JP6287665B2 - Method and apparatus for predicting ductile brittle fracture characteristics of thin steel plate members, and program and recording medium therefor - Google Patents
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本発明は、薄鋼板からなる部材を対象とした延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for predicting ductile brittle fracture characteristics for a member made of a thin steel plate, a program, and a recording medium.
近時では、自動車分野等における車体の軽量化のニーズが高まっており、これに応えるべく、薄鋼板におけるハイテン(High Tensile Strength Steel)化が進行している。 Recently, there is an increasing need for weight reduction of the vehicle body in the automobile field and the like, and in order to meet this demand, high tensile strength steel (steel plate) has been made.
一般的に、鉄(Fe)に代表される体心立方格子構造の金属(bcc金属)では、延性破壊と脆性破壊の2種類の破壊が生じることが知られている。
通常の軟鋼板では、延性破壊で破断が生じる。これに対してハイテンでは、その高い変形抵抗に起因して、延性破壊だけではなく脆性破壊で破断が生じる可能性が高まる。
In general, it is known that a metal having a body-centered cubic lattice structure represented by iron (Fe) (bcc metal) causes two types of fracture, ductile fracture and brittle fracture.
In a normal mild steel sheet, fracture occurs due to ductile fracture. On the other hand, high tensile strength increases the possibility of breakage due to brittle fracture as well as ductile fracture due to its high deformation resistance.
脆性破壊は、亀裂進展時の吸収エネルギーが延性破壊の場合と比べて少ない等の特徴がある。そのため、薄鋼板における脆性破壊し易さについて定量的に評価する必要がある。
しかしながら従来では、薄鋼板からなる部材の脆性破壊特性について定量的に評価する技術が未だ確立していないという現況にある。
Brittle fracture is characterized in that the absorbed energy at the time of crack propagation is less than that in the case of ductile fracture. Therefore, it is necessary to evaluate quantitatively about the brittle fracture easiness in a thin steel plate.
However, conventionally, a technology for quantitatively evaluating the brittle fracture characteristics of a member made of a thin steel sheet has not yet been established.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、自動車車体や鉄道車体等に使用される薄鋼板からなる部材について、その脆性破壊特性に関する定量的な評価を容易且つ正確に行うことを可能とする信頼性の高い薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is easy to accurately and quantitatively evaluate the brittle fracture characteristics of a member made of a thin steel plate used for an automobile body or a railway car body. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for predicting ductile brittle fracture characteristics of a highly reliable thin steel plate member, a program, and a recording medium.
本発明の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法は、薄鋼板製部材を対象とした脆性破壊特性の予測方法であって、前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を破断変位、吸収エネルギーまたは脆性破面率から選定するステップと、前記評価項目に対応する薄鋼板の破壊特性カーブを参照するステップと、前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力三軸度を取得するステップと、前記破壊特性カーブ及び前記応力三軸度を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を予測するステップとを含む。 The method for predicting ductile brittle fracture characteristics of a thin steel sheet member according to the present invention is a method for predicting brittle fracture characteristics intended for a thin steel sheet member, wherein the evaluation item of brittle fracture in the thin steel sheet member is a fracture displacement, A step of selecting from absorbed energy or a brittle fracture surface ratio, a step of referring to a fracture characteristic curve of a thin steel plate corresponding to the evaluation item, and a step of obtaining a stress triaxiality at the time of fracture of the thin steel plate member Predicting the brittle fracture characteristics of the steel sheet member using the fracture characteristic curve and the stress triaxiality .
本発明の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置は、薄鋼板製部材を対象とした脆性破壊特性の予測装置であって、前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を破断変位、吸収エネルギーまたは脆性破面率から選定する評価項目入力部と、前記評価項目に関する薄鋼板の破壊特性カーブをデータとして保存している記憶部と、前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力三軸度を取得する応力三軸度算出部と、前記破壊特性カーブ及び前記応力三軸度を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を算出する算出部とを含む。 The predictive apparatus for ductile brittle fracture characteristics of a thin steel sheet member of the present invention is a predictive apparatus for brittle fracture characteristics intended for a thin steel sheet member, and the evaluation item of brittle fracture in the thin steel sheet member is a fracture displacement, an evaluation item input unit for selecting from the absorption energy or brittle fracture rate, and the evaluation Save and has the storage unit destruction characteristic curve of the thin steel sheet as the data about an item, said stress triaxial at break equivalent time of the thin steel member and stress three Jikudo calculating unit for obtaining a degree, with the fracture characteristic curve and the stress three Jikudo, and a calculator for calculating the brittle fracture properties of the thin steel member.
