない。これにより、同じ節点を共有する2つのシェル要素間において断面力が、垂直応力σzを考慮したことが原因で不連続となってしまう不自然な事態が回避される。   Therefore, according to the present embodiment, the sectional force, which is the sum of the vertical stress σx, does not change depending on whether or not the vertical stress σz is considered. This avoids an unnatural situation where the cross-sectional force between two shell elements sharing the same node becomes discontinuous due to the consideration of the vertical stress σz.

以上、図12に示す成形シミュレーション・プログラムの内容を概略的に説明したが、以下、具体的に説明する。   The contents of the molding simulation program shown in FIG. 12 have been schematically described above, but will be specifically described below.

この成形シミュレーション・プログラムにおいては、まず、S401において、成形の解析に必要なデータがMO32から読み込まれるとともに、解析の初期化が行われる。   In this molding simulation program, first, in S401, data necessary for molding analysis is read from the MO 32 and the analysis is initialized.

次に、S402において、板材に作用する荷重に関する境界条件が適用される。本実施形態においては、パッド114から板材に作用する荷重に関する境界条件が適用される。   Next, in S402, boundary conditions regarding the load acting on the plate material are applied. In the present embodiment, the boundary condition regarding the load acting on the plate material from the pad 114 is applied.

続いて、S403において、板材を構成する複数のシェル要素のうち今回の実行対象である注目シェル要素に作用する応力が計算される。このS403の詳細が図13および図14に要素応力計算ルーチンとしてフローチャートで表されている。この要素応力計算ルーチンは、前記応力更新アルゴリズムを具体化するために設計されている。   Subsequently, in S403, the stress acting on the target shell element that is the current execution target among the plurality of shell elements constituting the plate material is calculated. Details of S403 are shown in a flowchart as an element stress calculation routine in FIGS. This element stress calculation routine is designed to embody the stress update algorithm.

この要素応力計算ルーチンにおいては、まず、S501において、前述のように、増分型の剛性方程式において全体剛性マトリクスをそれの各成分が前回値に等しい状態で用いることにより、各シェル要素の各節点における変位増分uおよび回転角増分θが計算される。これらの値をもとに、板厚中央面でのひずみが計算される。次に、S502において、前記ひずみ近似関数に基づき、各成分ごとにひずみ増分εijが計算される。ここに、ひずみ増分εijは、垂直ひずみとせん断ひずみとの双方を含んでいる。 In this element stress calculation routine, first, in S501, as described above, the total stiffness matrix is used in the incremental stiffness equation in a state where each component is equal to the previous value. A displacement increment u and a rotation angle increment θ are calculated. Based on these values, the strain at the thickness center plane is calculated. Next, in S502, a strain increment ε ij is calculated for each component based on the strain approximation function. Here, the strain increment ε ij includes both normal strain and shear strain.

その後、S503において、その計算されたひずみ増分εijに基づき、等方ひずみ増分εが計算される。続いて、S504において、その計算された等方ひずみ増分εに基づき、静水圧増分3Kεが計算される。その後、S505において、前回の計算ステップにおける各成分ごとの応力σij と、静水圧増分3Kεとに基づき、前述のようにして、更新された静水圧σ t+ΔTが計算される。 Thereafter, in S503, based on the calculated strain increment epsilon ij, isotropic strain increment epsilon m is calculated. Subsequently, in S504, based on the incremental epsilon m strain isotropic that is the calculation, hydrostatic pressure increment 3Keiipushiron m is calculated. Thereafter, in S505, the updated hydrostatic pressure σ m t + ΔT is calculated as described above based on the stress σ ij 0 for each component and the hydrostatic pressure increment 3Kε m in the previous calculation step.

続いて、S506において、前記計算された各成分ごとのひずみ増分εijと等方ひずみ増分εとに基づき、各成分ごとに偏差ひずみ増分eijが計算される。続いて、S507において、平面応力状態で、かつ、弾性域内において、偏差応力増分2Geijが計算される。 Subsequently, in S506, the deviation strain increment e ij is calculated for each component based on the calculated strain increment ε ij and isotropic strain increment ε m for each component. Subsequently, in S507, in plane stress, and, in the elastic region, deviatoric stress increment 2GE ij is calculated.

その後、S508において、前回の計算ステップにおける各成分ごとの偏差応力Sij と、偏差応力増分2Geijとに基づき、前述のようにして、更新された試行応力Sij t+ΔTが計算される。続いて、S509において、試行応力Sij t+ΔTの計算値に基づき、前述のようにして、相当応力の試行解σTrialが計算される。 Thereafter, in S508, the updated trial stress S ij t + ΔT is calculated as described above based on the deviation stress S ij 0 for each component in the previous calculation step and the deviation stress increment 2Ge ij . Subsequently, in S509, the trial solution σ Trial of equivalent stress is calculated as described above based on the calculated value of the trial stress S ij t + ΔT .

その後、図14のS510において、板材がそれの両面の少なくとも一方において降伏したか否かが判定される。今回は、降伏したと仮定すれば、判定がYESとなり、S511以下のステップに移行する。   Thereafter, in S510 of FIG. 14, it is determined whether or not the plate material has yielded on at least one of both surfaces thereof. If it is assumed that it has surrendered this time, the determination is yes, and the process proceeds to step S511 and subsequent steps.

S511においては、図15の式(16)を用いることにより、相当塑性ひずみ増分εの増分Δεが計算される。その後、S512において、その計算された増分Δεに対応する相当応力σが対応相当応力σとされるとともに、その対応相当応力σと試行応力Sij Trialとに対応する最終解Sij Finalが、図15の式(14)を用いて計算される。本実施形態においては、その最終解Sij Finalが前記(1)項における「暫定値」の一例である。 In S511, by using the equation (16) in FIG. 15, increment [Delta] [epsilon] P of equivalent plastic strain increment epsilon P is calculated. Thereafter, in S512, the equivalent stress σ corresponding to the calculated increment Δε P is set as the corresponding equivalent stress σ, and the final solution S ij Final corresponding to the corresponding equivalent stress σ and the trial stress S ij Trial is Calculation is made using equation (14) in FIG. In the present embodiment, the final solution S ij Final is an example of the “provisional value” in the item (1).

なお付言すれば、前記フォン・ミーゼスの降伏条件を採用しない場合には、前記ラジアルリターンアルゴリズムを、S511およびS512の反復的実行により実現することが可能である。   In addition, when the von Mises yield condition is not adopted, the radial return algorithm can be realized by repetitive execution of S511 and S512.

例えば、S511の各回の実行時には、相当塑性ひずみ増分εが一定の微小増分Δεで増加させられる。これに対し、S512の各回の実行時には、相当塑性ひずみ増分εの暫定値(S510の実行によって計算される)に対応する相当応力σが対応相当応力σとして計算される。さらに、その対応相当応力σと試行応力Sij Trialとに対応する最終解Sij Finalの暫定値が計算される。 For example, when each round of execution of S511, equivalent plastic strain increment epsilon P is increased at a constant small increment [Delta] [epsilon] P. In contrast, during each round of execution of S512, the equivalent stress σ is calculated as the corresponding equivalent stress σ corresponding to the provisional value of the equivalent plastic strain increment epsilon P (calculated by the execution of S510). Further, a provisional value of the final solution S ij Final corresponding to the corresponding equivalent stress σ and the trial stress S ij Trial is calculated.

このS512においては、さらにまた、対応相当応力σと最終解Sij Finalの暫定値とが互いに十分に一致するか否かが判定される。十分に一致する場合には、相当塑性ひずみ増分εの暫定値と最終解Sij Finalの暫定値とがそれぞれ最終値とされる。最終解Sij Finalの最終値は、更新された偏差応力成分を意味する。これに対し、対応相当応力σと最終解Sij Finalの暫定値とが互いに十分に一致しない場合には、S511に戻り、相当塑性ひずみ増分εの暫定値が一定の微小増分Δεで増加させられる。 In S512, it is further determined whether or not the corresponding equivalent stress σ and the provisional value of the final solution S ij Final sufficiently match each other. If they match well in the provisional value of the equivalent plastic strain increment epsilon P provisional value and the final solution S ij Final is the final value, respectively. The final value of the final solution S ij Final means an updated deviation stress component. On the other hand, if the corresponding equivalent stress σ and the provisional value of the final solution S ij Final are not sufficiently coincident with each other, the process returns to S511, and the provisional value of the equivalent plastic strain increment ε P increases with a constant minute increment Δε P. Be made.

