JPH09152392A - Method for analyzing non-linear structure - Google Patents
Method for analyzing non-linear structureInfo
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- JPH09152392A JPH09152392A JP31333495A JP31333495A JPH09152392A JP H09152392 A JPH09152392 A JP H09152392A JP 31333495 A JP31333495 A JP 31333495A JP 31333495 A JP31333495 A JP 31333495A JP H09152392 A JPH09152392 A JP H09152392A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形領域におけ
る構造体の挙動を解析する非線形構造解析方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear structure analysis method for analyzing the behavior of a structure in a nonlinear region.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、構造体の変形等の挙動を解析
する構造解析方法がある。この構造解析方法において
は、構造体の変形量の大きい場合と小さい場合とでは解
析工程が異なる。これは、構造体の変形量が大きくなる
と、内部での無次元化した変形量である歪みと単位面積
当たりの荷重である応力との関係が直線的な線形でなく
なるためである。したがって、構造解析方法は、変形量
が小さく歪みと応力との関係が直線的に表現できる弾性
域の線形構造解析方法と、変形量が大きく歪みと応力と
の関係が塑性域の非線形構造解析方法とに分けられる。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a structure analysis method for analyzing behavior such as deformation of a structure. In this structure analysis method, the analysis process differs depending on whether the deformation amount of the structure is large or small. This is because when the amount of deformation of the structure increases, the relationship between the strain, which is the dimensionless deformation inside, and the stress, which is the load per unit area, is no longer linear. Therefore, the structural analysis method is a linear structure analysis method in the elastic region where the amount of deformation is small and the relationship between strain and stress can be expressed linearly, and a nonlinear structure analysis method in which the relationship between strain and stress is large and the amount of deformation is plastic. Can be divided into
【０００３】この非線形構造解析方法では、通常、有限
要素法や、境界要素法や、差分法といった解析方法と、
これらの解析方法の組合わせとにより非線形領域におけ
る構造体の挙動を解析する。非線形構造解析方法は、例
えば蓄電池のケースを製造する場合、予め有限要素法に
よりケースの構造を解析し、稼働時の挙動、剛性等を評
価する。有限要素法では、まず、ケースの外観を設定
し、ケース全体を三角形或いは四角形等の板状の平面要
素に分割してこれら平面要素の連続体とする。そして、
有限要素法では、この各々の平面要素毎に厚さ寸法を設
定するとともに、構造体に作用する荷重等の境界条件
と、縦弾性係数やポアソン比等により材料を設定して解
析を行う。構造体は、図１０に示すように、例えば、蓄
電池ケース１０を用い、これらの解析に伴った変形形状
と変形量を得ることができる。In this non-linear structure analysis method, an analysis method such as a finite element method, a boundary element method or a difference method is usually used.
By combining these analysis methods, the behavior of the structure in the nonlinear region is analyzed. In the case of manufacturing a storage battery case, for example, the non-linear structure analysis method analyzes the structure of the case in advance by the finite element method and evaluates the behavior and rigidity during operation. In the finite element method, first, the appearance of a case is set, and the whole case is divided into plate-shaped planar elements such as triangles or quadrangles to form a continuous body of these planar elements. And
In the finite element method, the thickness dimension is set for each plane element, and the material is set by the boundary conditions such as the load acting on the structure, the longitudinal elastic modulus, the Poisson's ratio, etc., and the analysis is performed. As the structure, as shown in FIG. 10, for example, the storage battery case 10 is used, and the deformed shape and the deformation amount according to these analyzes can be obtained.
【０００４】この非線形構造解析方法では、線形構造解
析方法で設定に必要となる縦弾性係数、ポアソン比等の
他に、弾性挙動の限界値を示す降伏応力、各ひずみ領域
における加工硬化係数等の材料定数が必要となる。これ
らの材料定数は、特に近年、非線形領域における構造体
の挙動を解析することが多いため、これらの挙動や現象
を数値計算で解析する上で重要かつ不可欠なものとなっ
ている。しかし、これらの材料定数は、材料成分や試験
条件等によって大きく左右されるため、一般的な値とし
て提示するのが困難である。In this non-linear structural analysis method, in addition to the longitudinal elastic modulus, Poisson's ratio, etc. required for setting in the linear structural analysis method, yield stress indicating the limit value of elastic behavior, work hardening coefficient in each strain region, etc. Material constants are required. These material constants have become important and indispensable for numerical analysis of these behaviors and phenomena, especially in recent years because the behaviors of structures in the nonlinear region are often analyzed. However, it is difficult to present these material constants as general values because they are greatly influenced by the material components, test conditions, and the like.