本発明のプログラムは、薄鋼板製部材を対象とした延性脆性破壊特性を予測するプログラムであって、前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を破断変位、吸収エネルギーまたは脆性破面率から選定する手順と、前記評価項目に対応する薄鋼板の破壊特性カーブを参照する手順と、前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力三軸度を取得する手順と、前記破壊特性カーブ及び前記応力三軸度を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を予測する手順とをコンピュータに実行させるためのものである。 The program of the present invention is a program for predicting ductile brittle fracture characteristics for thin steel sheet members , and selects an evaluation item of brittle fracture in the thin steel sheet members from fracture displacement, absorbed energy or brittle fracture surface ratio A procedure for referring to a fracture characteristic curve of the thin steel plate corresponding to the evaluation item, a procedure for obtaining a stress triaxiality at the time of the fracture of the thin steel plate member, the fracture characteristic curve and the stress three This is for causing a computer to execute a procedure for predicting the brittle fracture characteristics of the thin steel plate member using the axial degree .
本発明によれば、自動車車体や鉄道車体等に使用される薄鋼板製部材について、その脆性破壊特性の予測を容易且つ正確に行うことが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to predict the brittle fracture characteristic easily and correctly about the member made from a thin steel plate used for a motor vehicle body, a railway vehicle body, etc.
以下、薄鋼板製部材を対象とした延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a method and apparatus for predicting ductile brittle fracture characteristics, a program, and a recording medium for thin steel plate members will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測方法をステップ順に示すフロー図である。図2は、第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測方法において、破壊特性カーブを取得する方法をステップ順に示すフロー図である。
図3は、第1の実施形態において用いる薄鋼板製部材を示す模式図である。ここで薄鋼板には、引張強さが1180MPa級の板厚1.2mmのものを用いた。部材としては図2(a)に示すように、900mm×125.3mmのサイズで図示のハット形状のものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart showing a method for predicting ductile brittle fracture characteristics according to the first embodiment in order of steps. FIG. 2 is a flowchart showing a method of acquiring a fracture characteristic curve in the order of steps in the method for predicting ductile brittle fracture characteristics according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view showing a thin steel plate member used in the first embodiment. Here, a thin steel plate having a tensile strength of 1180 MPa class and a thickness of 1.2 mm was used. As shown in FIG. 2A, the member is a hat-shaped member having a size of 900 mm × 125.3 mm.
第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測方法について、図1を用いて説明する。
先ず、薄鋼板製部材を対象に評価項目として脆性破面率を選定する(ステップS1)。なお、脆性破面率の定義については後述する。
A method for predicting ductile brittle fracture characteristics according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, a brittle fracture surface ratio is selected as an evaluation item for a thin steel plate member (step S1). The definition of the brittle fracture surface ratio will be described later.
続いて、使用する薄鋼板の破壊特性カーブをデータベースから参照する(ステップS2)。
ここで言うデータベースは、例えば、後述のステップS11及びステップS12に示される引張り試験により、各種試験片形状または試験温度条件の下で試験した結果から求めることができるデータを格納したデータベースである。ここで、破断特性カーブは、図4に示すように、評価項目と、応力歪状態の代表値である応力三軸度との関係を示す特性曲線である。ここでは、脆性破面率と応力三軸度との関係を参照する。
Subsequently, the fracture characteristic curve of the thin steel sheet to be used is referred from the database (step S2).
The database referred to here is, for example, a database storing data that can be obtained from results of testing under various test piece shapes or test temperature conditions by a tensile test shown in Step S11 and Step S12 described later. Here, as shown in FIG. 4, the breaking characteristic curve is a characteristic curve showing the relationship between the evaluation item and the stress triaxiality which is a representative value of the stress strain state. Here, the relationship between the brittle fracture surface ratio and the stress triaxiality is referred to.