いずれの場合にも、前記ラジアルリターンアルゴリズムによって相当塑性ひずみ増分εの最終値と、更新された偏差応力成分Sij Finalとが取得されたならば、その後、S513において、更新された偏差応力成分Sij Finalと、前記更新された静水圧成分σ t+Δtとに基づき、図15の式(15)を用いることにより、各成分ごとに更新された応力σij t+Δtが計算される。 In any case, if the final value of the equivalent plastic strain increment ε P and the updated deviation stress component S ij Final are obtained by the radial return algorithm, then, in S513, the updated deviation stress component is updated. Based on S ij Final and the updated hydrostatic pressure component σ m t + Δt , the updated stress σ ij t + Δt is calculated for each component by using the equation (15) in FIG.

以上、板材がそれの両面の少なくとも一方において降伏した場合を説明したが、いずれの面においても降伏しない場合には、S510の判定がNOとなり、S514に移行する。このS514においては、前回の計算ステップまでに更新された試行応力Sij Trialと、前記更新された静水圧成分σ t+Δtとに基づき、図15の式(17)を用いることにより、各成分ごとに更新された応力σij t+Δtが計算される。 As described above, the case where the plate material yields on at least one of both surfaces thereof has been described. However, if the plate material does not yield on any surface, the determination in S510 is NO, and the process proceeds to S514. In S514, based on the trial stress S ij Trial updated up to the previous calculation step and the updated hydrostatic pressure component σ m t + Δt , by using the equation (17) in FIG. The updated stress σ ij t + Δt is calculated.

板材がそれの両面の少なくとも一方において降伏した場合には、S513の実行後、S515において、最終解Sij Final(平面応力状態における面内応力σxに相当する。)または前回の計算ステップにおける応力と、例えば図28に示す式(41)ないし図30に示す式(55)と、例えば図33に示す式(70)と、例えば図33に示す式(73)または(75)とを用いることにより、前述のようにして、板厚方向応力σz(=F(σzb,σzc))を近似的に定義する応力近似関数が特定される。その特定される応力近似関数は、具体的には、曲げ変形に伴う板厚方向応力σzbの板厚方向における分布を定義する応力近似関数と、接触圧pによる板厚方向応力σzcの板厚方向における分布を定義する応力近似関数とを含んでいる。 If the plate yields on at least one of its both surfaces, after execution of S513, in S515, the final solution S ij Final (corresponding to the in-plane stress σx in the plane stress state) or the stress in the previous calculation step. For example, by using the formula (41) to the formula (55) shown in FIG. 28, the formula (70) shown in FIG. 33, and the formula (73) or (75) shown in FIG. 33, for example. As described above, the stress approximation function that approximately defines the thickness direction stress σz (= F (σzb, σzc)) is specified. Specifically, the specified stress approximation function includes a stress approximation function that defines a distribution in the plate thickness direction of the plate thickness direction stress σzb accompanying bending deformation, and a plate thickness direction of the plate thickness direction stress σzc due to the contact pressure p. Stress approximation function that defines the distribution at.

その後、S516において、そのようにして特定された応力近似関数を用いることにより、前記ラジアルリターンアルゴリズムのもと、今回の板厚方向応力σzを満たす曲げ方向応力σx’と断面方向応力σy’とが計算される。それら曲げ方向応力σx’と断面方向応力σy’とは、板厚方向における各位置ごとに、すなわち、前述の各積分点ごとに計算される。本実施形態においては、それら計算された曲げ方向応力σx’と断面方向応力σy’とがそれぞれ前記(1)項における「仮面内応力」の一例である。   Thereafter, in S516, by using the stress approximation function specified as described above, the bending direction stress σx ′ and the cross-sectional direction stress σy ′ satisfying the current thickness direction stress σz are obtained based on the radial return algorithm. Calculated. The bending direction stress σx ′ and the cross-sectional direction stress σy ′ are calculated for each position in the plate thickness direction, that is, for each integration point described above. In the present embodiment, the calculated bending direction stress σx ′ and cross-sectional direction stress σy ′ are examples of “temporary in-plane stress” in the item (1).

続いて、S517において、上記特定された応力近似関数と、図36において式(91)で表す計算式とを用いることにより、前述のようにして、板厚方向応力σzを考慮することに伴う断面力増分Fzが計算される。この断面力増分Fzは、各シェル要素ごとに計算される。そのシェル要素が面内積分点を1つしか有しない場合には、この断面力増分Fzは、各シェル要素ごとに1つずつ計算される。   Subsequently, in S517, the cross-section associated with considering the thickness direction stress σz as described above by using the above-described stress approximation function and the calculation formula represented by Expression (91) in FIG. A force increment Fz is calculated. This cross-sectional force increment Fz is calculated for each shell element. If the shell element has only one in-plane integration point, this cross-sectional force increment Fz is calculated one for each shell element.

その後、S518において、その計算された断面力増分Fzと、図36において式(92)で表す計算式とを用いることにより、前述のようにして、配分量σzmが計算される。この配分量σzmも、各シェル要素ごとに計算される。   Thereafter, in S518, the distribution amount σzm is calculated as described above by using the calculated sectional force increment Fz and the calculation formula represented by the formula (92) in FIG. This distribution amount σzm is also calculated for each shell element.

続いて、S519において、その計算された配分量σzmと、図36において式(93)で表す計算式とを用いることにより、前述のようにして、板厚方向における各位置ごとに(例えば、各積分点ごとに)、曲げ方向応力σx’が補正されて曲げ方向応力の最終値σx’’が取得される。このS519においては、さらに、上記計算された配分量σzmと、図36において式(94)で表す計算式とを用いることにより、前述のようにして、板厚方向における各位置ごとに(例えば、各積分点ごとに)、断面方向応力σy’が補正されて断面方向応力の最終値σy’’が取得される。   Subsequently, in S519, by using the calculated distribution amount σzm and the calculation formula represented by the formula (93) in FIG. 36, for each position in the plate thickness direction (for example, each For each integration point), the bending direction stress σx ′ is corrected to obtain the final value σx ″ of the bending direction stress. In S519, by using the calculated distribution amount σzm and the calculation formula represented by the formula (94) in FIG. 36, for each position in the thickness direction as described above (for example, For each integration point), the cross-sectional stress σy ′ is corrected to obtain the final cross-sectional stress σy ″.

すなわち、本実施形態においては、それら取得された最終値σx’’,σy’’がそれぞれ前記(1)項における「最終値」の一例を構成しているのである。また、図12におけるS409において一連の解析が終了したと判定されたときにおけるそれら曲げ方向応力σxと断面方向応力σyとの最終値σx’’,σy’’がそれぞれ前記残留応力を意味している。その残留応力は、各シェル要素に関連付けてメモリ22に記憶される。   In other words, in the present embodiment, the acquired final values σx ″ and σy ″ constitute an example of the “final value” in the item (1). In addition, the final values σx ″ and σy ″ of the bending direction stress σx and the cross-sectional direction stress σy when it is determined in S409 in FIG. 12 that the series of analysis has been completed mean the residual stress. . The residual stress is stored in the memory 22 in association with each shell element.

その後、S520において、前回の計算ステップまでの各成分のひずみ増分と、今回の偏差ひずみ増分とに基づき、図15の式(19)を用いることにより、更新された塑性ひずみε ij t+Δtが計算される。この式(19)における「Δλ」は、式(18)および式(19)から求められる。図12におけるS409において一連の解析が終了したと判定されたときにおけるその塑性ひずみε ij t+Δtが前記残留ひずみを意味している。その残留ひずみは、各シェル要素に関連付けてメモリ22に記憶される。 Thereafter, in S520, the updated plastic strain ε P ij t + Δt is calculated by using equation (19) of FIG. 15 based on the strain increment of each component up to the previous calculation step and the current deviation strain increment. Is done. “Δλ” in the equation (19) is obtained from the equations (18) and (19). The plastic strain ε P ij t + Δt when it is determined in S409 in FIG. 12 that a series of analysis has been completed means the residual strain. The residual strain is stored in the memory 22 in association with each shell element.

続いて、S521において、その更新された塑性ひずみε ij t+Δtに基づき、今回の注目シェル要素の板厚tが更新される。この更新値は、応力近似関数の特定、ひずみ近似関数の特定、スプリングバックの解析等に影響を及ぼす。 Subsequently, in S521, based on the updated plastic strain ε P ij t + Δt , the plate thickness t 0 of the current attention shell element is updated. This updated value affects the specification of the stress approximation function, the specification of the strain approximation function, the analysis of the springback, and the like.

