JPH07236923A - Simulation method for forming plate - Google Patents

Simulation method for forming plate

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Publication number
JPH07236923A
JPH07236923A JP5495894A JP5495894A JPH07236923A JP H07236923 A JPH07236923 A JP H07236923A JP 5495894 A JP5495894 A JP 5495894A JP 5495894 A JP5495894 A JP 5495894A JP H07236923 A JPH07236923 A JP H07236923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
die
force
contact
contact area
time step
Prior art date
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Pending
Application number
JP5495894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeharu Nagai
重治 永井
Yasutaka Okazaki
康隆 岡崎
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5495894A priority Critical patent/JPH07236923A/en
Publication of JPH07236923A publication Critical patent/JPH07236923A/en
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    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Abstract

PURPOSE:To provide a simulation method for forming a plate, in which a die holding force can be taken into consideration through a simple calculation, in a finite-element analysis for a plate forming. CONSTITUTION:In a present time step, a contact discrimination is carried out between a base material 1 and a wrinkle holding die 4 by S210; a die holding pressure is determined from the contact area obtained in the conditions of the contact discrimination and from a specific wrinkle holding force by S215; a nodal contact force imparting to each contact nodal point is determined by S240; and a finite element analysis is performed by using these results as boundary conditions in the following time step.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、板材の塑性変形過程
を数値シミュレーションする方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for numerically simulating a plastic deformation process of a plate material.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、図21は多工程絞り加工の第1
工程を、図22は続く第2工程を示したものであり、こ
れらの図は、しわ押え金型4とダイ3とのクリアランス
0を一定とする方式で、有限要素法解析したものであ
る。
2. Description of the Related Art For example, FIG. 21 shows a first multi-step drawing process.
FIG. 22 shows a second step which follows, and these figures are obtained by finite element method analysis by a method in which the clearance C 0 between the wrinkle holding die 4 and the die 3 is kept constant. .

【0003】図20のフローチャートに有限要素解析手
順を示す。現在のタイムステップの計算において、まず
S110で剛性マトリックスの作成を行い、作成した剛
性マトリックスを解き、節点速度を求める。次に、S1
20で節点速度からひずみ速度、ひずみ、応力、節点力
等を順次求めていく。更に、S130で節点座標を次の
タイムステップの計算に用いる節点座標に更新し、S1
40で境界条件の変更を行い、次のタイムステップの計
算に移る。これら一連の計算を所定のストロークに達す
るまで繰り返し行う。
The finite element analysis procedure is shown in the flowchart of FIG. In the calculation of the current time step, first, a stiffness matrix is created in S110, the created stiffness matrix is solved, and the nodal velocity is obtained. Next, S1
At 20, the strain rate, strain, stress, nodal force, etc. are sequentially obtained from the nodal velocity. Further, in S130, the nodal coordinates are updated to the nodal coordinates used for the calculation of the next time step, and S1
The boundary condition is changed at 40, and the calculation of the next time step is started. These series of calculations are repeated until a predetermined stroke is reached.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、しわ押
え金型4とダイ3とのクリアランスC0を一定とする方
式、即ちしわ押え金型に接する表面節点の変位を金型に
沿う形で拘束する方式で有限要素法解析を行うと次のよ
うな2つの問題が生じる。
As described above, the system in which the clearance C 0 between the wrinkle holding die 4 and the die 3 is constant, that is, the displacement of the surface node contacting the wrinkle holding die follows the die. The following two problems occur when the finite element method analysis is performed by the method of restraining by.

【0005】第1の問題としては、図21に示すよう
に、素材1の板厚tが初期板厚t0から増加することに
より、しわ押えの効果が反映されるものの、素材1に加
えられるしわ押え力FはクリアランスC0の大きさに大
きく依存し、成形中で一定とはならないことが挙げられ
る。すなわち、成形初期(図21(a))においては、板
厚tの増加が微小なため、素材1がしわ押え金型4へ加
える反力R、つまり、しわ押え力Fは小さく、成形中期
(図21(b))においては、板厚tの増加により、しわ
押え力Fは大きくなる。更に、成形終期(図21(c))
においては、フランジ部の素材の減少により、再度、し
わ押え力Fは小さくなる。このように、クリアランスC
0を一定とする方式で有限要素法解析を行う場合、しわ
押え力Fが変動することは避けられない。しかしなが
ら、実際の加工では、しわ押え力F0は、油圧力、また
は、バネやウレタン等の弾性変形力で加えられ、一定若
しくは一定の割合で増加する荷重である。従って、しわ
押え金型4とダイ3とのクリアランスC0を一定と仮定
して、有限要素法解析することは実際の現象に反するこ
とになり問題となる。
The first problem is that, as shown in FIG. 21, when the plate thickness t of the material 1 is increased from the initial plate thickness t 0 , the wrinkle holding effect is reflected, but it is added to the material 1. The wrinkle pressing force F depends largely on the size of the clearance C 0 and is not constant during molding. That is, at the initial stage of molding (FIG. 21 (a)), since the increase in the plate thickness t is small, the reaction force R applied to the wrinkle holding die 4 by the material 1, that is, the wrinkle holding force F is small, and the middle stage ( In FIG. 21B, the wrinkle pressing force F increases as the plate thickness t increases. Furthermore, the end of molding (Fig. 21 (c))
In, the wrinkle holding force F becomes smaller again due to the reduction of the material of the flange portion. Thus, the clearance C
When the finite element method analysis is performed by the method of keeping 0 constant, it is inevitable that the wrinkle pressing force F fluctuates. However, in actual processing, the wrinkle pressing force F 0 is a load that is applied by hydraulic pressure or an elastic deformation force of a spring, urethane, or the like and increases at a constant rate or at a constant rate. Therefore, assuming that the clearance C 0 between the wrinkle holding die 4 and the die 3 is constant, the finite element method analysis is contrary to the actual phenomenon and becomes a problem.

【0006】次に第2の問題としては、図22に示すよ
うに、しわ押え金型4とダイ3とのクリアランスC0
一定と仮定すると、第2工程の成形初期でしわ押え金型
4と素材1とが離れしまい、しわ押えの効果が反映され
ない。しかし、実際の加工では、所定のしわ押え力F0
を成形中常に加えるため、解析が実際の現象に反するこ
ととなり問題となる。
As a second problem, as shown in FIG. 22, assuming that the clearance C 0 between the wrinkle holding die 4 and the die 3 is constant, the wrinkle holding die 4 is formed at the initial stage of the second step. And the material 1 are separated from each other, and the effect of pressing the wrinkle is not reflected. However, in actual processing, a predetermined wrinkle pressing force F 0
Since is always added during molding, the analysis goes against the actual phenomenon and becomes a problem.

【0007】この発明は、かかる問題を解決するために
なされたものであり、しわ押え力を考慮した板成形加工
を有限要素法解析する板成形シミュレーション方法を得
ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object thereof is to obtain a plate forming simulation method for performing a finite element method analysis of a plate forming process in consideration of a wrinkle holding force.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の板成形を
有限要素法解析によりシミュレートする方法は、図1の
フローチャートに示すように、金型と各素材表面節点と
の接触の有無を判定するステップ210と、上記判定結
果により金型と素材との接触領域を求め、この接触領域
に加わる金型押え圧力を演算するステップ215と、上
記金型押え圧力を金型と接触している各素材表面節点に
おける節点力に換算するステップ240を有し、上記節
点力を次のタイムステップにおける解析の境界条件に用
いることを特徴とする。
A method for simulating plate forming according to claim 1 by a finite element method analysis determines whether or not there is contact between a die and each material surface node, as shown in the flow chart of FIG. Step 210 for judging, step 215 for calculating a contact area between the die and the material based on the result of the above judgment, and calculating die pressing pressure applied to this contact area, and contacting the die pressing pressure with the die. It is characterized in that it has a step 240 of converting into a nodal force at each material surface nodal point, and uses the nodal force as a boundary condition for analysis at the next time step.