続いて、薄鋼板製部材の衝突解析による破断想定部の応力歪状態を算出する(ステップS3)。
ここでは、衝撃3点曲げ試験のシミュレーションを行う。シミュレーションの条件は、図3(b)に示すように、供試材との衝突面に曲率半径60mm(R60)の円柱形状を持つ質量400kgの重りを用い、初速4.4m/sで供試材に対して落下させる。シミュレーションにより部材に曲げ変位が与えられた場合の、破断想定部の応力歪状態、具体的には応力三軸度を算出し、曲げ変位と応力三軸度との関係を得る。得られた関係を図5に示す。
Subsequently, the stress strain state of the assumed fracture portion by the collision analysis of the thin steel plate member is calculated (step S3).
Here, a simulation of an impact three-point bending test is performed. As shown in FIG. 3 (b), the simulation conditions were as follows: a weight of 400 kg having a cylindrical shape with a radius of curvature of 60 mm (R60) was used on the collision surface with the specimen, and the specimen was tested at an initial speed of 4.4 m / s. Drop against material. When a bending displacement is given to the member by simulation, the stress strain state of the assumed fracture portion, specifically, the stress triaxiality is calculated, and the relationship between the bending displacement and the stress triaxiality is obtained. The relationship obtained is shown in FIG.
続いて、薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性を予測する(ステップS4)。
薄鋼板の破壊特性カーブを用いて、図6に示すように、部材の延性脆性破壊特性、具体的には曲げ変位と脆性破面率の関係を予測する。この曲げ変位と脆性破面率との関係を用いることで、薄鋼板製部材が破壊を起こす曲げ変位を想定すれば、その部位の脆性破面率を予測することができる。
Subsequently, the ductile brittle fracture characteristics of the thin steel plate member are predicted (step S4).
Using the fracture characteristic curve of the thin steel sheet, as shown in FIG. 6, the ductile brittle fracture characteristic of the member, specifically, the relationship between the bending displacement and the brittle fracture surface ratio is predicted. By using the relationship between the bending displacement and the brittle fracture surface ratio, assuming the bending displacement that causes the thin steel plate member to break, the brittle fracture surface ratio at that portion can be predicted.
上記の薄鋼板を用いた部材の衝撃3点曲げ試験を実施したところ、破壊を生じる曲げ変位は約160mmであり、破断部位の脆性破面率は50%であった。図6によれば、曲げ変位が160mmの時の脆性破面率も約50%であり、本発明の有効性が確認された。 When the impact three-point bending test of the member using the above-described thin steel plate was performed, the bending displacement causing the fracture was about 160 mm, and the brittle fracture surface ratio at the fractured portion was 50%. According to FIG. 6, the brittle fracture surface ratio when the bending displacement is 160 mm is also about 50%, confirming the effectiveness of the present invention.
以下、第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測方法において用いる破壊特性カーブを取得する方法について、図2を用いて説明する。 Hereinafter, a method for obtaining a fracture characteristic curve used in the ductile brittle fracture property prediction method according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
破断特性カーブの取得は、以下の手順で行う。先ず、各試験片を用いて引張試験を行う(ステップS1)。ここでは、図7に例示するような複数の試験片を用いる。
図7(a)〜(c)にはUノッチの試験片11〜13を、(d)にはVノッチの試験片14を示す。試験片11〜14は、それぞれ短冊状とされており、引張強さが590N/mm2以上(且つ、作製技術上の制約を考慮して例えば3000N/mm2以下)の冷延材で形成された薄鋼板である。試験片11〜14は、長手方向の両辺(両端)に所定の曲率の切欠部が形成されており、夫々の切欠部間の距離が同一とされている。
なお、前記冷延材で形成された薄鋼板の代わりに、ホットスタンプ後のホットスタンプ鋼板にも適用可能である。
The fracture characteristic curve is acquired according to the following procedure. First, a tensile test is performed using each test piece (step S1). Here, a plurality of test pieces as exemplified in FIG. 7 are used.