【０００５】従来、降伏応力や加工硬化係数等の材料定
数は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の「金属材料引張試験方
法」に基づいて求められていた。この「金属材料引張試
験方法」では、図１１に示すように、ＪＩＳ Ｚ ２２
０１に基づいて作成された試験片１１が用いられる。こ
こで、応力σ、ひずみεは、Ｐを試験片１１に対する引
張り荷重、Ｓを断面積、Ｌを元の長さ、ｌをのびとし
て、それぞれ下記式（１）、式（２）の関係が成り立
つ。Conventionally, material constants such as yield stress and work hardening coefficient have been obtained based on JIS Z 2241 "Metal material tensile test method". In this “metal material tensile test method”, as shown in FIG.
The test piece 11 created based on 01 is used. Here, the stress σ and the strain ε are expressed by the following equations (1) and (2), where P is the tensile load on the test piece 11, S is the cross-sectional area, L is the original length, and l is the extension. It holds.
【０００６】σ＝Ｐ／Ｓ・・・式（１） ε＝ｌ／Ｌ・・・式（２） 材料定数は、図１２に示すように、単軸引張試験を行っ
て上記式（１）、式（２）より得られる「歪み−応力線
図」によって求められる。ここで、εp は塑性歪み、ε
e は弾性歪み、Ｅは縦弾性係数、Ｙは降伏応力を示して
いる。Σ = P / S (Equation (1)) ε = 1 / L (Equation (2)) As for the material constant, as shown in FIG. , Strain-stress diagram obtained from equation (2). Where ε p is the plastic strain, ε
e represents elastic strain, E represents longitudinal elastic modulus, and Y represents yield stress.
【０００７】加工硬化係数は、図１３に示すように、
「歪み−応力線図」より作られる「対数歪み−真応力線
図」によって求められる。ここで、εp は塑性歪み、ε
e は弾性歪み、Ｈ’は加工硬化係数を示している。The work hardening coefficient is, as shown in FIG.
It is obtained by the "logarithmic strain-true stress diagram" created from the "strain-stress diagram". Where ε p is the plastic strain, ε
e represents elastic strain, and H ′ represents work hardening coefficient.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＪＩＳ Ｚ
２２４１の「金属材料引張試験方法」は、金属材の引
張り強度を比較するための規格であり非線形の構造解析
を意図した試験規格では無いため、非線形領域の構造体
の挙動を解析するのに必要な加工硬化係数の求め方につ
いて定められていない。このため、「金属材料引張試験
方法」では、降伏応力や加工硬化係数等の材料定数の正
確な値を得ることができないといった問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, JIS Z
2241 “Metallic material tensile test method” is a standard for comparing the tensile strength of metallic materials and is not a test standard intended for non-linear structural analysis, so it is necessary to analyze the behavior of structures in the non-linear region. There is no stipulation on how to obtain a proper work hardening coefficient. Therefore, the "metal material tensile test method" has a problem that it is not possible to obtain accurate values of material constants such as yield stress and work hardening coefficient.
【０００９】また、「金属材料引張試験方法」による材
料試験では、試験片１１の断面形状が一定形状であるた
め、応力が集中する位置が明確でなく、任意の位置でく
びれを起こして破断が生じる。このため、「金属材料引
張試験方法」による材料試験では、試験片１１の塑性変
形が生じる位置を予め特定することができず、挙動を安
定して再現することができないといった問題があった。Further, in the material test by the "metal material tensile test method", since the cross-sectional shape of the test piece 11 is a constant shape, the position where the stress is concentrated is not clear, and a constriction occurs at any position and fracture occurs. Occurs. Therefore, in the material test by the “metal material tensile test method”, there is a problem that the position where the plastic deformation of the test piece 11 occurs cannot be specified in advance and the behavior cannot be stably reproduced.
【００１０】さらに、「金属材料引張試験方法」では、
単軸引張試験を行うための試験片１１を作成し、加工硬
化係数を求める際に「対数歪み−真応力線図」を作成す
るため多大な労力を有するといった問題点があった。さ
らにまた、「金属材料引張試験方法」では、試験片１１
の断面積の変化を計測するための特殊な装置が必要とさ
れ、容易に計測できないといった問題点があった。Further, in the "metal material tensile test method",
There is a problem that a great deal of labor is required because a "logarithmic strain-true stress diagram" is created when a test piece 11 for performing a uniaxial tensile test is created and a work hardening coefficient is obtained. Furthermore, in the “metal material tensile test method”, the test piece 11
There is a problem that a special device for measuring the change in the cross-sectional area of is required, and it cannot be easily measured.