いずれの場合にも、S522において、S501ないしS521の実行が板材のすべてのシェル要素について行われたか否かが判定される。S501ないしS521の実行がすべてのシェル要素について行われてはいないと仮定すれば、判定がNOとなり、S523において、次のシェル要素が新たな注目シェル要素とされた後、S501に戻る。これに対し、S501ないしS521の実行がすべてのシェル要素について行われたとすれば、S522の判定がYESとなり、S524において、板材を近似するシェル要素モデルに対して有限要素法が実行される。   In any case, in S522, it is determined whether or not the execution of S501 to S521 has been performed for all the shell elements of the plate material. If it is assumed that the execution of S501 to S521 is not performed for all shell elements, the determination is NO, and in S523, the next shell element is set as a new focused shell element, and then the process returns to S501. On the other hand, if the execution of S501 to S521 is performed for all shell elements, the determination in S522 is YES, and in S524, the finite element method is executed for the shell element model that approximates the plate material.

具体的には、各シェル要素ごとの要素剛性マトリクスによって全体剛性マトリクスが構築され、各節点における外力と内力とのつり合いを考慮しつつ、連立の剛性方程式が解かれる。   Specifically, an overall stiffness matrix is constructed from the element stiffness matrix for each shell element, and simultaneous stiffness equations are solved while considering the balance between external force and internal force at each node.

その後、S525において、その剛性方程式の解が収束したか否かが判定される。収束しない場合には、判定がNOとなり、図13のS501に戻り、新たな全体剛性マトリクスを用いてS501ないしS524が実行される。これに対し、上記剛性方程式の解が収束した場合には、S525の判定がYESとなり、以上で、この要素応力計算ルーチンの一回の実行が終了する。   Thereafter, in S525, it is determined whether or not the solution of the stiffness equation has converged. If it does not converge, the determination is no, the process returns to S501 in FIG. 13, and S501 to S524 are executed using the new overall stiffness matrix. On the other hand, when the solution of the stiffness equation has converged, the determination in S525 is YES, and one execution of this element stress calculation routine is completed.

その後、図12のS404において、前記境界条件のもと、板材の変形とポンチ110の形状とを考慮することにより、ポンチ110から板材に作用する接触力が計算される。   Thereafter, in S404 of FIG. 12, the contact force acting on the plate material from the punch 110 is calculated by considering the deformation of the plate material and the shape of the punch 110 under the boundary condition.

続いて、S405において、ポンチ110の加工速度に関する境界条件を考慮することにより、各シェル要素の各節点の加速度が更新される。その後、S406において、ポンチ110と板材との接触に関する解析条件を考慮することにより、各シェル要素の各節点の加速度が更新される。続いて、S407において、それら節点加速度に対して時間積分を行うことにより、各節点の速度が更新され、さらに、その計算された速度に対して時間積分を行うことにより、各節点の変位が更新される。   Subsequently, in S405, the acceleration of each node of each shell element is updated by considering the boundary condition regarding the machining speed of the punch 110. Thereafter, in S406, the acceleration of each node of each shell element is updated by considering the analysis condition regarding the contact between the punch 110 and the plate material. Subsequently, in S407, the speed of each node is updated by performing time integration on these node accelerations, and further, the displacement of each node is updated by performing time integration on the calculated speed. Is done.

その後、S408において、解析結果が出力されるとともに、必要なポスト処理が行われる。続いて、S409において、今回の解析が終了したか否かが判定される。S402ないしS410から成るループの一回の実行は、増分計算法における1回の時間増分(1回の計算ステップ)に対応しており、現象的には、ポンチ110がダイス112内に微小距離進入する動作に対応する。   Thereafter, in S408, the analysis result is output and necessary post processing is performed. Subsequently, in S409, it is determined whether or not the current analysis is completed. One execution of the loop composed of S402 to S410 corresponds to one time increment (one calculation step) in the incremental calculation method, and in a phenomenon, the punch 110 enters a small distance into the die 112. Corresponding to the action to be performed.

したがって、S409においては、上記ループの初回の実行開始時刻からの経過時間が、そのループの所定実行回数に対応する長さに達したか否かが判定されることにより、今回の解析が終了したか否かが判定される。現在時刻tにおいては、未だ解析が終了してはいないと仮定すれば、判定がNOとなり、S410において、更新された現在時刻t+Δt(Δt:時間増分)が計算される。その後、S402に戻る。   Therefore, in S409, it is determined whether or not the elapsed time from the first execution start time of the loop has reached a length corresponding to the predetermined number of executions of the loop, and the current analysis is completed. It is determined whether or not. If it is assumed that the analysis has not ended yet at the current time t, the determination is NO, and the updated current time t + Δt (Δt: time increment) is calculated in S410. Thereafter, the process returns to S402.

S402ないしS410から成るループが何回か繰り返された結果、今回の解析が終了すれば、S409の判定がYESとなり、この成形シミュレーション・プログラムの一回の実行が終了する。   As a result of repeating the loop consisting of S402 to S410 several times, if the current analysis is completed, the determination in S409 is YES, and one execution of this molding simulation program is completed.

次に、前記材料特性値決定プログラムの内容を詳述する。   Next, the contents of the material property value determination program will be described in detail.

図39には、この材料特性値決定プログラムがフローチャートで示されている。まず、S201において、材料が仮想的に分割された複数のシェル要素に順に付与された番号jが1に設定される。次に、S202において、メモリ22から、今回のシェル要素jに対応する初期ひずみε (j)が読み出される。 FIG. 39 is a flowchart showing this material property value determination program. First, in S201, a number j assigned in order to a plurality of shell elements in which the material is virtually divided is set to 1. Next, in S202, the initial strain ε P 0 (j) corresponding to the current shell element j is read from the memory 22.

その後、S203において、その今回の初期ひずみε (j)が、前記複数の予ひずみ区分のいずれに属するかが判定され、さらに、その属すると判定された予ひずみ区分に対応する材料特性値と、今回のシェル要素の番号jとを互いに関連付けるデータがメモリ22に格納される。したがって、前記スプリングバック解析プログラムは、そのデータを参照することにより、各シェル要素ごとに選択された材料特性値を用いることにより、材料のスプリングバックを解析することができる。 Thereafter, in S203, it is determined which of the plurality of pre-strain categories the initial strain ε P 0 (j) of this time belongs to, and further, the material characteristic value corresponding to the pre-strain category determined to belong to And the data that associates the current shell element number j with each other are stored in the memory 22. Therefore, the spring back analysis program can analyze the spring back of the material by referring to the data and using the material characteristic value selected for each shell element.

続いて、S204において、今回の初期ひずみε (j)に対して必要な修正が行われる。具体的には、上記S203において選択された材料特性値に厳密に対応する予ひずみε が厳密に今回の初期ひずみε (j)に一致するとは限らないという事情を考慮し、一致しない場合には、一致するように今回の初期ひずみε (j)が修正される。さらに、今回のシェル要素の番号jと、修正された初期ひずみε (j)とを互いに関連付けるデータがメモリ22に格納される。 Subsequently, in S204, necessary correction is performed on the current initial strain ε P 0 (j). Specifically, in consideration of the fact that the pre-strain ε P g strictly corresponding to the material property value selected in S203 does not necessarily exactly match the initial strain ε P 0 (j) of this time, the agreement If not, the current initial strain ε P 0 (j) is corrected to match. Further, data that associates the number j of the current shell element with the corrected initial strain ε P 0 (j) is stored in the memory 22.

したがって、前記スプリングバック解析プログラムは、そのデータを参照することにより、各シェル要素ごとに修正された材料特性値を用いることにより、材料のスプリングバックを解析することができる。   Therefore, the spring back analysis program can analyze the spring back of the material by referring to the data and using the material characteristic value corrected for each shell element.

その後、S205において、番号jが最大値jMAX以上であるか否か、すなわち、材料の複数のシェル要素についてすべて材料特性値が選択されたか否かが判定される。今回は、番号jが最大値jMAX以上ではないと仮定すれば、判定がNOとなり、S206において、番号jが1増加させられ、その後、S202に移行する。以下、S202ないしS206が、新たなシェル要素について実行される。   Thereafter, in S205, it is determined whether or not the number j is greater than or equal to the maximum value jMAX, that is, whether or not all the material characteristic values have been selected for a plurality of shell elements of the material. If it is assumed that the number j is not greater than or equal to the maximum value jMAX this time, the determination is no, the number j is incremented by 1 in S206, and then the process proceeds to S202. Thereafter, S202 to S206 are executed for the new shell element.