【0009】請求項2記載のシミュレーション方法は、
金型と各素材表面節点(i)との接触の有無を、各節点
(i)が金型から所定の距離D0内に存在するか否かによ
り判定し、上記判定結果により金型と素材との全接触面
積Sを求め、この接触面積Sと所定の押え力F0とから
平均押え圧力(Pe=F0/S)を計算し、この平均押え
圧力Peを金型と接触している各素材表面節点(i)で代
表される接触面積Siを用いて節点力(Gi=Pe×S
i)に換算した後、この節点力Giを次のタイムステッ
プにおける解析の境界条件に用いることを特徴とする。
The simulation method according to claim 2 is
Check whether there is contact between the die and each material surface node (i),
It is determined whether or not (i) is within a predetermined distance D 0 from the mold, and the total contact area S between the mold and the material is obtained from the above determination result. The contact area S and the predetermined pressing force F The average pressing force (Pe = F 0 / S) is calculated from 0 and this average pressing force Pe is calculated by using the contact area Si represented by each material surface node (i) in contact with the mold. (Gi = Pe × S
After being converted into i), this nodal force Gi is used as a boundary condition for analysis in the next time step.

【0010】請求項3記載のシミュレーション方法は、
金型と各素材表面節点(i)との接触の有無を、各節点
(i)が金型から所定の距離D0内に存在するか否かによ
り判定するステップと、上記判定結果により金型と素材
との接触面積を求めるステップと、接触していると判定
した各素材表面節点(i)において、金型からの所定の距
離Diに依存する重みWiを求めるステップと、この重
みWiと、接触している各素材表面節点(i)で代表され
る接触面積Siと、所定の押え力F0を用いて、金型押
え圧力の重み付き平均値(Pwe=F0/(ΣWiS
i))を求めるステップと、各接触表面節点(i)におけ
る金型押え圧力(Pi=WiPwe)を計算するステッ
プと、上記金型押え圧力Piを節点力Giに換算するス
テップを有し、上記節点力Giを次のタイムステップに
おける解析の境界条件に用いることを特徴とする。
The simulation method according to claim 3 is
Check whether there is contact between the die and each material surface node (i),
(i) a step of determining whether or not the die is within a predetermined distance D 0 from the die, a step of determining a contact area between the die and the material based on the determination result, and At the material surface node (i), a step of obtaining a weight Wi depending on a predetermined distance Di from the mold, the weight Wi, and a contact area Si represented by each contacting material surface node (i) , Using a predetermined pressing force F 0 , the weighted average value of the mold pressing pressure (Pwe = F 0 / (ΣWiS
i)), a step of calculating a die pressing pressure (Pi = WiPwe) at each contact surface node (i), and a step of converting the die pressing pressure Pi into a node force Gi. The feature is that the nodal force Gi is used as a boundary condition for analysis in the next time step.

【0011】請求項4記載のシミュレーション方法は、
金型と各素材表面節点(i)との接触の有無を、各節点
(i)が金型から所定の距離D0内に存在するか否かによ
り判定するステップと、前のタイムステップにおける全
接触面積Sbと現在のタイムステップにおける全接触面
積Sとから次のタイムステップにおける全接触面積Sf
を外挿するステップと、この外挿された全接触面積Sf
と所定の押え力F0とから平均しわ押え圧力(Pe=F0
/Sf)を計算するステップと、上記平均押え圧力Pe
を金型と接触している各素材表面節点(i)で代表される
接触面積Siを用いて節点力(Gi=Pe×Si)に換算
するステップを有し、上記節点力Giを次のタイムステ
ップにおける解析の境界条件に用いることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the simulation method,
Check whether there is contact between the die and each material surface node (i),
The next time step is determined from the step of determining whether (i) exists within a predetermined distance D 0 from the mold, and the total contact area Sb in the previous time step and the total contact area S in the current time step. Total contact area Sf
Extrapolating step, and the extrapolated total contact area Sf
And a predetermined pressing force F 0 , the average wrinkle pressing pressure (Pe = F 0
/ Sf) calculation step, and the average pressing pressure Pe
Is converted into a nodal force (Gi = Pe × Si) by using the contact area Si represented by each material surface nodal point (i) in contact with the die, and the nodal force Gi is converted to the next time. It is characterized by being used as a boundary condition for analysis in steps.

【0012】請求項5記載のシミュレーション方法は、
金型と素材表面節点(i)との接触の有無の判定におい
て、金型からの所定の距離D0を、初期板厚t0に対して
0.005t0〜0.015t0としたことを特徴とする。
A simulation method according to claim 5 is
In determining whether or not there is contact between the die and the material surface node (i), a predetermined distance D 0 from the die is set with respect to the initial plate thickness t 0 .
It is characterized in that it is set to 0.005t 0 to 0.015t 0 .

【0013】請求項6記載のシミュレーション方法は、
現在のタイムステップにおける変形計算により金型が素
材から受ける反力Rを計算するステップと、その反力R
と所定の金型押え力F0をもとに、次のタイムステップ
における金型の移動速度を変更するステップを有し、次
のタイムステップでの金型が素材から受ける反力Rを制
御することを特徴とする板成形シミュレーション方法。
According to a sixth aspect of the simulation method,
The step of calculating the reaction force R that the mold receives from the material by the deformation calculation at the current time step, and the reaction force R
And a step of changing the moving speed of the die in the next time step based on the predetermined die pressing force F 0 , and controlling the reaction force R received from the material by the die in the next time step. A plate forming simulation method characterized by the above.

【0014】[0014]

【作用】請求項1記載のシミュレーション方法において
は、金型と素材の接触領域に加わる金型押え圧力を求め
て節点力という境界条件の形で与えることにより、金型
押え圧力を考慮に入れた高精度の有限要素法解析を行う
ことができる。
In the simulation method according to the first aspect, the mold pressing pressure is taken into consideration by obtaining the mold pressing pressure applied to the contact area between the mold and the material and giving it in the form of the boundary condition of nodal force. High-precision finite element method analysis can be performed.

【0015】請求項2記載のシミュレーション方法にお
いては、金型と素材の接触判定及び平均押え圧力Peを
簡単な計算により求めることができ、上記圧力Peを節
点力という境界条件の形で与えることにより、金型押え
圧力を考慮に入れた高精度の有限要素法解析を行うこと
ができる。
In the simulation method according to the second aspect, the contact judgment between the die and the material and the average pressing pressure Pe can be obtained by a simple calculation, and the pressure Pe is given in the form of a boundary condition called a nodal force. , It is possible to perform high-precision finite element method analysis taking into account the mold pressing pressure.