【００１１】また、解析対象である構造体は、深絞り、
プレス等の加工成形或いは熱処理等の工程を経ているた
め、加工後の試験片１１を加工前の試験片１１と比較す
ると歪みと応力との関係が変化している場合が多い。こ
のため、加工後の構造体は、「金属材料引張試験方法」
が加工前の構造体から作成した試験片１１を試験の対象
としているため、正確な材料定数が得られないといった
問題点があった。The structure to be analyzed is a deep drawing,
Since the test piece 11 after processing has undergone steps such as press forming or heat treatment, the relationship between strain and stress often changes when the test piece 11 after processing is compared with the test piece 11 before processing. For this reason, the structure after processing is "metal material tensile test method"
Has a problem in that an accurate material constant cannot be obtained because the test piece 11 made from the structure before processing is the target of the test.
【００１２】したがって、本発明は、非線形領域におけ
る構造体の挙動の解析に有効な材料定数を容易に求める
とともに、材料定数を得るまで労力の大幅な削減を図っ
た非線形構造解析方法を提供することを目的に提案され
たものである。Therefore, the present invention provides a non-linear structural analysis method in which a material constant effective for analyzing the behavior of a structure in a non-linear region is easily obtained and the labor is greatly reduced until the material constant is obtained. It was proposed for the purpose.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この目的を達成した本発
明に係る非線形構造解析方法では、まず、解析対象であ
る構造体の一部を取り出して試験片を作成して材料試験
を行う。次に、材料試験を有限要素法等による解析でモ
デル化して数値解析する。そして、材料試験で得られた
計測値と、数値解析で得られた解析値とを比較し、解析
値が計測値に近づくように入力データとしての材料定数
を同定する。In the nonlinear structural analysis method according to the present invention which achieves this object, first, a part of the structure to be analyzed is taken out to prepare a test piece and a material test is performed. Next, the material test is modeled by an analysis by the finite element method or the like and numerically analyzed. Then, the measured value obtained in the material test is compared with the analyzed value obtained in the numerical analysis, and the material constant as the input data is identified so that the analyzed value approaches the measured value.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について、図１乃至図の図面を参照して詳細に説明す
る。本発明の実施の形態として示す非線形構造解析方法
では、長方形の板の曲げ試験を用いて材料定数を同定し
ている。この非線形構造解析方法は、図１に示すよう
に、蓄電池やニッケルカドニウム・バッテリー等のケー
スの塑性変形の挙動について解析を行い評価する塑性域
の非線形解析に適用される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of FIGS. In the nonlinear structural analysis method shown as the embodiment of the present invention, the material constant is identified by using a bending test of a rectangular plate. As shown in FIG. 1, this non-linear structure analysis method is applied to a non-linear analysis of a plastic region in which the behavior of plastic deformation of a case such as a storage battery or a nickel-cadmium battery is analyzed and evaluated.
【００１５】この非線形構造解析方法は、図２に示すよ
うに、材料試験片の作成Ｓ1 、材料試験Ｓ2 、材料定数
の同定Ｓ3 、入力データの作成Ｓ4 、非線形構造解析Ｓ
5 、結果出力Ｓ6 の６工程によりなる。As shown in FIG. 2, this non-linear structural analysis method is used to prepare a material test piece S 1 , a material test S 2 , a material constant identification S 3 , an input data preparation S 4 , and a non-linear structure analysis S.
5 , the result output S 6 consists of 6 steps.
【００１６】材料試験片の作成Ｓ1 では、まず、構造体
である蓄電池ケース１から、平板状の試験片２を切り出
す。この非線形構造解析方法では、実機から切り出す試
験片２のサイズに制約は無いが、ここでは長さ寸法が４
０ｍｍ、幅寸法が１２ｍｍ、厚さ寸法が０. ４５ｍｍの
平板状の試験片２を用いている。Preparation of Material Test Piece In S 1 , first, a flat plate-like test piece 2 is cut out from the storage battery case 1 which is a structure. In this nonlinear structure analysis method, there is no restriction on the size of the test piece 2 cut out from the actual machine, but here the length dimension is 4
A flat plate-shaped test piece 2 having a width of 0 mm, a width of 12 mm, and a thickness of 0.45 mm is used.