S202ないしS206の実行が何回か繰り返された結果、S205の判定がYESとなれば、この材料特性値決定プログラムの一回の実行が終了する。   As a result of repeating the execution of S202 to S206 several times, if the determination in S205 is YES, one execution of this material property value determination program is completed.

次に、前記バックストレス計算プログラムの内容を詳述する。   Next, the contents of the back stress calculation program will be described in detail.

図40には、このバックストレス計算プログラムがフローチャートで示されている。まず、S301において、材料の前記複数のシェル要素に順に付与された番号kが1に設定される。次に、S302において、メモリ22から、今回のシェル要素kに対応する初期応力−ひずみ関係が読み出される。この初期応力−ひずみ関係は、材料の今回のシェル要素kにプレス成形直後に残存する応力とひずみとの関係を意味しており、前記成形シミュレーション・プログラムによりシミュレートされたものである。   FIG. 40 is a flowchart showing the back stress calculation program. First, in S301, the number k given to the plurality of shell elements of the material in order is set to 1. Next, in S302, the initial stress-strain relationship corresponding to the current shell element k is read from the memory 22. This initial stress-strain relationship means the relationship between the stress and strain remaining in the current shell element k of the material immediately after press forming, and was simulated by the forming simulation program.

なお、材料を仮想的に複数のシェル要素に分割する仕方は、バックストレスの計算と前記材料特性値の決定とで異ならないが、説明の便宜上、材料特性値の決定においては各シェル要素の番号がjで表されているに対して、バックストレスαの計算においてはkで表されている。   The method of virtually dividing the material into a plurality of shell elements does not differ between the calculation of back stress and the determination of the material characteristic values, but for the sake of convenience of explanation, the number of each shell element is determined in the determination of the material characteristic values. Is represented by j, while it is represented by k in the calculation of the backstress α.

その後、S303において、その読み出された初期応力−ひずみ関係に基づき、今回のシェル要素kのバックストレスαが計算される。さらに、その計算されたバックストレスαと今回のシェル要素の番号kとを互いに関連付けるデータがメモリ22に格納される。したがって、前記スプリングバック解析プログラムは、そのデータを参照することにより、前記材料特性値のみならず、各シェル要素ごとに計算されたバックストレスαをも用いることにより、材料のスプリングバックを解析することができる。   Thereafter, in S303, the back stress α of the current shell element k is calculated based on the read initial stress-strain relationship. Further, data that associates the calculated back stress α with the number k of the current shell element is stored in the memory 22. Therefore, by referring to the data, the springback analysis program analyzes the springback of the material by using not only the material characteristic value but also the backstress α calculated for each shell element. Can do.

ここで、バックストレスαの計算手法を説明する。   Here, a method of calculating the back stress α will be described.

プレス成形シミュレーションにおいては、プレス成形されるべき材料が仮想的に複数のシェル要素に分割されるとともに、各シェル要素について平面応力状態が仮定される。したがって、各シェル要素においては、図41において式(101)で示すように、板厚方向のすべての応力成分が無視される。この式(101)において「σ」は垂直応力を意味し、「τ」はせん断応力を意味している。   In the press forming simulation, the material to be press formed is virtually divided into a plurality of shell elements, and a plane stress state is assumed for each shell element. Therefore, in each shell element, all stress components in the plate thickness direction are ignored as shown by the equation (101) in FIG. In this formula (101), “σ” means normal stress and “τ” means shear stress.

このように仮定された各シェル要素においては、偏差応力ベクトル(σ’xx,σ’yy,σ’xy)の方向と、求めるべきバックストレスαの偏差成分(α’xx,α’yy,α’xy)の方向とが同じであると仮定すると、式(102)が成立する。この式(12)において「A」は定数を意味する。   In each shell element assumed in this manner, the direction of the deviation stress vector (σ′xx, σ′yy, σ′xy) and the deviation component (α′xx, α′yy, α) of the back stress α to be obtained Assuming that the direction of “xy” is the same, the equation (102) is established. In this formula (12), “A” means a constant.

一方、偏差応力ベクトルσ’ijについては、式(103)が成立する。この式(103)において「σij」は応力(垂直応力σのみならずせん断応力τも表す)、「δij」はクロネッカーのデルタ、「σm 」は静水圧下における応力σijをそれぞれ意味する。応力σm は、式(104)により求めることができる。   On the other hand, the equation (103) is established for the deviation stress vector σ′ij. In this equation (103), “σij” means stress (not only normal stress σ but also shear stress τ), “δij” means Kronecker delta, and “σm” means stress σij under hydrostatic pressure. The stress σm can be obtained from the equation (104).

さらに、バックストレスαに関しては、式(105)が成立する。したがって、上記定数Aが、図42の式(106)により求められる。この式(106)において「ε」は、垂直ひずみεとせん断ひずみγとを選択的に表す。具体的には、式(106)の右辺における「σ」が垂直応力σを表す場合には垂直ひずみεを表し、これに対し、せん断応力τを表す場合にはせん断ひずみγを表す。   Further, with respect to the back stress α, the formula (105) is established. Therefore, the constant A is obtained by the equation (106) in FIG. In this equation (106), “ε” selectively represents the vertical strain ε and the shear strain γ. Specifically, when “σ” on the right side of Expression (106) represents the vertical stress σ, it represents the vertical strain ε, whereas when it represents the shear stress τ, the shear strain γ is represented.

一方、上記式(102)により、図42の式(107)で表される関係が成立する。さらに、バックストレスαの偏差成分α’については、偏差応力ベクトルσ’と同様に、式(108)が成立する。この式(108)において「αij」はバックストレス、「δij」はクロネッカーのデルタ、「αm 」は静水圧下におけるバックストレスαijをそれぞれ意味する。応力αm は、式(109)により求めることができる。   On the other hand, the relationship represented by the equation (107) in FIG. 42 is established by the above equation (102). Further, for the deviation component α ′ of the back stress α, the equation (108) is established in the same manner as the deviation stress vector σ ′. In this equation (108), “αij” means back stress, “δij” means Kronecker delta, and “αm” means back stress αij under hydrostatic pressure. The stress αm can be obtained from the equation (109).

したがって、それら式(106)ないし式(109)を用いることにより、バックストレスαが計算される。図43には、求めるべきバックストレスαの相当値が応力σの相当値との関係においてグラフで示されている。   Therefore, the back stress α is calculated by using the equations (106) to (109). FIG. 43 is a graph showing the equivalent value of the back stress α to be obtained in relation to the equivalent value of the stress σ.

以上のようにしてバックストレスαが計算された後、S304において、番号kが最大値kMAX以上であるか否か、すなわち、材料の複数の要素についてすべてバックストレスαが計算されたか否かが判定される。今回は、番号kが最大値kMAX以上ではないと仮定すれば、判定がNOとなり、S305において、番号kが1増加させられ、その後、S302に移行する。以下、S302ないしS305が、新たな要素について実行される。   After the back stress α is calculated as described above, in S304, it is determined whether or not the number k is equal to or larger than the maximum value kMAX, that is, whether or not the back stress α is calculated for all the plurality of elements of the material. Is done. If it is assumed that the number k is not greater than or equal to the maximum value kMAX this time, the determination is no, the number k is incremented by 1 in S305, and then the process proceeds to S302. Thereafter, S302 to S305 are executed for the new element.

S302ないしS305の実行が何回か繰り返された結果、S304の判定がYESとなれば、このバックストレス計算プログラムの一回の実行が終了する。   As a result of repeating S302 to S305 several times, if the determination in S304 is YES, one execution of the backstress calculation program is completed.

本発明者らは、本実施形態に従うスプリングバック解析方法の効果を検証するため、ワークWとしてのある板材に対し、図44に示すプレス成形機を用いてハット曲げ加工を実験的に行った。この実験により、後述の実験値が取得された。   In order to verify the effect of the springback analysis method according to the present embodiment, the inventors experimentally performed a hat bending process on a certain plate material as the workpiece W using a press molding machine shown in FIG. Through this experiment, experimental values described later were obtained.

図44に示すように、そのプレス成形機は、図3に示すプレス成形機100に対してブランクホルダ126が追加されたものに相当している。ブランクホルダ126は、板材のうちの縁部であって、ダイス112の上面によって支持されている部分に、プレス成形中、しわが発生することを防止するために、ダイス112の上面に対向する位置に配置されている。このブランクホルダ126は、プレス成形中、ダイス112と共同して、板材のうちの縁部を挟んで保持する。   As shown in FIG. 44, the press molding machine corresponds to the press molding machine 100 shown in FIG. 3 with a blank holder 126 added. The blank holder 126 is a position facing the upper surface of the die 112 in order to prevent wrinkles from occurring during press molding at the edge of the plate material that is supported by the upper surface of the die 112. Is arranged. The blank holder 126 holds the edge portion of the plate material with the die 112 during press molding.