【0016】請求項3記載のシミュレーション方法にお
いては、金型からの所定の距離Diに依存する重みWi
を求め、この重みWiを考慮に入れた金型押え圧力Pi
を計算し節点力に換算することにより、実際の加工状態
に近い金型押え圧力を考慮することができ、高精度の有
限要素法解析を行うことができる。
In the simulation method according to the third aspect, the weight Wi that depends on a predetermined distance Di from the mold is used.
And the die holding pressure Pi taking this weight Wi into consideration.
By calculating and converting into a nodal force, it is possible to consider the die pressing pressure close to the actual working state, and it is possible to perform a highly accurate finite element method analysis.

【0017】請求項4記載のシミュレーション方法にお
いては、次のタイムステップの全接触面積Sfを外挿
し、これに基づいて節点力を換算するので、次のタイム
ステップにおける有限要素法解析が正確になされ、高精
度のシミュレーションが可能となる。
In the simulation method according to the fourth aspect, since the total contact area Sf of the next time step is extrapolated and the nodal force is converted based on this, the finite element method analysis at the next time step is accurately performed. Highly accurate simulation is possible.

【0018】また、金型からの所定の距離D0を初期板
厚t0に対して0.005t0〜0.015t0とすることにより、
接触判定が正確となり、実際の加工状態をより精度良く
再現することができる。
Further, by setting a predetermined distance D 0 from the mold to 0.005t 0 to 0.015t 0 with respect to the initial plate thickness t 0 ,
The contact determination becomes accurate, and the actual processing state can be reproduced with higher accuracy.

【0019】請求項6記載のシミュレーション方法にお
いては、金型が素材から受ける反力Rと所定の金型押え
力F0をもとに、次のタイムステップにおける金型の移
動速を変更することにより、次のタイムステップでのし
わ押え金型が素材から受ける反力Rを所定のしわ押え力
0の許容値内(±ΔF)に収めるように制御すること
ができる。
In the simulation method according to claim 6, the moving speed of the mold in the next time step is changed based on the reaction force R received by the mold from the material and a predetermined mold pressing force F 0. Thus, the reaction force R received from the material by the wrinkle pressing die at the next time step can be controlled so as to be within the allowable value (± ΔF) of the predetermined wrinkle pressing force F 0 .

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

実施例1.図2はこの発明の実施例1に係る板成形シミ
ュレーションのフローチャートであり、図3は本実施例
に使用する板成形シミュレーション装置のブロック図で
ある。
Example 1. 2 is a flow chart of the plate forming simulation according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of the plate forming simulation apparatus used in the present embodiment.

【0021】本実施例の概要を図2及び図3に沿って説
明すると、まず、データ入力部10より初期データ、境
界条件等を入力し、現在のタイムステップの計算におい
て、S110で剛性マトリックスの作成・求解(剛性マ
トリックス作成・求解部20)を、S120でひずみ、
応力等の計算(ひずみ・応力等の計算部30)を、S13
0で節点座標の更新(節点座標の更新部50)を行う。次
に、S210で金型と素材との接触判定(接触判定部6
0)を、S220で現在のタイムステップの金型と素材
の全接触面積の計算(接触面積の計算部70)を、S23
0で平均しわ押え圧力の計算(平均押え圧力の計算部8
0)を、S240で節点力への換算(節点力への換算部9
0)を行う。最後に、S140で境界条件の変更(境界条
件の変更部100)を行い、次のタイムステップの計算
に移る。これら一連の計算を所定のストロークに達する
まで繰り返し、シミュレートされた結果を出力部40よ
り出力する。
The outline of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. First, initial data, boundary conditions, etc. are input from the data input unit 10, and in the calculation of the current time step, the stiffness matrix of S110 is calculated. Create / solve (rigidity matrix creating / solving unit 20), strain in S120,
Calculate the stress etc. (calculation unit 30 for strain / stress etc.) in S13
At 0, the nodal coordinates are updated (nodal coordinate updating unit 50). Next, in S210, contact determination between the die and the material (contact determination unit 6
0), and the total contact area between the die and the material at the current time step is calculated at S220 (contact area calculation unit 70) at S23.
Calculate the average wrinkle presser pressure with 0 (Average presser foot pressure calculation unit 8
0) is converted to the nodal force in S240 (the nodal force conversion unit 9
0) is performed. Finally, in S140, the boundary condition is changed (boundary condition changing unit 100), and the calculation of the next time step is performed. These series of calculations are repeated until a predetermined stroke is reached, and the simulated result is output from the output unit 40.

【0022】本実施例の解析で用いる剛塑性FEMの定
式は、小坂田、森らにより提案されたわずかに圧縮性を
有する剛塑性体の構成式(圧縮特性法)を使用することと
した。この方式は高速解析が可能になる利点がある。以
下、これについて簡単に説明する(「塑性と加工」日本
塑性加工学会誌,第34巻,第390号)。
The formulation of the rigid-plastic FEM used in the analysis of this example is to use the constitutive equation (compressive property method) of a slightly compressible rigid-plastic body proposed by Kosakada and Mori. This method has the advantage of enabling high-speed analysis. This is briefly described below ("Plasticity and processing", Journal of Japan Society for Plasticity Processing, Vol. 34, No. 390).

【0023】上界定理によると、動的可容な速度場のう
ち、下記の数式1の汎関数を最小にするものが正解を与
えるとされる。
According to the upper bound theorem, among the dynamically acceptable velocity fields, the one that minimizes the functional of Equation 1 below gives the correct answer.

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】また、相当応力と相当塑性歪速度は下記の
数式2のように表わされる。
Further, the equivalent stress and the equivalent plastic strain rate are expressed by the following mathematical formula 2.

【0026】[0026]

【数2】 [Equation 2]

【0027】応力と歪速度の関係は下記の数式3のよう
に表わされる。
The relationship between the stress and the strain rate is expressed by the following equation (3).

【0028】[0028]

【数3】 [Equation 3]

【0029】これらの式を有限要素法の手法を用いて離
散化する。変位速度ベクトルと歪速度ベクトルは節点速
度ベクトルを用いて、下記の数式4のように表わす。
These equations are discretized using the finite element method. The displacement velocity vector and the strain velocity vector are expressed by the following equation 4 using the nodal velocity vector.

【0030】[0030]

【数4】 [Equation 4]

【0031】上記数式(2−1),数式4を数式1に代入
し、さらにΦの変分を{0}とおくと、解くべき方程式は
下記の数式5になる。
Substituting the equations (2-1) and (4) into the equation (1) and further setting the variation of Φ as {0}, the equation to be solved is the following equation (5).

【0032】[0032]

【数5】 [Equation 5]

【0033】上記数式5は仮想仕事の原理から導かれる
節点力の釣り合い方程式に等価である。
The above equation (5) is equivalent to the nodal force balance equation derived from the principle of virtual work.

【0034】次に、図8によりS210〜S250の解
析処理を詳細に説明する。まず、図8(a)に示すよう
に、しわ押え金型4と各素材表面節点(i)の距離Diを
算出し、この距離Diと予め設定された所定の距離D0
と比較することにより、素材表面節点(i)としわ押え金
型4の接触の有無を判断する。即ち、距離Di≦D0
ら接触、Di>D0なら非接触と判定する。そして、し
わ押え金型4と素材1との接触領域Aを確定する。
Next, the analysis processing of S210 to S250 will be described in detail with reference to FIG. First, as shown in FIG. 8A, the distance Di between the wrinkle pressing die 4 and each material surface node (i) is calculated, and this distance Di and a predetermined distance D 0 set in advance.
The presence or absence of contact between the material surface node (i) and the crease presser die 4 is determined by comparing with. That is, it is determined that the contact is made if the distance Di ≦ D 0 and the non-contact is made if Di> D 0 . Then, the contact area A between the wrinkle holding die 4 and the material 1 is determined.