【００１７】材料試験Ｓ2 では、図３に示すように、材
料試験片の作成Ｓ1 で蓄電池ケース１から切り出した板
状の試験片２を用いて曲げ試験を行う。まず、図４に示
すように、支持片を２個の支持台３上に均等に載置し、
この試験片２の中央部を押し治具４で押圧してたわませ
る。次に、試験片２の中央部の荷重点におけるたわみ量
（変位）と反力（荷重）の履歴を計測する。この材料試
験Ｓ2 は、市販の引張り試験機（ＪＩＳ Ｂ ７７２１
準拠）を代用しても実現できる。In the material test S 2 , as shown in FIG. 3, a bending test is performed using the plate-shaped test piece 2 cut out from the storage battery case 1 in the material test piece preparation S 1 . First, as shown in FIG. 4, the support pieces are evenly placed on the two support bases 3,
The central portion of the test piece 2 is pressed by the pressing jig 4 to bend. Next, the history of the amount of deflection (displacement) and the reaction force (load) at the load point at the center of the test piece 2 is measured. This material test S 2 is performed by a commercially available tensile tester (JIS B 7721).
It can also be realized by substituting (compliant).
【００１８】材料定数の同定Ｓ3 では、図５に示すよう
に、システムの初期設定Ｓ31、入力データの作成Ｓ32、
非線形構造解析Ｓ33、挙動変数の出力Ｓ34、評価関数の
計算Ｓ35、収束判定Ｓ36、結果出力Ｓ39の７工程を経て
材料定数を同定する。材料定数の同定Ｓ3 は、収束判定
Ｓ36から最適部Ｓ37、材料定数の更新Ｓ38を経て入力デ
ータの作成へと繰り返し計算を行う。In the identification of material constants S 3 , as shown in FIG. 5, system initialization S 31 , input data creation S 32 ,
The material constants are identified through the seven steps of nonlinear structure analysis S 33 , behavior variable output S 34 , evaluation function calculation S 35 , convergence determination S 36 , and result output S 39 . In the material constant identification S 3 , the calculation is repeated from the convergence determination S 36 to the optimum part S 37 and the material constant update S 38 to create the input data.
【００１９】システムの初期設定Ｓ31では、材料定数の
同定を実行するための初期設定を行う。具体的には、シ
ステムの初期設定Ｓ31では、材料試験で得られた結果で
あるたわみ量と反力の履歴、最適化の手法の選択、降伏
応力と加工硬化係数の初期値と制約条件を計算機上のフ
ァイルに記録しておく。In the initial setting S 31 of the system, the initial setting for executing the identification of the material constant is performed. Specifically, in the initial setting S 31 of the system, the history of the amount of deflection and the reaction force, which are the results obtained in the material test, the selection of the optimization method, the initial values of the yield stress and the work hardening coefficient, and the constraint conditions are set. Record it in a file on the computer.
【００２０】入力データの作成Ｓ32から収束判定Ｓ36ま
では、最適化のアルゴリズムによる繰り返し計算で降伏
応力、加工硬化係数等の材料定数を同定する工程であ
る。入力データの作成Ｓ32では、試験片２曲げの構造解
析を行うための入力データを作成する。この入力データ
は、試験片２の曲げによる材料試験を計算機上で模擬す
るために用いられ、試験片２の幾何学的な形状データ
や、試験片２を曲げる治具や支持台３の形状データ、試
験片２の材料定数、治具を押し込む量などの境界条件に
より構成されている。最初の計算では、適当な材料定数
の初期値が与えられる。２回目以降の繰り返し計算で
は、最適化された材料定数が用いられる。The steps from the creation of input data S 32 to the determination of convergence S 36 are steps for identifying material constants such as yield stress and work hardening coefficient by iterative calculation by an optimization algorithm. Creation of Input Data In S 32 , input data for performing structural analysis of the bending of the test piece 2 is created. This input data is used to simulate a material test by bending the test piece 2 on a computer, and the geometrical shape data of the test piece 2 and the shape data of the jig for bending the test piece 2 and the support base 3. , The material constants of the test piece 2, and the boundary conditions such as the amount of pressing the jig. Initial calculations give initial values for the appropriate material constants. The optimized material constants are used in the second and subsequent iterative calculations.