図44には、それらダイス112、ワークWおよびブランクホルダ126の他にポンチ110も示されている。図44には、そのポンチ110が、初期位置にある状態で実線で示される一方、フルストローク位置にある状態で破線で示されている。図44には、さらに、ダイス112の肩部の丸味半径であるダイス肩Rが「Rd」で示され、また、ポンチ110の肩部の丸味半径であるポンチ肩Rが「Rp」で示されている。   44 shows the punch 110 in addition to the die 112, the workpiece W and the blank holder 126. In FIG. 44, the punch 110 is shown by a solid line in a state at the initial position, and is shown by a broken line in a state at a full stroke position. In FIG. 44, the die shoulder R that is the round radius of the shoulder of the die 112 is indicated by “Rd”, and the punch shoulder R that is the round radius of the shoulder of the punch 110 is indicated by “Rp”. ing.

図44に示すプレス成形機を用いることにより、ハット曲げ加工が次の条件で実施された。   Using the press molding machine shown in FIG. 44, the hat bending process was performed under the following conditions.

(1)板材に関する条件
・板厚t:2.3[mm]
・曲げ半径R:3[mm]
(1) Conditions related to the plate material • Plate thickness t 0 : 2.3 [mm]
・ Bending radius R: 3 [mm]

(2)プレス成形機に関する条件
・ダイス肩Rd:3[mm]
・ポンチ肩Rp:5[mm]
・肩クリアランス:0.23[mm]
(2) Conditions related to press molding machines • Die shoulder Rd: 3 [mm]
-Punch shoulder Rp: 5 [mm]
・ Shoulder clearance: 0.23 [mm]

本発明者らは、そのハット曲げ加工後に板材に発生するスプリングバックを評価するファクタとして、その板材の縦壁部の開き量と曲率とを選択した。   The inventors selected the opening amount and the curvature of the vertical wall portion of the plate material as factors for evaluating the springback generated in the plate material after the hat bending process.

図45に示すように、開き量Bは、板材の縦壁部が、それの幅方向(X方向)に、スプリングバックが発生しない理想形状(ダイス112の内面形状)から反った反り量として定義されている。   As shown in FIG. 45, the opening amount B is defined as the amount of warping of the vertical wall portion of the plate material in the width direction (X direction) from the ideal shape (the inner shape of the die 112) in which no springback occurs. Has been.

具体的には、この開き量Bを計算するために、板材の曲げ外面上に、底面からその板材の軸方向(Z方向)に15[mm]隔たった注目点PXと、同様にして80[mm]隔たった注目点PCとが設定される。さらに、注目点PXとPCとをつなぐ直線(図45において破線で示す。)に沿って、注目点PXから65[mm]隔たった注目点PYが設定される。   Specifically, in order to calculate the opening amount B, the point of interest PX, which is 15 [mm] apart from the bottom surface in the axial direction (Z direction) of the plate material on the bending outer surface of the plate material, is similarly 80 [ mm] separated points of interest PC are set. Further, an attention point PY that is 65 [mm] apart from the attention point PX is set along a straight line (indicated by a broken line in FIG. 45) connecting the attention point PX and PC.

この注目点PYが、プレス中心線(図45において一点鎖線で示す。)から幅方向(X方向)に隔たった距離dが測定される。その測定された距離dから、ダイス112の内面の、プレス中心線からの幅方向隔たりA(例えば、52.53[mm])を差し引くことにより、開き量Bが計算される。   A distance d at which the attention point PY is separated from the press center line (indicated by a one-dot chain line in FIG. 45) in the width direction (X direction) is measured. The opening amount B is calculated by subtracting the width direction distance A (for example, 52.53 [mm]) of the inner surface of the die 112 from the press center line from the measured distance d.

これに対し、曲率は、図45に示すように、板材の曲げ外面をその板材の中心線を含む平面で切断した場合にその板材のうちの縦壁部によって形成される曲線の曲率を意味するように定義されている。   On the other hand, a curvature means the curvature of the curve formed by the vertical wall part of the board | plate material, when the bending outer surface of a board | plate material is cut | disconnected by the plane containing the centerline of the board | plate material, as shown in FIG. Is defined as

具体的には、この曲率を計算するために、板材のうちの縦壁部の外面上に、底面から軸方向(Z方向)に20[mm]、50[mm]および50[mm]それぞれ隔たった3つの注目点PA、PBおよびPC点が設定される。それら注目点PA、PBおよびPCを通過する単一の真円が想定され、その真円の半径ρの逆数として、曲率が計算される。   Specifically, in order to calculate this curvature, 20 [mm], 50 [mm] and 50 [mm] are spaced apart from the bottom surface in the axial direction (Z direction) on the outer surface of the vertical wall portion of the plate material. Only three attention points PA, PB and PC points are set. A single perfect circle passing through these points of interest PA, PB and PC is assumed, and the curvature is calculated as the reciprocal of the radius ρ of the perfect circle.

本発明者らは、上述の実験品と等価な板材に対して同じ条件でハット曲げ加工を行った場合にその板材に発生することが予想されるスプリングバックを3種類の成形シミュレーションによって解析した。図46には、それら3種類の成形シミュレーションによる3種類の解析結果が、実験値と共に、開き量という観点からグラフで表されている。また、図47には、それら3種類の成形シミュレーションによる3種類の解析結果が、実験値と共に、曲率(1/曲率半径ρ)という観点からグラフで表されている。   The inventors of the present invention analyzed the springback, which is expected to occur in the plate material when the hat bending process is performed on the plate material equivalent to the above-described experimental product under the same conditions, by three types of molding simulations. In FIG. 46, the three types of analysis results obtained by these three types of molding simulations are represented by a graph from the viewpoint of the amount of opening together with the experimental values. Further, in FIG. 47, three types of analysis results by these three types of molding simulations are represented by a graph from the viewpoint of curvature (1 / curvature radius ρ) together with experimental values.

それら3種類の成形シミュレーションは、本実施形態に従うシミュレーションであって、板材の中立面を移動させることなく、板厚方向応力σzを考慮することに伴う曲げ方向および断面方向における力の不つり合いを是正するものを含んでいる。図46および図47には、この種類の成形シミュレーションの結果が「軸力補正」というラベルを付して示されている。   These three types of forming simulations are simulations according to the present embodiment, and the force balance in the bending direction and the cross-sectional direction due to considering the plate thickness direction stress σz without moving the neutral plane of the plate material. Includes things to rectify. 46 and 47, the result of this type of molding simulation is shown with the label “Axial force correction”.

それら3種類の成形シミュレーションは、さらに、板厚方向応力σzを考慮することに伴う曲げ方向および断面方向における力の不つり合いを板材の中立面を移動させることによって是正するものも含んでいる。図46および図47には、この種類の成形シミュレーションの結果が「中立面移動」というラベルを付して示されている。   These three types of forming simulations further include correcting the unbalance of forces in the bending direction and the cross-sectional direction associated with considering the plate thickness direction stress σz by moving the neutral surface of the plate material. In FIGS. 46 and 47, the result of this type of molding simulation is shown with a label “middle plane movement”.

それら3種類の成形シミュレーションは、さらに、板厚方向応力σzを考慮することに伴う曲げ方向および断面方向における力の不つり合いを是正するしないものも含んでいる。図46および図47には、この種類の成形シミュレーションの結果が「軸力補正なし」というラベルを付して示されている。   These three types of forming simulations further include those that do not correct the force imbalance in the bending direction and the cross-sectional direction that accompanies the plate thickness direction stress σz. 46 and 47, the result of this type of molding simulation is shown with a label “no axial force correction”.

図46に示すように、本実施形態に従う成形シミュレーションによれば、開き量の実験値が十分に高い精度で再現されるとともに、その再現精度は、中立面移動を伴う成形シミュレーションと同程度である。   As shown in FIG. 46, according to the molding simulation according to the present embodiment, the experimental value of the opening amount is reproduced with sufficiently high accuracy, and the reproduction accuracy is similar to that of the molding simulation with neutral plane movement. is there.