【0035】次に、上記確定された接触領域Aから、し
わ押え金型4と素材1との全接触面積Sを求め、所定の
しわ押え力F0から平均しわ押え圧力(Pe=F0/S)
を計算する(図8(b))。更に、しわ押え金型4と接触
している各素材表面節点(i)において、その節点で代表
される接触面積Si、例えばその素材表面節点(i)を共
有する要素の表面積の平均値を用いて、平均しわ押え圧
力Peを節点力Gi=Pe×Siに換算する。最後に、
それらをS120のひずみ・応力等の計算ステップで求
められた各素材表面節点(i)の節点力に追加し、各素材
表面節点(i)の次のタイムステップにおける境界条件と
して用いる。
Next, from said determined contact area A, determine the total contact area S between the blank-holding die 4 and the material 1, average wrinkle presser foot pressure from a predetermined blank holding force F 0 (Pe = F 0 / S)
Is calculated (FIG. 8 (b)). Further, at each material surface node (i) in contact with the wrinkle pressing die 4, a contact area Si represented by the node, for example, the average value of the surface area of the elements sharing the material surface node (i) is used. Then, the average wrinkle pressing pressure Pe is converted into the nodal force Gi = Pe × Si. Finally,
These are added to the nodal force of each material surface node (i) obtained in the calculation step of strain, stress, etc. in S120 and used as a boundary condition in the next time step of each material surface node (i).

【0036】実施例2.図4はこの発明の実施例2に係
る板成形シミュレーションのフローチャートであり、図
5は本実施例に使用される板成形シミュレーション装置
のブロック図である。
Example 2. FIG. 4 is a flow chart of a plate forming simulation according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of a plate forming simulation apparatus used in this embodiment.

【0037】本実施例の概要を図4及び図5に沿って説
明すると、まず、データ入力部10より初期データ、境
界条件等を入力し、現在のタイムステップの計算におい
て、S110で剛性マトリックスの作成・求解(剛性マ
トリックス作成・求解部20)を、S120でひずみ、
応力等の計算(ひずみ・応力等の計算部30)を、S13
0で節点座標の更新(節点座標の更新部50)を行う。次
に、S210で金型と素材との接触判定(接触判定部6
0)を、S220で現在のタイムステップの金型と素材
の全接触面積の計算(接触面積の計算部70)を行う。そ
の後、押え圧力の計算部85において、重みの計算(S
310)、しわ押え圧力の重み付き平均値の計算(S32
0)、しわ押え圧力Pi(S330)の計算を行う。そし
て、このしわ押え圧力Piに基づいてS240で節点力
への換算(節点力への換算部90)を行う。最後に、S1
40で境界条件の変更(境界条件の変更部100)を行
い、次のタイムステップの計算に移る。これら一連の計
算を所定のストロークに達するまで繰り返しすことによ
り、しわ押え圧力Piに分布を与えることを特徴とす
る。
The outline of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. First, initial data, boundary conditions, etc. are input from the data input unit 10, and in the calculation of the current time step, the rigidity matrix is calculated in S110. Create / solve (rigidity matrix creating / solving unit 20), strain in S120,
Calculate the stress etc. (calculation unit 30 for strain / stress etc.) in S13
At 0, the nodal coordinates are updated (nodal coordinate updating unit 50). Next, in S210, contact determination between the die and the material (contact determination unit 6
0), the total contact area between the die and the material at the current time step is calculated in S220 (contact area calculator 70). Then, in the presser foot pressure calculation unit 85, the weight is calculated (S
310), calculation of weighted average value of wrinkle holding pressure (S32
0), the wrinkle holding pressure Pi (S330) is calculated. Then, based on this wrinkle pressing pressure Pi, conversion to nodal force (nodal force conversion unit 90) is performed in S240. Finally, S1
At 40, the boundary condition is changed (the boundary condition changing unit 100), and the calculation of the next time step is performed. It is characterized in that the series of calculations are repeated until a predetermined stroke is reached to give a distribution to the wrinkle holding pressure Pi.

【0038】次に、図9によりS310〜330の解析
処理を詳細に説明する。まず、S310の重みの計算に
おいては、接触判定(S210)によりしわ押え金型4と
接触していると判定された各素材表面節点(i)におい
て、しわ押え金型からの所定の距離D0に依存する係数
を計算する。例えば、しわ押え金型4から各素材表面節
点(i)までの距離Diに対して、次式(6)に示すような
Di=0の時は1、Di=D0の時は0となるような1
次関数を用いて計算する。 Wi=(D0−Di)/D0 …(6)
Next, the analysis process of S310 to S330 will be described in detail with reference to FIG. First, in the calculation of the weight in S310, a predetermined distance D 0 from the wrinkle holding die at each material surface node (i) determined to be in contact with the wrinkle holding die 4 in the contact determination (S210). Compute a coefficient that depends on. For example, with respect to the distance Di from the wrinkle holding die 4 to each material surface node (i), it becomes 1 when Di = 0 as shown in the following formula (6), and 0 when Di = D 0. Like one
Calculate using the following function. Wi = (D 0 −Di) / D 0 (6)

【0039】このようにして求められた係数を重みWi
として、S320において、しわ押え金型4に接触する
全素材表面節点(i)で、しわ押え圧力の重み付き平均値
{Pwe=F0/(ΣWiSi)}を求める。そして、
S330にて、重み付き平均値Pweと重みWiとから
各接触表面節点(i)におけるしわ押え圧力{Pi=Wi
Pe}を計算する。その結果、図9に示すようにしわ押
え金型からの距離Diに応じた、しわ押え圧力の分布を
与えることができる。
The coefficients thus obtained are weighted by Wi
In step S320, the weighted average value {Pwe = F 0 / (ΣWiSi)} of the wrinkle holding pressure is calculated at all material surface nodes (i) in contact with the wrinkle holding die 4. And
In S330, the wrinkle holding pressure {Pi = Wi at each contact surface node (i) is calculated from the weighted average value Pwe and the weight Wi.
Calculate Pe}. As a result, as shown in FIG. 9, it is possible to give a distribution of the wrinkle holding pressure according to the distance Di from the wrinkle holding die.

【0040】実施例3.図6はこの発明の実施例3に係
る板成形シミュレーションのフローチャートであり、図
7は本実施例に使用される板成形シミュレーション装置
のブロック図である。
Example 3. 6 is a flow chart of a plate forming simulation according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram of a plate forming simulation apparatus used in the present embodiment.

【0041】本実施例では、現在のタイムステップの計
算において、S210にて金型と素材との接触判定を行
った後、S220にて現在のタイムステップの全接触面
積の計算(接触面積の計算部70)を行う。そして、S4
10にて次のタイムステップの全接触面積の外挿(接触
面積の外挿部75)を行い、S420で平均しわ押え圧
力の計算(平均押え圧力の計算部80)を行うことを特徴
とする。
In the present embodiment, in the calculation of the current time step, after determining the contact between the mold and the material in S210, the total contact area of the current time step is calculated in S220 (calculation of contact area). Part 70). And S4
It is characterized in that the total contact area of the next time step is extrapolated at 10 (contact area extrapolation section 75), and the average wrinkle pressing pressure is calculated at S420 (average pressing pressure calculating section 80). .