7A to 7C show U-notch test pieces 11 to 13, and FIG. 7D shows a V-notch test piece 14. Each of the test pieces 11 to 14 is formed in a strip shape, and is formed of a cold-rolled material having a tensile strength of 590 N / mm 2 or more (and 3000 N / mm 2 or less, for example, in consideration of manufacturing technology restrictions). Thin steel plate. The test pieces 11 to 14 have notches having a predetermined curvature on both sides (both ends) in the longitudinal direction, and the distances between the notches are the same.
In addition, it can apply also to the hot stamped steel plate after hot stamping instead of the thin steel plate formed with the said cold-rolled material.
試験片11は、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が30mmである一対の切欠部11a,11bが形成されており、切欠部11a,11b間の距離が12.5mmとされたものである。
試験片12は、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が5mmである一対の切欠部12a,12bが形成されており、切欠部12a,12b間の距離が12.5mmとされたものである。
試験片13は、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が0.5mmである一対の切欠部13a,13bが形成されており、切欠部13a,13b間の距離が12.5mmとされたものである。
試験片14は、長手方向の各辺に一対の第1切欠部14a1,14b1が形成され、第1切欠部14a1,14b1の中央部位にVノッチとして曲率半径が0.25mmである一対の第2切欠部14a2,14b2が形成されており、第2切欠部14a2,14b2間の距離が12.5mmとされたものである。
The test piece 11 has a pair of notches 11a and 11b having a radius of curvature of 30 mm as U-notches on each side in the longitudinal direction, and the distance between the notches 11a and 11b is 12.5 mm. is there.
The test piece 12 is formed with a pair of notches 12a and 12b having a curvature radius of 5 mm as U-notches on each side in the longitudinal direction, and the distance between the notches 12a and 12b is 12.5 mm. is there.
The test piece 13 is formed with a pair of notches 13a and 13b having a radius of curvature of 0.5 mm as U-notches on each side in the longitudinal direction, and the distance between the notches 13a and 13b is 12.5 mm. Is.
The test piece 14 is formed with a pair of first notches 14a1 and 14b1 on each side in the longitudinal direction, and a pair of second notches having a curvature radius of 0.25 mm as a V-notch in the central portion of the first notches 14a1 and 14b1. Notches 14a2 and 14b2 are formed, and the distance between the second notches 14a2 and 14b2 is 12.5 mm.
なお、本実施形態の比較例として、図7の各図の試験片と切欠部間の距離を変えた試験片を用意し、本実施形態と同様に引張試験を行う。図8(a),(b)にUノッチの試験片21,22を示す。
試験片21は、比較例1に係るものであり、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が5mmである一対の切欠部21a,21bが形成されており、切欠部21a,21b間の距離が15mmとされたものである。
試験片22は、比較例2に係るものであり、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が5mmである一対の切欠部22a,22bが形成されており、切欠部22a,22b間の距離が10mmとされたものである。
In addition, as a comparative example of this embodiment, a test piece in which the distance between the test piece and the notch in each drawing of FIG. 8A and 8B show U-notch test pieces 21 and 22, respectively.
The test piece 21 relates to Comparative Example 1, and a pair of notches 21a and 21b having a curvature radius of 5 mm are formed as U-notches on each side in the longitudinal direction, and the distance between the notches 21a and 21b. Is 15 mm.
The test piece 22 relates to Comparative Example 2, and a pair of notches 22a and 22b having a curvature radius of 5 mm are formed as U-notches on each side in the longitudinal direction, and the distance between the notches 22a and 22b. Is 10 mm.
ステップS1では、各試験片について、イントロン型引張試験機を用いて引張試験を行う。例えば、試験片11〜14,21〜22の各々について、引張試験の各条件を以下のように設定する。クロスヘッド速度は、JISで規定された範囲内の速度、例えば3mm/分とする。雰囲気温度は、−120℃程度〜200℃程度、好ましくは対象とする薄鋼板の使用環境における温度である−60℃程度〜80℃程度、例えば室温(25℃)とする。 In step S1, each test piece is subjected to a tensile test using an intron type tensile tester. For example, each condition of the tensile test is set as follows for each of the test pieces 11 to 14 and 21 to 22. The crosshead speed is set to a speed within a range defined by JIS, for example, 3 mm / min. The ambient temperature is about −120 ° C. to about 200 ° C., preferably about −60 ° C. to about 80 ° C., for example, room temperature (25 ° C.), which is the temperature in the usage environment of the target thin steel sheet.