また、図47に示すように、本実施形態に従う成形シミュレーションによれば、曲率の実験値が十分に高い精度で再現されるとともに、その再現精度は、中立面移動を伴う成形シミュレーションより高い。   As shown in FIG. 47, according to the molding simulation according to the present embodiment, the experimental value of the curvature is reproduced with sufficiently high accuracy, and the reproduction accuracy is higher than that of the molding simulation accompanied with the neutral plane movement.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、図14におけるS512が前記(1)項における「暫定値算出工程」の一例を構成し、S515が同項における「応力近似関数特定工程」の一例を構成し、S516が同項における「仮面内応力算出工程」の一例を構成し、S517が同項における「断面力増分算出工程」の一例を構成し、S518が同項における「配分量決定工程」の一例を構成し、S519が同項における「最終値決定工程」の一例を構成しているのである。   As is clear from the above description, in the present embodiment, S512 in FIG. 14 constitutes an example of the “provisional value calculation step” in the item (1), and S515 is a “stress approximation function specifying step” in the same term. S516 constitutes an example of the “in-mask stress calculating step” in the same term, S517 constitutes an example of the “cross-sectional force increment calculating step” in the same term, and S518 represents the “distribution amount” in the same term. An example of “decision process” is configured, and S519 constitutes an example of “final value determination process” in the same section.

さらに、本実施形態においては、図14におけるS519が前記(2)項における「最終値算出工程」の一例を構成し、S518が前記(3)項における「配分量決定工程」の一例および前記(4)項における「配分量決定工程」の一例を構成し、S517が前記(5)項における「断面力増分算出工程」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, S519 in FIG. 14 constitutes an example of the “final value calculation step” in the item (2), and S518 represents an example of the “distribution amount determination step” in the item (3) and the ( An example of the “distributed amount determining step” in the item 4) is configured, and S517 configures an example of the “sectional force increment calculating step” in the item (5).

さらに、本実施形態においては、図12に示す成形シミュレーション・プログラムが前記(8)項に係る「プログラム」の一例を構成し、その成形シミュレーション・プログラムを記憶しているメモリ22、CD−ROM30またはMO32がそれぞれ、前記(9)項に係る「記録媒体」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the molding simulation program shown in FIG. 12 constitutes an example of the “program” according to the above item (8), and the memory 22 storing the molding simulation program, the CD-ROM 30 or Each of the MOs 32 constitutes an example of a “recording medium” according to the item (9).

以上、本発明の実施の形態のうちの一つを図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記[発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。   As described above, one of the embodiments of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. It is possible to implement the present invention in other forms in which various modifications and improvements are made based on the above.

本発明の一実施形態に従う応力解析方法を含むスプリングバック解析方法を実施するのに好適なスプリングバック解析装置を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the springback analysis apparatus suitable for implementing the springback analysis method including the stress analysis method according to one Embodiment of this invention. 上記スプリングバック解析方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the said springback analysis method. 板材をU字状に曲げることが可能なプレス成形機の一例を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows an example of the press molding machine which can bend | fold a board | plate material in U shape. 上記スプリングバック解析方法において応力−ひずみ関係の実験値が予ひずみごとに取得される様子を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating a mode that the experimental value of stress-strain relation is acquired for every pre-strain in the said springback analysis method. 図2におけるステップS4のスプリングバック解析に使用される材料硬化モデルおよびそのスプリングバック解析に必要な材料特性値を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the material characteristic value required for the material hardening model used for the springback analysis of step S4 in FIG. 2, and its springback analysis. 上記スプリングバック解析に必要な材料特性値を説明するための別のグラフである。It is another graph for demonstrating the material characteristic value required for the said springback analysis. 上記スプリングバック解析に使用される材料硬化モデルを等方硬化モデルおよび実際の応力−ひずみ関係と対比しつつ説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the material hardening model used for the said springback analysis, contrasting with an isotropic hardening model and an actual stress-strain relationship. 図2におけるステップS2の材料特性値取得を行うためにコンピュータにより実行される材料特性値取得プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart conceptually showing the contents of a material property value acquisition program executed by a computer for performing material property value acquisition in step S <b> 2 in FIG. 2. 図8の材料特性値取得プログラムにより材料特性値が取得される理論および原理を説明するためのいくつかの式を示す図である。It is a figure which shows some formulas for demonstrating the theory and principle with which a material characteristic value is acquired by the material characteristic value acquisition program of FIG. 図8におけるS106の詳細を材料軟化係数算出ルーチンとして概念的に表すフローチャートである。9 is a flowchart conceptually showing details of S106 in FIG. 8 as a material softening coefficient calculation routine. 図8の材料特性値取得プログラムにより予ひずみと材料特性値との関係が離散的に取得される様子を表形式で示す図である。It is a figure which shows a mode that the relationship between pre-strain and a material characteristic value is discretely acquired by the material characteristic value acquisition program of FIG. 図2におけるステップS4の成形シミュレーションを行うためにコンピュータにより実行される成形シミュレーション・プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart conceptually showing the contents of a molding simulation program executed by a computer to perform a molding simulation in step S4 in FIG. 2. 図12におけるS403の詳細を要素応力計算ルーチンとして概念的に表すフローチャートの一部である。13 is a part of a flowchart conceptually showing details of S403 in FIG. 12 as an element stress calculation routine. 上記要素応力計算ルーチンを表すフローチャートの別の一部である。It is another part of the flowchart showing the said element stress calculation routine. 図13および図14に示す要素応力計算ルーチンに利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式を示す図である。It is a figure which shows some formulas for demonstrating the theory and principle utilized for the element stress calculation routine shown to FIG. 13 and FIG. 図13および図14に示す要素応力計算ルーチンに利用される理論および原理を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the theory and principle utilized for the element stress calculation routine shown in FIG. 13 and FIG. 従来例のシェル要素に利用される変位−ひずみ関係式を示す図である。It is a figure which shows the displacement-strain relational expression utilized for the shell element of a prior art example. 図17の変位−ひずみ関係式により表現されるひずみ分布を板材の曲げ変形と共に示す図である。It is a figure which shows the strain distribution represented by the displacement-strain relational expression of FIG. 17 with the bending deformation of a board | plate material. 断面回転角θyと板材の曲げ内面からの距離dsとの関係が曲げの厳しさLbに応じて変化する様子を示すグラフである。It is a graph which shows a mode that the relationship between cross-section rotation angle (theta) y and the distance ds from the bending inner surface of a board | plate material changes according to the bending | striction Lb. 図2におけるステップS4の成形シミュレーションを実行するための成形シミュレーション・プログラムに組み込まれたひずみ近似関数特定ルーチンの内容を概念的に表すフローチャートである。3 is a flowchart conceptually showing the contents of a strain approximation function specifying routine incorporated in a forming simulation program for executing a forming simulation in step S4 in FIG. 断面回転角θyと板材の曲げ内面からの距離dsとの関係についてソリッド要素モデルを用いて計算された値の精度を実測値と対比して検証するためのグラフである。It is a graph for verifying the accuracy of the value calculated using the solid element model for the relationship between the cross-sectional rotation angle θy and the distance ds from the bent inner surface of the plate material, against the actual measurement value. 