【0042】本実施例のS410及びS420の解析処
理の詳細を説明する。まず、S220で求めた現在のタ
イムステップにおけるしわ押え金型4と素材1の全接触
面積Sと、前のタイムステップにおける全接触面積Sb
とを用いて、次のタイムステップにおける全接触面積S
fを外挿して求める。例えば、図10に示すように、S
fをSbとSにより線形的に外挿することにより求め
る。次に、S420で現在のタイムステップの全接触面
積Sの代わりに外挿された次のタイムステップの全接触
面積Sfを用いて、平均しわ押え圧力{Pe=F0/S
f}を計算する。
Details of the analysis processing of S410 and S420 of this embodiment will be described. First, the total contact area S between the wrinkle presser die 4 and the material 1 at the current time step obtained at S220 and the total contact area Sb at the previous time step.
And the total contact area S at the next time step
Extrapolate f to obtain. For example, as shown in FIG.
It is obtained by linearly extrapolating f with Sb and S. Next, using the total contact area Sf of the next time step extrapolated in S420 instead of the total contact area S of the current time step, the average wrinkle holding pressure {Pe = F 0 / S
f} is calculated.

【0043】そして、上記平均しわ押え圧力Peを用い
てS240にて節点力への換算を行う。最後に、S14
0で境界条件の変更を行い、次のタイムステップの計算
に移る。これら一連の計算を所定のストロークに達する
まで繰り返す。
Then, in step S240, the average wrinkle pressing pressure Pe is converted into the nodal force. Finally, S14
The boundary condition is changed at 0, and the process moves to the calculation of the next time step. These series of calculations are repeated until a predetermined stroke is reached.

【0044】実施例4.更に、上記実施例1〜3におけ
るしわ押え金型4と素材表面節点(i)との接触の有無の
判定(S210)において、しわ押え金型からの所定の距
離D0を素材1の初期板厚t0に対して0.005t0から
0.015t0の値に定める。その結果、実際の加工をよ
り精度よく再現することができる。
Example 4. Furthermore, in the determination of the presence or absence of contact between the wrinkle holding die 4 and the material surface node (i) in Examples 1 to 3 (S210), a predetermined distance D 0 from the wrinkle holding die is set to the initial plate of the material 1. The thickness t 0 is set to a value of 0.005t 0 to 0.015t 0 . As a result, the actual processing can be reproduced more accurately.

【0045】実施例5.図11はこの発明の実施例5に
係る板成形シミュレーションのフローチャートを示す。
本実施例は、現在のタイムステップにおける、しわ押え
金型4が素材1から受ける反力と所定のしわ押え力との
差をもとに、次のタイムステップにおけるしわ押え金型
の移動速度を修正し、反力を制御しようとするものであ
る。即ち、現在のタイムステップの計算にて、まず、S
500でしわ押え金型4の初期移動速度の設定を行う。
そして、S110で剛性マトリックスの作成・求解を、
S120でひずみ、応力等の計算を、S130で節点座
標の更新を行う。次に、S510で反力の計算を、S5
20でしわ押え金型移動速度の変更を行う。最後に、S
140で境界条件の変更を行い、次のタイムステップの
計算に移る。これら一連の計算を所定のストロークに達
するまで繰り返す。
Example 5. FIG. 11 shows a flow chart of a plate forming simulation according to the fifth embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the moving speed of the wrinkle holding die at the next time step is calculated based on the difference between the reaction force received by the material 1 and the predetermined wrinkle holding force at the current time step. It is intended to correct and control the reaction force. That is, in the calculation of the current time step, first, S
At 500, the initial movement speed of the wrinkle presser die 4 is set.
Then, in S110, the stiffness matrix is created and solved.
Strain, stress, etc. are calculated in S120, and the nodal coordinates are updated in S130. Next, in S510, the reaction force is calculated by S5.
At 20, the wrinkle presser die moving speed is changed. Finally, S
The boundary condition is changed at 140, and the calculation of the next time step is started. These series of calculations are repeated until a predetermined stroke is reached.

【0046】図12にS510及びS520の解析処理
の詳細を説明する。まず、しわ押え金型4に接触してい
る各素材表面節点(i)のひずみ・応力等の計算(S12
0)で求められた節点力から、しわ押え金型4が素材1
から受ける反力Rを計算する。次に、その反力Rと所定
のしわ押え力F0との差をもとに、次のタイムステップ
におけるしわ押え金型の移動速度を変更する。しわ押え
金型の移動速度を変更することにより、次のタイムステ
ップでのしわ押え金型が素材から受ける反力R、即ち、
実際に素材に加えられたしわ押え力Fを所定のしわ押え
力(F0)の許容値内(±ΔF)に収めるように制御す
る。
The details of the analysis processing in S510 and S520 will be described with reference to FIG. First, calculation of strain, stress, etc. of each material surface node (i) in contact with the wrinkle pressing die 4 (S12
0) Wrinkle presser die 4 is made of material 1 from the nodal force
Calculate the reaction force R received from. Next, based on the difference between the reaction force R and the predetermined wrinkle holding force F 0 , the moving speed of the wrinkle holding die at the next time step is changed. By changing the moving speed of the wrinkle press die, the reaction force R received from the material by the wrinkle press die at the next time step, that is,
The wrinkle holding force F actually applied to the material is controlled so as to be within the allowable value (± ΔF) of the predetermined wrinkle holding force (F 0 ).

【0047】実験例1.ブランク径120mm、板厚
1.0mmの円板状の素材(SPCC)の円筒深絞り加
工を、前記実施例2又は4の手法を用いて有限要素法解
析した。しわ押え金型からの所定の距離D0を0.01m
m、所定のしわ押え力F0を1000kgfとし、節点
の重みWiについては、次の1次関数、 Wi=(D0−Di)/D0 を用いて計算し、摩擦係数は、パンチ肩R部及びダイ肩
R部をμ=0.23、その他の部位をμ=0.10とし
た。対称性を考慮して1/2モデルとし、全要素数を1
000とした。材料定数は、SPCC材相当のσ=5
7.2ε0.23を用いた。
Experimental Example 1. The cylindrical deep drawing of a disc-shaped material (SPCC) having a blank diameter of 120 mm and a plate thickness of 1.0 mm was analyzed by the finite element method using the method of Example 2 or 4. Predetermined distance D 0 from the wrinkle press die is 0.01 m
m, the predetermined wrinkle pressing force F 0 is 1000 kgf, the weight Wi of the node is calculated using the following linear function, Wi = (D 0 −Di) / D 0 , and the friction coefficient is the punch shoulder R Part and die shoulder R part were set to μ = 0.23, and other parts were set to μ = 0.10. Considering symmetry, the model is ½ and the total number of elements is 1.
It was set to 000. Material constant is σ = 5 corresponding to SPCC material
7.2ε 0.23 was used.

【0048】有限要素法解析による素材の変形の様子を
図13に示す。図13(a)は成形初期の様子を、図13
(b)は成形中期の様子を、図13(c)は成形終期の様子
を示す。成形中期において、パンチ肩R部でひけが発生
し、成形終期でその部分で破断に到る様子がシミュレー
トできた。
FIG. 13 shows how the material is deformed by the finite element method analysis. FIG. 13A shows a state at the initial stage of molding,
FIG. 13B shows a state in the middle stage of molding, and FIG. 13C shows a state in the final stage of molding. It was possible to simulate a situation in which sink marks were generated at the punch shoulder R portion in the middle stage of molding and fracture occurred at that part at the end of molding.

【0049】更に、ブランク径及びしわ押え力F0を変
化させて、同様な円筒深絞り加工の有限要素法解析を複
数例行った。その解析結果をまとめたのが図14であ
る。図15に解析結果と実験結果との比較を示す。解析
結果は実験結果と良く一致した。したがって、しわ押え
力F0を考慮する方式で、しわ押え金型を用いた板成形
加工を十分な精度で有限要素法解析でき、ひけや破断と
いった成形不良の予測に有効に利用できることが分かっ
た。
Further, by changing the blank diameter and the wrinkle pressing force F 0 , a plurality of similar finite element method analyzes of cylindrical deep drawing were carried out. FIG. 14 is a summary of the analysis results. FIG. 15 shows a comparison between the analysis result and the experimental result. The analytical results are in good agreement with the experimental results. Therefore, it was found that the plate forming process using the wrinkle holding die can be analyzed with the finite element method with sufficient accuracy by the method considering the wrinkle holding force F 0, and it can be effectively used for prediction of forming defects such as sink marks and breaks. .

【0050】また、図16にしわ押え金型からの所定の
距離D0を0.005mmから0.015mmと変化させ
た場合の解析結果と実験結果の比較を示す。これより、
しわ押え金型からの所定の距離D0を上記範囲内(0.0
05t0≦D0≦0.015t0;初期の板厚t0)に設定す
ることで、実験結果と良く一致した解析結果が得られる
ことが分かった。
FIG. 16 shows a comparison between the analysis result and the experimental result when the predetermined distance D 0 from the wrinkle holding die is changed from 0.005 mm to 0.015 mm. Than this,
Predetermined distance D 0 from the wrinkle press die within the above range (0.0
05t0 ≦ D 0 ≦ 0.015t0; by setting the initial thickness t0), it was found that the experimental results agree well with the analytical results.

【0051】実験例2.ブランク径96mm、板厚1.
5mmの円板状の素材(SPCCを想定)の多工程絞り
加工を、前記実施例2又は4の手法を用いて有限要素法
解析した。所定のしわ押え力F0を第1工程では200
0Kgf、第2工程では1500Kgfとし、しわ押え
金型から所定の距離D0を0.015mmとし、重みWi
は、次の1次関数、 Wi=(D0−Di)/D0 を用いて計算し、摩擦係数は、パンチR部及びダイR部
をμ=0.23、その他の部位をμ=0.10とした。対
称性を考慮して1/2モデルとし、全要素数を500と
した。材料定数は、SPCC材相当のσ=57.2ε
0.23を用いた。第1工程の解析結果の素材の変形の様子
を図17に、第2工程の解析結果を図18に示す。従来
のクリアランスC0を一定する方式で有限要素法解析し
た解析結果(図21及び図22参照)と比較すると、素材
の変形に伴ってしわ押え金型が移動しており、実際の加
工現象を再現可能であることが分かった。
Experimental Example 2. Blank diameter 96mm, plate thickness 1.
The multi-step drawing of a 5 mm disk-shaped material (assuming SPCC) was analyzed by the finite element method using the method of Example 2 or 4. A predetermined wrinkle pressing force F 0 is set to 200 in the first step.
0 Kgf, 1500 Kgf in the second step, the predetermined distance D 0 from the wrinkle holding die is 0.015 mm, and the weight Wi
Is calculated using the following linear function, Wi = (D 0 −Di) / D 0 , and the friction coefficient is μ = 0.23 for the punch R part and the die R part, and μ = 0 for the other parts. It was set to 10. Considering the symmetry, the model is ½ and the total number of elements is 500. Material constant is σ = 57.2ε corresponding to SPCC material
0.23 was used. FIG. 17 shows how the material is deformed as a result of the analysis in the first step, and FIG. 18 shows an analysis result in the second step. Compared with the analysis result (see FIG. 21 and FIG. 22) obtained by the finite element method analysis in which the conventional clearance C 0 is fixed, the wrinkle presser die moves due to the deformation of the material, and the actual machining phenomenon is It turned out to be reproducible.

【0052】実験例3.ブランク径120mm、板厚
1.0mmの円板状の素材(SPCC)の円筒深絞り加
工を、前記実施例3の手法を用いて、有限要素法解析し
た。しわ押え金型からの所定の距離D0を0.01mm、
所定のしわ押え力F0を1000Kgfとし、重みWi
については、次の1次関数、 Wi=(D0−Di)/D0 を用いて計算し、摩擦係数は、パンチ肩R部及びダイ肩
R部をμ=0.23、その他の部位をμ=0.10とし
た。対称性を考慮して1/2モデルとし、全要素数を1
000とした。材料定数は、SPCC材相当のσ=5
7.2ε0.23を用いた。ブランク径及びしわ押え力F0
変化させて、同様な円筒深絞り加工の有限要素法解析を
複数例行った。図19に解析結果と実験結果との比較を
示す。解析結果は、実験例1(図15)の解析結果より
実験結果と良く一致し、外挿された次のタイムステップ
の全接触面積(Sf)を用いると、より高精度に有限要
素法解析できることが分かった。
Experimental Example 3. Using the method of Example 3, the finite element method analysis was performed on the cylindrical deep drawing of a disk-shaped material (SPCC) having a blank diameter of 120 mm and a plate thickness of 1.0 mm. Predetermined distance D 0 from the wrinkle holding die is 0.01 mm,
When the predetermined wrinkle pressing force F 0 is 1000 Kgf, the weight Wi
Is calculated using the following linear function, Wi = (D 0 −Di) / D 0 , and the friction coefficient is μ = 0.23 for the punch shoulder R part and the die shoulder R part, and the other parts are It was set to μ = 0.10. Considering symmetry, the model is ½ and the total number of elements is 1.
It was set to 000. Material constant is σ = 5 corresponding to SPCC material
7.2ε 0.23 was used. A plurality of finite element method analyzes of similar cylindrical deep drawing were performed by changing the blank diameter and the wrinkle pressing force F 0 . FIG. 19 shows a comparison between the analysis result and the experimental result. The analysis result is in good agreement with the experiment result from the analysis result of Experimental Example 1 (FIG. 15), and if the extrapolated total contact area (Sf) of the next time step is used, the finite element method analysis can be performed with higher accuracy. I understood.

【0053】実験例4.実施例5において、しわ押え金
型の現在のタイムステップでの移動速度をV、次のタイ
ムステップの移動速度をVf、Kを定数として、次式に
示す1次関数 Vf=V−K(F0−R) を用いて、しわ押え金型の移動速度を変更すると、次の
タイムステップでのしわ押え金型が素材から受ける反力
Rを所定のしわ押え力F0の許容値内(±ΔF)に収め
るように制御することができた。
Experimental Example 4. In the fifth embodiment, the moving speed of the wrinkle presser die at the current time step is V, the moving speed at the next time step is Vf, and K is a constant, and a linear function Vf = V−K (F 0- R) is used to change the moving speed of the wrinkle presser die, the reaction force R received by the wrinkle presser die from the material at the next time step is within the permissible value of the predetermined wrinkle presser force F 0 (± It was possible to control so as to fall within ΔF).

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
素材との接触領域に加わる金型押え圧力を求め、この押
え圧力を節点力という境界条件の形で与えることによ
り、高精度の有限要素法解析ができるとともに、実際の
加工変形過程に近い現象を予測できる。また、上記解析
結果はひけや破断といった成形不良の予測に有効利用さ
れ、試行錯誤を経ずして最適の加工条件を設定すること
が可能となる。更に、金型のコスト低減及び製作期間の
短縮も図れる。
As described above, according to the invention of claim 1,
By obtaining the die pressing pressure applied to the contact area with the material and giving this pressing pressure in the form of the boundary condition called the nodal force, it is possible to perform a high-precision finite element analysis and a phenomenon close to the actual process deformation process. Can be predicted. Further, the above analysis result is effectively used for prediction of molding defects such as sink marks and breaks, and it becomes possible to set the optimum processing conditions without trial and error. Further, the cost of the mold and the manufacturing period can be shortened.

【0055】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
の効果に加えて、金型と素材の接触判定、及び平均押え
圧力Peを簡単な計算により求めることができ、より高
精度の有限要素法解析を行うことができる。
According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, it is possible to determine the contact between the die and the material and the average pressing pressure Pe by a simple calculation, and it is possible to obtain a higher accuracy. Finite element method analysis can be performed.

【0056】請求項3記載の発明によれば、請求項1の
発明の効果に加えて、金型からの所定の距離Diに依存
する重みWiを求め、この重みWiを考慮に入れた金型
押え圧力Piを計算し節点力に換算することにより、実
際の加工現象に近い金型押え圧力を考慮に入れた高精度
の有限要素法解析を行うことができる。
According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the weight Wi depending on the predetermined distance Di from the die is obtained, and the die taking this weight Wi into consideration is taken into consideration. By calculating the pressing force Pi and converting it into the nodal force, it is possible to perform a highly accurate finite element method analysis in consideration of the pressing force of the mold which is close to the actual machining phenomenon.

【0057】請求項4記載の発明によれば、請求項1記
載の効果に加えて、次のタイムステップの全接触面積S
fを外挿しこれに基づいて節点力を換算するので、次の
タイムステップにおける有限要素法解析が正確になさ
れ、高精度のシミュレーションが可能となる。
According to the invention of claim 4, in addition to the effect of claim 1, the total contact area S of the next time step is
Since f is extrapolated and the nodal force is converted based on the extrapolated f, the finite element method analysis at the next time step is accurately performed, and high-precision simulation is possible.

【0058】また、金型からの所定の距離D0を初期板
厚t0に対して0.005t0〜0.015t0とすることにより、
接触判定が正確となり、実際の加工状態をより精度良く
再現することができる。
Further, by setting the predetermined distance D 0 from the mold to 0.005t 0 to 0.015t 0 with respect to the initial plate thickness t 0 ,
The contact determination becomes accurate, and the actual processing state can be reproduced with higher accuracy.

【0059】請求項6記載の発明によれば、金型が素材
から受ける反力Rと所定の金型押え力F0をもとに、次
のタイムステップにおける金型の移動速を変更すること
により、次のタイムステップでのしわ押え金型が素材か
ら受ける反力Rを所定のしわ押え力F0の許容値内(±
ΔF)に収めるように制御することができる。
According to the sixth aspect of the invention, the moving speed of the mold in the next time step is changed based on the reaction force R received by the mold from the material and the predetermined mold pressing force F 0. Therefore, the reaction force R received from the material by the wrinkle holding die at the next time step is within the allowable value of the predetermined wrinkle holding force F 0
It can be controlled to fall within ΔF).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1記載の板成形シミュレーション方法の
発明を説明するためのフローチャートである。
FIG. 1 is a flow chart for explaining the invention of a plate forming simulation method according to claim 1.

【図2】実施例1に係る板成形シミュレーション方法の
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a plate forming simulation method according to the first embodiment.

【図3】実施例1に使用する板成形シミュレーション装
置のブロック図である。
3 is a block diagram of a plate forming simulation device used in Example 1. FIG.

【図4】実施例2に係る板成形シミュレーション方法の
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart of a plate forming simulation method according to a second embodiment.

【図5】実施例2に使用する板成形シミュレーション装
置のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a plate forming simulation device used in a second embodiment.

【図6】実施例3に係る板成形シミュレーション方法の
フローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a plate forming simulation method according to a third embodiment.

【図7】実施例3に使用する板成形シミュレーション装
置のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a plate forming simulation device used in a third embodiment.

【図8】実施例1における平均しわ押え圧力計算方法を
示す概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing an average wrinkle holding pressure calculation method in the first embodiment.

【図9】実施例2におけるしわ押え圧力計算方法を示す
概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a wrinkle holding pressure calculation method in the second embodiment.

【図10】実施例3における全接触面積の外挿方法を示
す概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an extrapolation method of the total contact area in the third embodiment.

【図11】実施例5に係る板成形シミュレーション方法
のフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart of a plate forming simulation method according to a fifth embodiment.

【図12】実施例5におけるしわ押え金型の移動速度の
制御方法の概念図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram of a method for controlling the moving speed of the wrinkle holding die in the fifth embodiment.

【図13】実験例1による円筒深絞り加工の有限要素法
解析結果を示す図である。
13 is a diagram showing a finite element method analysis result of cylindrical deep drawing according to Experimental Example 1. FIG.

【図14】実験例1における解析結果のブランク径とし
わ押え力の関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the blank diameter and the wrinkle holding force of the analysis result in Experimental Example 1.

【図15】実験例1におけるブランク径としわ押え力の
関係の解析結果と実際の実験結果との比較を示すグラフ
である。
FIG. 15 is a graph showing a comparison between the analysis result of the relationship between the blank diameter and the wrinkle pressing force in Experimental Example 1, and the actual experimental result.

【図16】実験例1におけるしわ押え金型からの所定の
距離D0を変化した場合のブランク径としわ押え力の関
係の解析結果と実際の実験結果との比較を示すグラフで
ある。
FIG. 16 is a graph showing a comparison between the analysis result of the relationship between the blank diameter and the wrinkle holding force and the actual experimental result when the predetermined distance D 0 from the wrinkle holding die in Experiment Example 1 is changed.

【図17】実験例2による絞り加工第1工程の解析結果
を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an analysis result of a first drawing process according to Experimental Example 2.

【図18】実験例2による絞り加工第2工程の解析結果
を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an analysis result of a second drawing process according to Experimental Example 2;

【図19】実験例3におけるブランク径としわ押え力の
関係の解析結果と実際の実験結果との比較を示すグラフ
である。
FIG. 19 is a graph showing a comparison between the analysis result of the relationship between the blank diameter and the wrinkle pressing force in Experimental Example 3 and the actual experimental result.

【図20】従来の板成形シミュレーション方法を示すフ
ローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart showing a conventional plate forming simulation method.

【図21】従来のシミュレーション方法による多工程絞
り加工の第1工程の解析結果を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an analysis result of a first step of multi-step drawing by a conventional simulation method.

【図22】従来のシミュレーション方法による多工程絞
り加工の第2工程の解析結果を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an analysis result of a second step of multi-step drawing by a conventional simulation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素材 2 パンチ 3 ダイ 4 しわ押え金型 A しわ押え金型と素材の接触領域 D0 しわ押え金型からの所定距離 F しわ押え力 F0 所定のしわ押え力 ΔF しわ押え力の許容値 Pe 平均しわ押え圧力 Pwe 重み付き平均しわ押え圧力 (i) 素材表面節点番号 Si 節点で代表される接触面積 Di しわ押え金型から接触節点(i)までの距離 Pi しわ押え圧力 Wi 重み1 Material 2 Punch 3 Die 4 Wrinkle presser die A A Wrinkle presser die and material contact area D 0 Wrinkle presser die predetermined distance F Wrinkle presser force F 0 Predetermined wrinkle presser force ΔF Wrinkle presser force allowable value Pe Average wrinkle presser pressure Pwe Weighted average wrinkle presser pressure (i) Material surface node number Si Contact area represented by nodes Di Wrinkle presser die to contact node (i) distance Pi Wrinkle presser pressure Wi Weight

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板成形を有限要素法解析によりシミュレ
ートする方法において、金型と各素材表面節点との接触
の有無を判定するステップと、上記判定結果により金型
と素材との接触領域を求め、この接触領域に加わる金型
押え圧力を算出するステップと、上記金型押え圧力を金
型と接触している各素材表面節点における節点力に換算
するステップを有し、上記節点力を次のタイムステップ
における解析の境界条件に用いることを特徴とする板成
形シミュレーション方法。
1. A method for simulating plate forming by a finite element method analysis, determining the presence / absence of contact between a die and each material surface node, and determining the contact area between the die and the material based on the determination result. The step of calculating the die pressing pressure applied to this contact area and the step of converting the die pressing pressure into the nodal force at each surface node of each material in contact with the die, Plate forming simulation method characterized by being used as a boundary condition for analysis in the time step of.
【請求項2】 板成形を有限要素法解析によりシミュレ
ートする方法において、金型と各素材表面節点(i)との
接触の有無を、各節点(i)が金型から所定の距離D0
に存在するか否かにより判定するステップと、上記判定
結果により金型と素材との全接触面積Sを求め、この接
触面積Sと所定の押え力F0とから平均押え圧力(Pe=
0/S)を計算するステップと、上記平均押え圧力Pe
を金型と接触している各素材表面節点(i)で代表される
接触面積Siを用いて節点力(Gi=Pe×Si)に換算
するステップを有し、上記節点力Giを次のタイムステ
ップにおける解析の境界条件に用いることを特徴とする
板成形シミュレーション方法。
2. In a method for simulating plate forming by finite element method analysis, the presence or absence of contact between the die and each material surface node (i) is determined by a distance D 0 between each node (i) and the die. determining the presence or absence within, the determination result by the search of the total contact area S between the mold and the material, the average pressing pressure from the contact area S and a predetermined pressing force F 0 Metropolitan (Pe =
F 0 / S) calculation step, and the above-mentioned average pressing pressure Pe
Is converted into a nodal force (Gi = Pe × Si) by using the contact area Si represented by each material surface nodal point (i) in contact with the die, and the nodal force Gi is converted to the next time. A plate forming simulation method characterized by being used as a boundary condition for analysis in steps.
【請求項3】 板成形を有限要素法解析によりシミュレ
ートする方法において、金型と各素材表面節点(i)との
接触の有無を、各節点(i)が金型から所定の距離D0
に存在するか否かにより判定するステップと、金型と接
触していると判定した各素材表面節点(i)において、金
型からの所定の距離Diに依存する重みWiを求めるス
テップと、各接触表面節点(i)においてこの重みWiを
考慮に入れた金型押え圧力Piを計算するステップと、
上記金型押え圧力Piを節点力Giに換算するステップ
を有し、上記節点力Giを次のタイムステップにおける
解析の境界条件に用いることを特徴とする板成形シミュ
レーション方法。
3. In a method for simulating plate forming by finite element method analysis, the presence / absence of contact between a die and each material surface node (i) is determined by each node (i) being a predetermined distance D 0 from the die. Determining whether or not it exists in the mold, and determining a weight Wi depending on a predetermined distance Di from the mold at each material surface node (i) that is judged to be in contact with the mold, Calculating a die pressing pressure Pi in consideration of the weight Wi at each contact surface node (i),
A plate forming simulation method comprising a step of converting the die pressing pressure Pi into a nodal force Gi, and using the nodal force Gi as a boundary condition for analysis in the next time step.
【請求項4】 板成形を有限要素法解析によりシミュレ
ートする方法において、金型と各素材表面節点(i)との
接触の有無を、各節点(i)が金型から所定の距離D0
に存在するか否かにより判定するステップと、前のタイ
ムステップにおける全接触面積Sbと現在のタイムステ
ップにおける全接触面積Sとから次のタイムステップに
おける全接触面積Sfを外挿するステップと、この外挿
された全接触面積Sfと所定の押え力F0とから平均し
わ押え圧力(Pe=F0/Sf)を計算するステップと、
上記平均押え圧力Peを金型と接触している各素材表面
節点(i)で代表される接触面積Siを用いて節点力(G
i=Pe×Si)に換算するステップを有し、上記節点
力Giを次のタイムステップにおける解析の境界条件に
用いることを特徴とする板成形シミュレーション方法。
4. In a method for simulating plate forming by a finite element method analysis, the presence or absence of contact between the die and each material surface node (i) is determined by each node (i) being a predetermined distance D 0 from the die. A step of determining whether or not the total contact area Sf in the next time step is extrapolated from the total contact area Sb in the previous time step and the total contact area S in the current time step, Calculating an average wrinkle pressing pressure (Pe = F 0 / Sf) from the extrapolated total contact area Sf and a predetermined pressing force F 0 ;
Using the contact area Si represented by each material surface node (i) in contact with the die, the average pressing force Pe is applied to the node force (G
i = Pe × Si), and the above-mentioned nodal force Gi is used as a boundary condition for analysis in the next time step.
【請求項5】 金型と素材表面節点(i)との接触の有無
の判定において、金型からの所定の距離D0を、初期板
厚t0に対して0.005t0〜0.015t0としたことを特徴と
する請求項1〜4いずれか記載の板成形シミュレーショ
ン方法。
5. A predetermined distance D 0 from the mold is 0.005t 0 to 0.015t 0 with respect to the initial plate thickness t 0 in the determination of the presence or absence of contact between the mold and the material surface node (i). The plate forming simulation method according to claim 1, wherein the plate forming simulation is performed.
【請求項6】 板成形を有限要素法解析によりシミュレ
ートする方法において、現在のタイムステップにおける
変形計算から、金型が素材から受ける反力Rを計算する
ステップと、その反力Rと所定の金型押え力F0をもと
に、次のタイムステップにおける金型の移動速度を変更
するステップを有し、次のタイムステップでの金型が素
材から受ける反力Rを制御することを特徴とする板成形
シミュレーション方法。
6. A method of simulating plate forming by a finite element method analysis, a step of calculating a reaction force R received from a material by a mold from a deformation calculation at a current time step, the reaction force R and a predetermined value. It has a step of changing the moving speed of the die at the next time step based on the die pressing force F 0 , and controls the reaction force R received from the material by the die at the next time step. Sheet forming simulation method.
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