続いて、各試験片における脆性破壊の評価項目を測定する(ステップS2)。
本実施形態における脆性破壊の評価項目は、破断変位、吸収エネルギー、脆性破面率である。破断変位は、試験片における破断発生箇所の変位量(mm)である。吸収エネルギーは、材料の靭性(粘り強さ)を示す特性値であって、試験片に破断が発生した時に試験片が吸収するエネルギー(Nm)である。脆性破面率は、試験片の破断発生による破断面のうち、脆性破面の持つ面積の割合を%表示した値である。
Subsequently, an evaluation item of brittle fracture in each test piece is measured (step S2).
Evaluation items for brittle fracture in the present embodiment are fracture displacement, absorbed energy, and brittle fracture surface rate. The breaking displacement is a displacement amount (mm) of a break occurrence place in the test piece. The absorbed energy is a characteristic value indicating the toughness (toughness) of the material, and is the energy (Nm) absorbed by the test piece when the test piece breaks. The brittle fracture surface ratio is a value indicating the percentage of the area of the brittle fracture surface in the fracture surface due to the fracture occurrence of the specimen.
具体的には、脆性破面率は、前記の衝撃3点曲げ試験または、後述の引張り試験を所定温度で実施した際に、その試験片に破断面が生じた場合(破壊が生じた場合)、その破断面を観察するためにその試験片を解体する。試験片の破断面全体を実体顕微鏡で観察し、結晶粒がへき開破壊又は粒界破壊したことで輝いて観察される破面を脆性破面として認識し、観察像において破断面全体の面積に占める前記脆性破面の割合を画像解析により100分率で求めた。なお、試験片の破断面における延性破面は、その表面に結晶粒径に比べて十分に小さいディンプルを多数生じる。そのため、実体顕微鏡観察では光沢がほとんどなく観察され、前記脆性破面と区別できる。試験片に破断面が生じない場合(破壊が生じない場合)は、脆性破面率は0%とした。 Specifically, the brittle fracture surface ratio is determined when the fracture surface is generated in the specimen when the impact three-point bending test or the tensile test described later is performed at a predetermined temperature (when fracture occurs). The specimen is disassembled to observe the fracture surface. Observe the entire fracture surface of the specimen with a stereomicroscope, and recognize the fracture surface that is shining as a result of cleavage or cleavage at the grain boundary as a brittle fracture surface, and occupy the entire fracture surface area in the observed image. The ratio of the brittle fracture surface was determined by image analysis at 100 minutes. Note that the ductile fracture surface on the fracture surface of the test piece generates a large number of dimples sufficiently smaller than the crystal grain size on the surface. For this reason, there is almost no gloss when observed with a stereoscopic microscope, and it can be distinguished from the brittle fracture surface. When the fracture surface did not occur in the test piece (when fracture did not occur), the brittle fracture surface ratio was 0%.
ステップS2では、各試験片について、ステップS1で行った引張試験の結果に基づいて、破断変位、吸収エネルギー、及び脆性破面率をそれぞれ測定する。
破断変位、吸収エネルギー、及び脆性破面率の具体的な測定結果の一例を以下の表1に示す。表1では、試験片11〜14,21〜22として引張強さが980MPa級で板厚が1.6mmのもの(A材と言う)について測定した結果を例示する。
In step S2, the fracture displacement, the absorbed energy, and the brittle fracture surface ratio are measured for each test piece based on the result of the tensile test performed in step S1.
An example of specific measurement results of fracture displacement, absorbed energy, and brittle fracture surface ratio is shown in Table 1 below. Table 1 exemplifies the measurement results of test pieces 11 to 14 and 21 to 22 having a tensile strength of 980 MPa and a plate thickness of 1.6 mm (referred to as A material).
続いて、各試験片について、破断相当時における応力歪状態を算出する(ステップS3)。
本実施形態における応力歪状態は、応力三軸度である。応力三軸度の代わりに、或いは応力三軸度と共に、応力歪状態として応力勾配、歪勾配を用いても良い。
応力三軸度は、三軸平均応力(静水圧応力)を相当応力で除したパラメータであって、即ち以下のように定義される。
Subsequently, the stress strain state at the time of fracture is calculated for each test piece (step S3).
The stress strain state in the present embodiment is a triaxial stress. A stress gradient or a strain gradient may be used as the stress strain state instead of the stress triaxiality or together with the stress triaxiality.
The stress triaxiality is a parameter obtained by dividing the triaxial average stress (hydrostatic pressure stress) by the equivalent stress, that is, is defined as follows.
静水圧応力、Misesの相当応力は、それぞれ主応力σ1,σ2,σ3を用いて以下のように表すことができる。 The hydrostatic stress and Mises equivalent stress can be expressed as follows using principal stresses σ 1 , σ 2 , and σ 3 , respectively.
これより、応力三軸度は以下のように表すことができる。 From this, the stress triaxiality can be expressed as follows.
ステップS3では、FEM解析を用いて、各試験片における引張試験のシミュレーションを実行し、例えば図9に示すように、試験片に破断変位が発生した時点における試験片の図中破線で示す中央断面の応力三軸度分布を算出する。中央断面内で最大となる応力三軸度を、その試験片における代表の応力三軸度として導出する。
応力三軸度の具体的な算出結果の一例を以下の表2に示す。
In step S3, a simulation of a tensile test in each test piece is performed using FEM analysis. For example, as shown in FIG. 9, a central cross section indicated by a broken line in the drawing of the test piece at the time when fracture displacement occurs in the test piece. The stress triaxiality distribution is calculated. The maximum stress triaxiality in the central section is derived as the representative stress triaxiality in the specimen.
An example of a specific calculation result of the stress triaxiality is shown in Table 2 below.
続いて、各試験片について、応力歪状態と評価項目との関係を算出する(ステップS4)。
具体例として、試験片11〜14,21〜22について算出した結果を図4に示す。図4では、応力三軸度と吸収エネルギーとの相関関係を(a)に、応力三軸度と脆性破面率との相関関係を(b)にそれぞれ例示する。
Subsequently, the relationship between the stress strain state and the evaluation item is calculated for each test piece (step S4).
As a specific example, the result calculated about the test pieces 11-14 and 21-22 is shown in FIG. In FIG. 4, (a) illustrates the correlation between the stress triaxiality and the absorbed energy, and (b) illustrates the correlation between the stress triaxiality and the brittle fracture surface ratio.
図4(a)〜(b)の各図に示すように、各試験片の結果ごとにプロットをとることにより、上記の各相関関係として、破壊特性カーブが一意に定まる。これにより、複数の形状の試験片における材料特性を統一的に評価することができる。 As shown in FIGS. 4A to 4B, by plotting each test piece result, a destructive characteristic curve is uniquely determined as each of the above correlations. Thereby, the material characteristic in the test piece of a some shape can be evaluated uniformly.
本実施形態の比較例1として試験片21について、比較例2として試験片22について、それぞれ算出した結果を併せて図4に示す。比較例1,2では、図4(a)〜(b)のいずれにおいても、試験片11〜14,21〜22で規定された材料特性曲線から外れた値を示している。これは、1つの材料特性曲線を正確に得るには、各試験片における一対の切欠部間の距離を同一とする必要があることを示唆している。
以上の手順により、薄鋼板の破断特性カーブを取得することができる。
FIG. 4 shows the calculated results for the test piece 21 as the comparative example 1 and the test piece 22 as the comparative example 2 of the present embodiment. In Comparative Examples 1 and 2, in any of FIGS. 4A to 4B, values deviating from the material characteristic curves defined by the test pieces 11 to 14 and 21 to 22 are shown. This suggests that the distance between the pair of notches in each test piece needs to be the same in order to accurately obtain one material characteristic curve.
By the above procedure, the fracture characteristic curve of the thin steel sheet can be obtained.
図10は、第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測装置を示すブロック図である。
本実施形態による延性脆性破壊特性の予測装置は、薄鋼板製部材の評価項目入力部31と、薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32と、応力歪状態算出部33と、脆性破壊特性算出部34と、制御部35とを備えて構成される。
FIG. 10 is a block diagram showing a predicting apparatus for ductile brittle fracture characteristics according to the first embodiment.
The ductile brittle fracture property prediction apparatus according to the present embodiment includes an evaluation
薄鋼板製部材の評価項目入力部31は、薄鋼板製部材が破壊する部分での評価項目を入力するものである。すなわち評価項目入力部は、部材が破壊する部分での脆性破面率または吸収エネルギーのいずれかを入力する。
薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32は、評価項目である脆性破面率または吸収エネルギーと、応力歪状態の代表値である応力三軸度の関係である破壊特性カーブを各種の薄鋼板ごとに記憶している。
The evaluation
The thin steel sheet fracture characteristic
応力歪状態算出部33は、部材に荷重が作用する場合の応力歪状態を算出する。例えばFEM解析を用いて、各部材の構造解析シミュレーションを実行し、破断想定部の応力三軸度分布を算出する。応力歪状態は特定条件(荷重まはた変位)での応力三軸度、あるいは荷重または変位と応力三軸度の関係として算出される。
The stress strain
脆性破壊特性算出部34は、破壊特性カーブ及び部材の応力歪状態を用いて脆性破壊特性を算出する。具体的には、部材の特定条件での評価項目の値、若しくは部材の荷重または変位と評価項目の値の関係を算出する。
The brittle fracture
制御部35は、薄鋼板製部材の評価項目入力部31、薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32、応力歪状態算出部33、及び脆性破壊特性算出部34を含む当該装置の各構成要素の動作を制御するものである。制御部35は、制御用プログラムを動作させるための中央処理装置(CPU)と、データを格納するための補助記憶装置とを備えている。
The
以上説明したように、本実施形態によれば、自動車車体や鉄道車体等に使用される薄鋼板について、その脆性破壊に関する材料特性の定量的な評価を容易且つ正確に行うことが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily and accurately perform quantitative evaluation of material properties related to brittle fracture of thin steel plates used for automobile bodies, railway bodies, and the like.
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態による脆性破壊部材の脆性破壊特性の予測装置の各構成要素(図10の薄鋼板製部材の評価項目入力部31、薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32、応力歪状態算出部33、脆性破壊特性算出部34、制御部35等)の機能は、コンピュータのRAMやROM等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、第1の実施形態による各ステップは、コンピュータのRAMやROM等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本実施形態に含まれる。
(Second Embodiment)
Each component of the apparatus for predicting brittle fracture characteristics of the brittle fracture member according to the first embodiment described above (evaluation
具体的に、上記のプログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。上記のプログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、上記のプログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。 Specifically, the above program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM, or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the program, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, and the like can be used in addition to the CD-ROM. On the other hand, a communication medium in a computer network system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used as the program transmission medium. Here, the computer network is a WAN such as a LAN or the Internet, a wireless communication network, or the like, and the communication medium is a wired line such as an optical fiber or a wireless line.
また、本実施形態に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより第1の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して第1の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて第1の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。 Further, the program included in the present embodiment is not limited to the one in which the function of the first embodiment is realized by the computer executing the supplied program. For example, when the function of the first embodiment is realized in cooperation with an OS (operating system) running on a computer or other application software, the program is included in this embodiment. . Further, when all or part of the processing of the supplied program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the functions of the first embodiment are realized, such a program is included in this embodiment. It is
例えば、図11は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図13において、1200はCPU1201を備えたパーソナルコンピュータ(PC)である。PC1200は、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ(FD)1212より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このPC1200は、システムバス1204に接続される各デバイスを総括的に制御する。
For example, FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a personal user terminal device. In FIG. 13,
PC1200のCPU1201、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶されたプログラムにより、第1の実施形態の図1におけるステップS1〜S4の手順等が実現される。
By the program stored in the
1203はRAMであり、CPU1201の主メモリ、ワークエリア等として機能する。1205はキーボードコントローラ(KBC)であり、キーボード(KB)1209や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
1206はCRTコントローラ(CRTC)であり、CRTディスプレイ(CRT)1210の表示を制御する。1207はディスクコントローラ(DKC)である。DKC1207は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク(HD)1211、及びフレキシブルディスク(FD)1212とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、パソコンのハードやソフトの実行(動作)を開始する起動プログラムである。
1208はネットワーク・インターフェースカード(NIC)であり、LAN1220を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のPCと双方向のデータのやり取りを行う。
なお、パーソナルユーザ端末装置を用いる代わりに、材料特性取得装置に特化された所定の計算機等を用いても良い。
Instead of using a personal user terminal device, a predetermined computer specialized for the material property acquisition device may be used.
11〜14,21〜22 試験片
11a,11b,12a,12b,13a,13b,21a,21b,22a,22b 切欠部
14a1,14b1 第1切欠部
14a2,14b2 第2切欠部
31 評価項目入力部
32 破壊特性カーブ記憶部
33 応力歪状態算出部
34 脆性破壊特性算出部
35 制御部
11-14, 21-22 Test piece 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 21a, 21b, 22a, 22b Notch part 14a1, 14b1 First notch part 14a2, 14b2
Claims (16)
前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を破断変位、吸収エネルギーまたは脆性破面率から選定するステップと、
前記評価項目に対応する薄鋼板の破壊特性カーブを参照するステップと、
前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力三軸度を取得するステップと、
前記破壊特性カーブ及び前記応力三軸度を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を予測するステップと
を含むことを特徴とする薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。 A method for predicting brittle fracture characteristics for thin steel sheet members,
Selecting an evaluation item of brittle fracture in the thin steel plate member from fracture displacement, absorbed energy or brittle fracture surface ratio ;
Referring to the fracture characteristic curve of the thin steel sheet corresponding to the evaluation item;
Obtaining a stress triaxiality at the time of fracture of the steel sheet member;
Predicting the brittle fracture characteristics of the sheet steel member using the fracture characteristic curve and the stress triaxiality . The method for predicting ductile brittle fracture characteristics of a sheet steel member.
前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を破断変位、吸収エネルギーまたは脆性破面率から選定する評価項目入力部と、
前記評価項目に関する薄鋼板の破壊特性カーブをデータとして保存している記憶部と、
前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力三軸度を取得する応力三軸度算出部と、
前記破壊特性カーブ及び前記応力三軸度を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を算出する算出部と
を含むことを特徴とする薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。 A device for predicting brittle fracture characteristics for thin steel plate members,
An evaluation item input unit for selecting an evaluation item of brittle fracture in the thin steel plate member from fracture displacement, absorbed energy or brittle fracture surface ratio ,
A storage unit that stores a fracture characteristic curve of the thin steel sheet related to the evaluation item as data,
A stress triaxiality calculation unit for obtaining a stress triaxiality at the time of fracture of the steel sheet member;
A calculation unit for calculating the brittle fracture characteristics of the thin steel plate member using the fracture characteristic curve and the stress triaxiality, and a predicting apparatus for ductile brittle fracture characteristics of the thin steel plate member.
前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を破断変位、吸収エネルギーまたは脆性破面率から選定する手順と、
前記評価項目に対応する薄鋼板の破壊特性カーブを参照する手順と、
前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力三軸度を取得する手順と、
前記破壊特性カーブ及び前記応力三軸度を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を予測する手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for predicting ductile brittle fracture characteristics for thin steel sheet members,
A procedure for selecting an evaluation item of brittle fracture in the thin steel plate member from fracture displacement, absorbed energy or brittle fracture surface ratio ,
A procedure for referring to a fracture characteristic curve of a thin steel plate corresponding to the evaluation item,
A procedure for obtaining the stress triaxiality at the time of the fracture of the steel sheet member,
A program for causing a computer to execute a procedure for predicting the brittle fracture characteristics of the thin steel plate member using the fracture characteristic curve and the stress triaxiality .
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