図20のひずみ近似関数特定ルーチンの実行結果のいくつかの例を示すグラフである。It is a graph which shows some examples of the execution result of the distortion approximation function specific routine of FIG. せん断ひずみγxzと板材の曲げ内面からの距離dsとの関係についての3種類の計算値であってソリッド要素モデルを用いた計算値と上記実施形態のシェル要素モデルを用いた計算値と従来例のシェル要素モデルを用いた計算値とから成るものを示すグラフである。Three types of calculated values regarding the relationship between the shear strain γxz and the distance ds from the bent inner surface of the plate, calculated using the solid element model, calculated using the shell element model of the above embodiment, and the conventional example It is a graph which shows what consists of a calculated value using a shell element model. 上記実施形態のシェル要素を用いて計算されたせん断ひずみγxzの分布と従来例のシェル要素を用いて計算されたせん断ひずみγxzの分布とを板材の曲げ変形と共に示す図である。It is a figure which shows the distribution of the shear strain (gamma) xz calculated using the shell element of the said embodiment, and the distribution of the shear strain (gamma) xz calculated using the shell element of a prior art example with the bending deformation of a board | plate material. 上記実施形態のシェル要素モデルに利用される変位−ひずみ関係式を示す図である。It is a figure which shows the displacement-strain relational expression utilized for the shell element model of the said embodiment. 上記実施形態のシェル要素を用いて計算された垂直ひずみεxおよびせん断ひずみγxzの板厚方向における分布を板材の曲げ変形と共に示す図である。It is a figure which shows the distribution in the plate | board thickness direction of the normal strain (epsilon) x and shear strain (gamma) xz calculated using the shell element of the said embodiment with the bending deformation of a board | plate material. 上記実施形態のシェル要素を用いて計算された垂直応力σzの分布と従来例のシェル要素を用いて計算された垂直応力σzの分布とを板材の曲げ変形と共に示す図である。It is a figure which shows distribution of normal stress (sigma) z calculated using the shell element of the said embodiment, and distribution of normal stress (sigma) z calculated using the shell element of a prior art example with the bending deformation of a board | plate material. 図14のS516において応力近似関数を特定するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of some formula for demonstrating the theory and principle utilized in order to specify a stress approximation function in S516 of FIG. 上記応力近似関数を特定するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式の別の一部を示す図である。It is a figure which shows another part of some formulas for demonstrating the theory and principle utilized in order to specify the said stress approximation function. 上記応力近似関数を特定するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式のさらに別の一部を示す図である。It is a figure which shows another part of some formulas for demonstrating the theory and principle utilized in order to specify the said stress approximation function. 上記応力近似関数を特定するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式のさらに別の一部を示す図である。It is a figure which shows another part of some formulas for demonstrating the theory and principle utilized in order to specify the said stress approximation function. 上記応力近似関数を特定するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式のさらに別の一部を示す図である。It is a figure which shows another part of some formulas for demonstrating the theory and principle utilized in order to specify the said stress approximation function. 上記応力近似関数を特定するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式のさらに別の一部を示す図である。It is a figure which shows another part of some formulas for demonstrating the theory and principle utilized in order to specify the said stress approximation function. 垂直応力σzを考慮しない垂直応力σx,σzと垂直応力σzを考慮した垂直応力σx’,σy’との関係を説明するためのいくつかの式を示す図である。It is a figure which shows some formulas for demonstrating the relationship between normal stress (sigma) x, (sigma) z which does not consider normal stress (sigma) z, and normal stress (sigma) x ', (sigma) y' which considered normal stress (sigma) z. 図14におけるS517ないしS519において、板材の中立面を移動させることなく、板厚方向応力σzを考慮することに伴う曲げ方向および断面方向における力の不つり合いを是正するために行われる軸力補正の原理を概念的に説明するための図である。In S517 to S519 in FIG. 14, the axial force correction is performed to correct the unbalance of the forces in the bending direction and the cross-sectional direction due to considering the plate thickness direction stress σz without moving the neutral plane of the plate material. It is a figure for demonstrating notionally the principle. 上記軸力補正の原理を説明するためのいくつかの式を示す図である。It is a figure which shows some formulas for demonstrating the principle of the said axial force correction | amendment. 上記軸力補正を説明するためにシェル要素を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a shell element in order to demonstrate the said axial force correction | amendment. 上記軸力補正を説明するために、板厚方向応力σzの近似値を示すとともに、曲げ方向応力σxを、板厚方向応力σxを考慮しない場合の計算値と、考慮した場合の計算値と、上記軸力補正を行った場合の計算値とを示すグラフである。In order to explain the axial force correction, an approximate value of the plate thickness direction stress σz is shown, and the bending direction stress σx is calculated when the plate thickness direction stress σx is not taken into account, and when calculated, It is a graph which shows the calculated value at the time of performing the said axial force correction | amendment. 図2におけるステップS5の材料特性値決定を行うためにコンピュータにより実行される材料特性値決定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart conceptually showing the contents of a material property value determination program executed by a computer for performing material property value determination in step S5 in FIG. 2. 図2におけるステップS6のバックストレス計算を行うためにコンピュータにより実行されるバックストレス計算プログラムを概念的に表すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart conceptually showing a back stress calculation program executed by a computer for performing the back stress calculation in step S <b> 6 in FIG. 2. 図40のバックストレス計算プログラムによりバックストレスを計算するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of some formula for demonstrating the theory and principle utilized in order to calculate a back stress by the back stress calculation program of FIG. 上記バックストレスを計算するために利用される理論および原理を説明するためのいくつかの式の別の一部を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another part of some equations for explaining the theory and principle used to calculate the back stress. 図40のバックストレス計算プログラムの実行内容を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the execution content of the back stress calculation program of FIG. 上記実施形態の効果を説明するためにハット曲げ加工を実施するために使用されたプレス成形機の要部を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the principal part of the press molding machine used in order to implement a hat bending process in order to demonstrate the effect of the said embodiment. 上記ハット曲げ加工によって板材に発生するスプリングバックを評価するためのファクタであるその板材の縦壁部の開き量および曲率を説明するための側面断面図である。It is side surface sectional drawing for demonstrating the opening amount and curvature of the vertical wall part of the board | plate material which are the factors for evaluating the springback which generate | occur | produces in a board | plate material by the said hat bending process. 上記実施形態によるスプリングバックの解析精度を、図45における開き量に関して、3つの比較例と共に説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the analysis precision of the springback by the said embodiment with three comparative examples regarding the opening amount in FIG. 上記実施形態によるスプリングバックの解析精度を、図45における曲率に関して、3つの比較例と共に説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the analysis precision of the springback by the said embodiment with three comparative examples regarding the curvature in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