【００２１】非線形構造解析Ｓ33では、試験片２曲げ試
験を模擬した非線形領域における構造体の挙動の解析を
行い、図６に示すように、解析結果が得られる。実線
は、変形後の構造体の形状を示している。また、波線
は、変形前の構造体の形状を示している。非線形構造解
析Ｓ33では、加工硬化等を含む材料非線形、歪みが大と
された変形、接触等の幾何学的非線形を考慮して計算さ
れる。また、非線形構造解析Ｓ33では、試験片２と支持
台３との間の滑りによる接触部位の移動も考慮されてい
る。In the non-linear structure analysis S 33 , the behavior of the structure in the non-linear region simulating the test piece 2 bending test is analyzed, and the analysis result is obtained as shown in FIG. The solid line shows the shape of the structure after deformation. The wavy line indicates the shape of the structure before deformation. In the non-linear structure analysis S 33 , calculation is performed in consideration of material non-linearity including work hardening, deformation with large strain, geometrical non-linearity such as contact. Further, in the non-linear structural analysis S 33 , the movement of the contact portion due to the slip between the test piece 2 and the support base 3 is also considered.
【００２２】挙動変数の出力Ｓ34では、非線形構造解析
Ｓ33の結果から、試験片２曲げの材料試験における試験
片２の中央部のたわみ量（変位）、反力（荷重）等の挙
動変数を算出する。In the output of behavior variable S 34 , from the results of the nonlinear structural analysis S 33 , behavior variables such as the amount of deflection (displacement) and the reaction force (load) of the central portion of the test piece 2 in the material test of bending the test piece 2 are performed. To calculate.
【００２３】評価関数の計算Ｓ35では、挙動変数の出力
Ｓ34で得られた解析結果と材料試験Ｓ2 で得られた計測
結果との挙動変数を比較する。具体的には、解析結果で
あるの解析値と計測結果である計測値との偏差を求めて
評価関数とする。In the calculation of the evaluation function S 35 , the behavior variable is compared with the analysis result obtained at the behavior variable output S 34 and the measurement result obtained at the material test S 2 . Specifically, the deviation between the analysis value, which is the analysis result, and the measurement value, which is the measurement result, is obtained and used as the evaluation function.
【００２４】収束判定Ｓ36では、評価関数の計算Ｓ35で
求められた評価関数の値が許容範囲にあるかどうかを判
別する。評価関数の値が許容範囲にある場合は、同定さ
れた材料定数の値を結果出力Ｓ39においてファイルに出
力し、最適化のループを終了する。評価関数の値が許容
範囲に無く収束していない場合は、最適化部Ｓ37で材料
定数の最適化を行う。In the convergence judgment S 36 , it is judged whether or not the value of the evaluation function obtained in the calculation S 35 of the evaluation function is within the allowable range. If the value of the evaluation function is within the allowable range, the value of the identified material constant is output to the file in the result output S 39 , and the optimization loop is ended. If the value of the evaluation function does not fall within the allowable range and does not converge, the optimization unit S 37 optimizes the material constant.
【００２５】最適化部Ｓ37では、数理計画法の中の非線
形計画法を用いて材料定数の最適化を行う。材料定数の
更新Ｓ38では、最適化部Ｓ37で更新された材料定数をフ
ァイルに出力する。The optimizing section S 37 optimizes the material constants by using the nonlinear programming method in the mathematical programming method. In the material constant update S 38 , the material constant updated in the optimization unit S 37 is output to a file.
【００２６】更新された材料定数は、再び入力データＳ
32に戻って非線形構造解析Ｓ33に用いられる。入力デー
タＳ32から材料定数の更新Ｓ38までの同定作業は、評価
関数の値が収束するまで繰り返される。そして、数値解
析で得られた解析値は、図７に示すように、材料試験で
得られた計測値と比較され、解析値が計測値に近づくよ
うに入力データとしての材料定数を同定する。○は、材
料試験で得られた計測値を示している。実線は、数値解
析で得られた解析値を示している。The updated material constants are input data S again.
It returns to 32 and is used for nonlinear structural analysis S 33 . The identification work from the input data S 32 to the material constant update S 38 is repeated until the value of the evaluation function converges. Then, as shown in FIG. 7, the analysis value obtained by the numerical analysis is compared with the measurement value obtained by the material test, and the material constant as the input data is identified so that the analysis value approaches the measurement value. O indicates the measured value obtained in the material test. The solid line indicates the analytical value obtained by the numerical analysis.
【００２７】入力データの作成Ｓ4 では、材料定数の同
定Ｓ3 で同定された材料定数に基づいて、蓄電池ケース
１の非線形構造解析を行うための入力データを作成す
る。蓄電池ケース１は、図８に示すように、外観が四辺
形の板要素で分割され、ケース形状の対称性を利用して
８分の１領域のみをモデル化されている。蓄電池ケース
１は、対称面となる境界に拘束条件を設定することによ
り解析コストが削減される。In the input data preparation S 4 , the input data for performing the non-linear structural analysis of the storage battery case 1 is prepared based on the material constant identified in the material constant identification S 3 . As shown in FIG. 8, the storage battery case 1 is divided by plate elements having a quadrilateral appearance, and only the 1/8 region is modeled by utilizing the symmetry of the case shape. In the storage battery case 1, analysis cost is reduced by setting a constraint condition on the boundary that is a symmetry plane.
【００２８】非線形構造解析Ｓ5 では、蓄電池ケース１
の非線形構造解析を行う。蓄電池ケース１の内側に圧力
荷重が作用したときの、電池ケース上面の中央部での変
形量を計算により求める。結果出力Ｓ6 では、解析の目
的であった、ケース内圧力と蓄電池ケース１中央部での
変形量の履歴を出力する。In the non-linear structural analysis S 5 , the storage battery case 1
Non-linear structural analysis of. The amount of deformation at the center of the upper surface of the battery case when a pressure load is applied to the inside of the storage battery case 1 is calculated. In the result output S 6 , the history of the pressure inside the case and the amount of deformation at the central portion of the storage battery case 1, which was the purpose of analysis, is output.
【００２９】実施の形態非線形構造解析方法により同定
された材料定数による蓄電池ケース１の非線形構造解析
の結果と、従来の「引張り試験」を用いた方法により同
定された材料定数による蓄電池ケース１の非線形構造解
析の結果とについて、図９の図面を参照して詳細に説明
する。×印は、従来の「引張り試験」を用いた方法の解
析結果を示している。実線は、実施の形態非線形構造解
析方法の解析結果を示している。○印は、検証実験での
実測値を示している。また、横軸は、ケース内部の圧力
荷重である。縦軸は蓄電池ケース１の上面中央部におけ
る変位量である。Embodiments Non-linear structural analysis results of the storage battery case 1 based on the material constants identified by the non-linear structural analysis method, and non-linearity of the storage battery case 1 based on the material constants identified by the conventional "tensile test" method. The result of the structural analysis will be described in detail with reference to the drawing of FIG. The mark x indicates the analysis result of the method using the conventional “tensile test”. The solid line shows the analysis result of the nonlinear structure analysis method of the embodiment. The mark ○ indicates the actual measurement value in the verification experiment. The horizontal axis is the pressure load inside the case. The vertical axis represents the amount of displacement in the central portion of the upper surface of the storage battery case 1.
【００３０】実施の形態非線形構造解析方法では、図９
に示すように、解析値が検証実験での実測値と極めてよ
く一致しており、同定された材料定数の有意性と、本発
明の有意性とが確認される。これに対し、従来の「引張
り試験」を用いた方法では、解析値が検証実験での計測
値と大きく異なっており、解析精度が低いことがわか
る。In the non-linear structural analysis method of the embodiment, as shown in FIG.
As shown in (1), the analysis value is in very good agreement with the actual measurement value in the verification experiment, and the significance of the identified material constant and the significance of the present invention are confirmed. On the other hand, in the method using the conventional “tensile test”, the analysis value is significantly different from the measurement value in the verification experiment, and it is understood that the analysis accuracy is low.
【００３１】上述した実施の形態非線形構造解析方法で
は、塑性変形等の挙動を数値計算で解析する非線形構造
解析に必要とされる材料定数を、材料試験とその材料試
験をモデル化した数値解析を組み合わせて同定すること
により、非線形領域における構造体の挙動の解析の正確
性が向上される。In the non-linear structural analysis method of the above-described embodiment, the material constants required for the non-linear structural analysis for analyzing the behavior such as plastic deformation by the numerical calculation are subjected to the numerical analysis by modeling the material test and the material test. The combined identification improves the accuracy of analysis of the behavior of the structure in the non-linear region.
【００３２】また、この非線形構造解析方法では、変
位、接触、すべり等の幾何学的な非線形性と材料的な非
線形性とを考慮した上で材料定数を同定しているため、
構造解析のための精度の良い材料定数を得ることが可能
とされる。In this non-linear structure analysis method, the material constants are identified in consideration of geometrical non-linearity such as displacement, contact, slip and the like and material non-linearity.
It is possible to obtain accurate material constants for structural analysis.
【００３３】さらに、この非線形構造解析方法では、材
料試験において従来の引張り試験に代えて試験片２の曲
げ試験を用いることにより、塑性変形の発生する位置と
その現象との再現の安定性が図られる。このため、非線
形構造解析方法では、高精度な解析を可能とする材料定
数を得ることができる。Further, in this non-linear structural analysis method, the bending test of the test piece 2 is used in place of the conventional tensile test in the material test, so that the reproduction stability of the position where the plastic deformation occurs and the phenomenon thereof can be shown. To be Therefore, in the nonlinear structure analysis method, it is possible to obtain material constants that enable highly accurate analysis.
【００３４】さらにまた、この非線形構造解析方法で
は、材料試験に用いる試験片２が解析対象となる構造体
の一部から取り出されることにより、より現実の状態に
近い高精度な材料定数を得ることができる。Furthermore, in this nonlinear structure analysis method, the test piece 2 used for the material test is taken out from a part of the structure to be analyzed, so that a highly accurate material constant closer to the actual state can be obtained. You can
【００３５】さらにまた、この非線形構造解析方法で
は、材料定数を同定する過程において、数理計画法の非
線形計画法を用いた最適化のアルゴリズムを適用してプ
ログラム上で制御したため、材料定数の同定にかかる時
間と労力との大幅な削減が図られる。Furthermore, in this non-linear structure analysis method, in the process of identifying the material constants, an optimization algorithm using the non-linear programming method of mathematical programming was applied and controlled on a program, so that the material constants were identified. The time and labor required can be greatly reduced.
【００３６】[0036]
【発明の効果】上述したように、本発明に係る非線形構
造解析方法によれば、非線形領域における構造体の挙動
の構造解析に必要とされる材料定数を、材料試験とその
材料試験をモデル化した数値解析とを組み合わせて同定
することにより、非線形領域における構造体の挙動の解
析の正確性が向上される。As described above, according to the nonlinear structural analysis method of the present invention, the material constants required for the structural analysis of the behavior of the structure in the nonlinear region are modeled in the material test and the material test. By performing the identification in combination with the numerical analysis described above, the accuracy of the analysis of the behavior of the structure in the nonlinear region is improved.
【００３７】また、この非線形構造解析方法では、幾何
学的な非線形性と材料的な非線形性とを考慮した上で材
料定数を同定しているため、構造解析のための精度の良
い材料定数を得ることが可能とされる。In this non-linear structure analysis method, the material constants are identified in consideration of the geometrical non-linearity and the material non-linearity. It is possible to obtain.
【００３８】さらに、この非線形構造解析方法では、材
料試験において従来の引張り試験に代えて試験片に曲げ
試験を行うことにより、塑性変形の発生する位置とその
現象との再現の安定性が図られる。このため、非線形構
造解析方法では、高精度な解析を可能とする材料定数を
得ることができる。Furthermore, in this non-linear structural analysis method, the bending test is performed on the test piece in place of the conventional tensile test in the material test, so that the position where the plastic deformation occurs and the stability of reproduction of the phenomenon can be achieved. . Therefore, in the nonlinear structure analysis method, it is possible to obtain material constants that enable highly accurate analysis.
【００３９】さらにまた、この非線形構造解析方法で
は、材料試験に用いる試験片として解析対象となる構造
体の一部を用いていることにより、より現実の状態に近
い高精度な材料定数を得ることができる。Furthermore, in this nonlinear structure analysis method, a part of the structure to be analyzed is used as the test piece used for the material test, so that a highly accurate material constant closer to the actual state can be obtained. You can
【００４０】さらにまた、この非線形構造解析方法で
は、材料定数を同定する過程において、非線形計画法に
用いた最適化プログラム上を適用して制御したため、材
料定数の同定にかかる時間と労力との大幅な削減が図ら
れる。Furthermore, in this nonlinear structure analysis method, in the process of identifying the material constants, control was performed by applying the optimization program used in the nonlinear programming method. Therefore, the time and labor required to identify the material constants are greatly reduced. Reduction is achieved.
【図１】本発明に係る実施の形態非線形構造解析方法の
解析対象である蓄電池ケースを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a storage battery case which is an analysis target of a nonlinear structure analysis method according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記非線形構造解析方法の工程を示す流れ図で
ある。FIG. 2 is a flowchart showing steps of the above-mentioned nonlinear structure analysis method.
【図３】上記非線形構造解析方法の曲げ試験に用いられ
る試験片を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a test piece used for a bending test of the above-described nonlinear structure analysis method.
【図４】上記曲げ試験を説明するために示す模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram shown for explaining the bending test.
【図５】上記非線形構造解析方法の材料定数を同定する
工程を示す流れ図である。FIG. 5 is a flowchart showing a step of identifying a material constant in the above-mentioned nonlinear structure analysis method.
【図６】上記試験片の曲げ試験の解析結果の模式図であ
る。FIG. 6 is a schematic diagram of an analysis result of a bending test of the test piece.
【図７】上記曲げ試験での試験片に対する反力と試験片
のたわみの履歴を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a reaction force against a test piece and a history of deflection of the test piece in the bending test.
【図８】上記蓄電池ケースの材料定数を板要素に分解し
た状態を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a state where material constants of the storage battery case are decomposed into plate elements.
【図９】上記非線形構造解析方法と従来の「引張り試
験」を用いた方法とを比較した場合において、蓄電池ケ
ースに対する圧力荷重と蓄電池ケースの変形量の履歴を
示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a history of a pressure load on a storage battery case and a deformation amount of the storage battery case when the above-mentioned nonlinear structure analysis method and a method using a conventional “tensile test” are compared.
【図１０】変形した蓄電池ケースを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a modified storage battery case.
【図１１】従来の非線形構造解析方法の引張り試験に用
いられる試験片を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic view showing a test piece used in a tensile test of a conventional nonlinear structure analysis method.
【図１２】従来の非線形構造解析方法に用いられる歪み
−応力線図である。FIG. 12 is a strain-stress diagram used in a conventional nonlinear structure analysis method.
【図１３】従来の非線形構造解析方法に用いられる塑性
歪み−応力線図である。FIG. 13 is a plastic strain-stress diagram used in a conventional nonlinear structure analysis method.
１ 蓄電池ケース ２ 試験片 Ｓ2 材料試験 Ｓ33 解析部（非線形構造解析） Ｓ3 材料定数の同定 Ｓ5 非線形構造解析1 Storage battery case 2 Test piece S 2 Material test S 33 Analysis part (Nonlinear structural analysis) S 3 Identification of material constants S 5 Nonlinear structural analysis
Claims (5)
料試験をモデル化した数値解析とを組み合わせることに
より材料定数を同定して、非線形領域における構造体の
挙動を構造解析することを特徴とする非線形構造解析方
法。1. A material constant is identified by combining a material test using a part of a structure and a numerical analysis modeling the material test, and the behavior of the structure in a nonlinear region is structurally analyzed. Characteristic nonlinear structure analysis method.
形成された試験片を用いることを特徴とする請求項１に
記載の非線形構造解析方法。2. The nonlinear structural analysis method according to claim 1, wherein the material test uses a test piece formed by taking out a part of the structure.
験片に応力集中を起こす点を定めて曲げ試験を行い、非
線形領域のパラメータを求めることを特徴とする請求項
１に記載の非線形構造解析方法。3. The non-linearity according to claim 1, wherein in the material test, a bending test is performed by defining a point where stress concentration occurs in a test piece formed of a part of the structure, and a parameter in a non-linear region is obtained. Structural analysis method.
料的な非線形性とを考慮した非線形構造解析を適用する
ことを特徴とする請求項１に記載の非線形構造解析方
法。4. The non-linear structural analysis method according to claim 1, wherein in the numerical analysis, non-linear structural analysis considering geometric non-linearity and material non-linearity is applied.
得られた解析値より材料定数を同定する工程を、非線形
計画法に基づいた最適化プログラムを適用して制御した
ことを特徴とする請求項１に記載の非線形構造解析方
法。5. A process for identifying a material constant from a measured value obtained in a material test and an analytical value obtained in a numerical analysis is controlled by applying an optimization program based on a nonlinear programming method. The nonlinear structure analysis method according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31333495A JPH09152392A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Method for analyzing non-linear structure |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP31333495A JPH09152392A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Method for analyzing non-linear structure |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152392A true JPH09152392A (en) | 1997-06-10 |
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ID=18039999
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|---|---|---|---|
| JP31333495A Pending JPH09152392A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Method for analyzing non-linear structure |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09152392A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-11-30 JP JP31333495A patent/JPH09152392A/en active Pending
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| US9618434B2 (en) | 2012-05-31 | 2017-04-11 | Advics Co., Ltd. | Stiffness measurement method and device |
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