12 コンピュータ
16 外部記憶装置
30 CD−ROM
32 MO
100 プレス成形機
110 ポンチ
112 ダイス
114 パッド
126 ブランクホルダ
12 Computer 16 External storage device 30 CD-ROM
32 MO
100 Press molding machine 110 Punch 112 Die 114 Pad 126 Blank holder

Claims (9)

プレス成形による板材の曲げ変形をコンピュータによって解析するために、前記板材がそれの面方向に並んだ複数のシェル要素の集合体として前記コンピュータ上でモデル化されたシェル要素モデルを用いることにより、前記各シェル要素の板厚方向における応力である板厚方向応力を考慮した上で各シェル要素の面方向における応力である面内応力を解析する応力解析方法であって、
前記各シェル要素につき、前記板厚方向応力が0である平面応力状態を想定して前記面内応力の暫定値を算出する暫定値算出工程と、
その算出された面内応力の暫定値に基づき、前記板厚方向応力の前記板厚方向における分布を近似的に定義する応力近似関数を特定する応力近似関数特定工程と、
その特定された応力近似関数を用いることにより、前記板厚方向における各位置ごとに、前記板厚方向応力と共に力学的に成立する面内応力を、前記板厚方向応力を考慮した仮面内応力として算出する仮面内応力算出工程と、
前記板厚方向応力の前記板厚方向における分布に基づき、前記面内応力の算出に際して前記板厚方向応力を考慮することに起因して前記面内応力の、前記各シェル要素の断面上における総和である断面力が増加する量を断面力増分として算出する断面力増分算出工程と、
その算出された断面力増分を、前記板厚方向に並んだ複数の位置にそれぞれ配分する配分量を決定する配分量決定工程と、
前記板厚方向における各位置ごとに、前記算出された仮面内応力を、前記決定された配分量で補正することにより、前記面内応力の最終値を算出する最終値算出工程と
を含む応力解析方法。
In order to analyze the bending deformation of the plate material due to press molding by a computer, by using a shell element model modeled on the computer as an aggregate of a plurality of shell elements in which the plate material is arranged in the plane direction thereof, A stress analysis method for analyzing in-plane stress, which is stress in the surface direction of each shell element, in consideration of plate thickness direction stress, which is stress in the thickness direction of each shell element,
For each shell element, a provisional value calculation step of calculating a provisional value of the in-plane stress assuming a plane stress state in which the plate thickness direction stress is zero;
Based on the calculated provisional value of the in-plane stress, a stress approximation function specifying step for specifying a stress approximation function that approximately defines a distribution of the plate thickness direction stress in the plate thickness direction;
By using the identified stress approximation function, the in-plane stress that is mechanically established together with the plate thickness direction stress at each position in the plate thickness direction is defined as the in-plane stress in consideration of the plate thickness direction stress. A step of calculating the in-mask stress to be calculated;
Based on the distribution of the plate thickness direction stress in the plate thickness direction, the sum of the in-plane stress on the cross section of each shell element due to the consideration of the plate thickness direction stress when calculating the in-plane stress A cross-sectional force increment calculation step of calculating the amount of increase in cross-sectional force as a cross-sectional force increment;
A distribution amount determining step for determining a distribution amount for distributing the calculated cross-sectional force increment to each of a plurality of positions arranged in the plate thickness direction;
A final value calculating step of calculating a final value of the in-plane stress by correcting the calculated in-plane stress with the determined distribution amount for each position in the plate thickness direction. Method.
前記最終値算出工程は、前記板厚方向における各位置ごとに、前記算出された仮面内応力から、前記決定された配分量を引き算することにより、前記算出された仮面内応力を補正する請求項1に記載の応力解析方法。   The final value calculating step corrects the calculated in-plane stress by subtracting the determined distribution amount from the calculated in-surface stress for each position in the plate thickness direction. 2. The stress analysis method according to 1. 前記配分量決定工程は、前記算出された断面力増分が前記複数の位置にそれぞれ互いに実質的に均等に配分されるように前記配分量を決定する請求項1または2に記載の応力解析方法。   3. The stress analysis method according to claim 1, wherein in the distribution amount determination step, the distribution amount is determined such that the calculated cross-sectional force increments are distributed substantially evenly to the plurality of positions, respectively. 前記配分量決定工程は、前記板厚方向における位置に依存しないように前記配分量を決定する請求項1ないし3のいずれかに記載の応力解析方法。   The stress analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the distribution amount determination step determines the distribution amount so as not to depend on a position in the plate thickness direction. 前記断面力増分算出工程は、前記応力分布関数を前記板厚方向における位置に関して実質的に積分することにより、前記断面力増分を算出する請求項1ないし4のいずれかに記載の応力解析方法。   The stress analysis method according to claim 1, wherein the cross-sectional force increment calculating step calculates the cross-sectional force increment by substantially integrating the stress distribution function with respect to a position in the plate thickness direction. 前記プレス成形は、前記板材の曲げ半径R[mm]をその板材の板厚t[mm]で割り算して得られる曲げ指標が3より小さい条件で実施される請求項1ないし5のいずれかに記載の応力解析方法。   6. The press molding is performed according to any one of claims 1 to 5, wherein a bending index obtained by dividing a bending radius R [mm] of the plate material by a plate thickness t [mm] of the plate material is smaller than 3. The stress analysis method described. 前記プレス成形は、厚板成形とヘミング加工とハット曲げ加工との少なくとも一つを含む請求項1ないし6のいずれかに記載の応力解析方法。   The stress analysis method according to claim 1, wherein the press forming includes at least one of thick plate forming, hemming, and hat bending. 請求項1ないし7のいずれかに記載の方法を実施するためにコンピュータにより実行されるプログラム。   A program executed by a computer to perform the method according to claim 1. 請求項8に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。   The recording medium which recorded the program of Claim 8 so that computer reading was possible.
JP2004345238A 2004-11-30 2004-11-30 Stress analysis method, program, and recording medium Expired - Fee Related JP4371985B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004345238A JP4371985B2 (en) 2004-11-30 2004-11-30 Stress analysis method, program, and recording medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004345238A JP4371985B2 (en) 2004-11-30 2004-11-30 Stress analysis method, program, and recording medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006155254A JP2006155254A (en) 2006-06-15
JP4371985B2 true JP4371985B2 (en) 2009-11-25

Family

ID=36633480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004345238A Expired - Fee Related JP4371985B2 (en) 2004-11-30 2004-11-30 Stress analysis method, program, and recording medium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4371985B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507496C1 (en) * 2010-04-07 2014-02-20 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Method to detect damage, device, program and computer-readable record medium for damage detection
CN107430637A (en) * 2015-03-05 2017-12-01 株式会社神户制钢所 Residual stress estimates method and residual stress estimating device
KR20200015711A (en) * 2017-07-20 2020-02-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Evaluation method of deformation limit, shear prediction method and design method of press die in shearing surface of metal plate

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4814851B2 (en) * 2007-09-07 2011-11-16 新日本製鐵株式会社 Estimation method of stretch flange crack in thin plate press forming simulation
JP5419284B2 (en) * 2010-02-04 2014-02-19 国立大学法人北海道大学 Method and apparatus for generating springback expected shape of press mold
JP5427134B2 (en) * 2010-07-16 2014-02-26 株式会社豊田中央研究所 Hit analysis method, program, storage medium, and hit analysis device
JP5445381B2 (en) * 2010-07-30 2014-03-19 新日鐵住金株式会社 Method and apparatus for predicting bending fracture of material, program, and recording medium
JP5875255B2 (en) * 2011-06-01 2016-03-02 新日鐵住金株式会社 Cylindrical deep drawing molding simulation method, apparatus and program
JP5866892B2 (en) * 2011-09-06 2016-02-24 Jfeスチール株式会社 Stress-strain relationship evaluation method and springback amount prediction method
JP5928476B2 (en) 2011-10-18 2016-06-01 株式会社村田製作所 LIGHT EMITTING ELEMENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIGHT EMITTING DEVICE
JP5472518B1 (en) * 2012-11-19 2014-04-16 Jfeスチール株式会社 Method for determining limit strain of stretch flange and method for determining press forming possibility
KR102345288B1 (en) * 2017-09-26 2021-12-29 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Methods for evaluating deformation limits, predicting cracks and designing press molds
CN113453818B (en) * 2019-02-26 2023-11-28 杰富意钢铁株式会社 Method for evaluating bending crack, system therefor, and method for manufacturing press-formed part
CN112058961B (en) * 2020-08-20 2022-02-11 中国商用飞机有限责任公司 Method, apparatus and medium for roll forming of monolithic wall panels
CN112417714B (en) * 2020-10-14 2023-08-01 沈阳鼓风机集团股份有限公司 Analysis method, device and equipment for compressor section partition plate
CN116989733A (en) * 2023-06-29 2023-11-03 中国人民解放军海军工程大学 Method for monitoring deformation and rigid displacement of complex floating raft structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507496C1 (en) * 2010-04-07 2014-02-20 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Method to detect damage, device, program and computer-readable record medium for damage detection
CN107430637A (en) * 2015-03-05 2017-12-01 株式会社神户制钢所 Residual stress estimates method and residual stress estimating device
KR20200015711A (en) * 2017-07-20 2020-02-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Evaluation method of deformation limit, shear prediction method and design method of press die in shearing surface of metal plate
KR102271009B1 (en) 2017-07-20 2021-06-29 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Evaluation method of deformation limit in shearing surface of metal plate, crack prediction method, and design method of press mold

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006155254A (en) 2006-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4371985B2 (en) Stress analysis method, program, and recording medium
JP4410833B2 (en) Springback generation cause analysis method, apparatus, program and recording medium
Xu et al. Topology optimization of die weight reduction for high-strength sheet metal stamping
Trzepieciński et al. Investigation of anisotropy problems in sheet metal forming using finite element method
JP3978377B2 (en) Molding simulation analysis method
Fan et al. 3D finite element simulation of deep drawing with damage development
Mole et al. A 3D forming tool optimisation method considering springback and thinning compensation
CN102395973A (en) Molding simulation method, molding simulation device, molding simulation program, and recording medium therefor
KR102030213B1 (en) System and method for prediction of snap-through buckling of formed steel sheet panels
Wu et al. Constitutive equations based on non-associated flow rule for the analysis of forming of anisotropic sheet metals
US6009378A (en) Method of applying an anisotropic hardening rule of plasticity to sheet metal forming processes
Huang et al. A new approach to solve key issues in multi-step inverse finite-element method in sheet metal stamping
JP6619278B2 (en) Drawing press molding die analysis model generation system and program, and drawing press molding analysis system
Wang et al. Structural topology optimization of a stamping die made from high-strength steel sheet metal based on load mapping
Peng et al. Comparison of material models for spring back prediction in an automotive panel using finite element method
Azaouzi et al. An heuristic optimization algorithm for the blank shape design of high precision metallic parts obtained by a particular stamping process
JP4313890B2 (en) Springback amount prediction method
Tang et al. Optimization of drawbead design in sheet forming using one step finite element method coupled with response surface methodology
Silva et al. Stamping of automotive components: a numerical and experimental investigation
Schmaltz et al. Material parameter identification utilizing optical full-field strain measurement and digital image correlation
Firat et al. A FE technique to improve the accuracy of drawbead models and verification with channel drawing experiments of a high-strength steel
JP4987789B2 (en) Press forming method
JP5462201B2 (en) Molding analysis method, molding analysis apparatus, program, and storage medium
JP5389841B2 (en) Springback analysis method, springback analysis device, program, and storage medium
Corrado et al. Methods of influence coefficients to evaluate stress and deviation distributions of parts under operating conditions-a review

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090616

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090715

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: 20090825

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: 20090901

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120911

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120911

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120911

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130911

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees