KR101951587B1 - 파단 예측 방법, 프로그램, 기록 매체 및 연산 처리 장치 - Google Patents

Abstract

금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 부위를 유한 요소법을 사용하여 예측하는 파단 예측 방법에 있어서, 용이하고 또한 확실하게 파단 부위를 추출한다. 본 파단 예측 방법은 금속판을, 제1 메쉬 거칠기로 분할한 경우와 제1 메쉬 거칠기보다도 거친 제2 메쉬 거칠기로 분할한 경우의 각각에 있어서, 유한 요소법을 사용하여 성형 해석을 행하는 제1 스텝과, 제1 메쉬 거칠기의 경우와 제2 메쉬 거칠기의 경우의 각각에 있어서, 최대 주응력을 메쉬마다 구하는 제2 스텝과; 부품의 각 부위에 있어서의, 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 최대 주응력과, 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 최대 주응력의 차분값을 구하고, 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 파단 부위로서 추출하는 제3 스텝을 갖는다.

Description

파단 예측 방법, 프로그램, 기록 매체 및 연산 처리 장치

본 발명은 유한 요소법에 의해 성형 해석을 행할 때에 파단 부위를 예측하는 파단 예측 방법, 프로그램, 기록 매체 및 연산 처리 장치에 관한 것이다.

본원은 2015년 5월 18일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015-101311호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

근년, 자동차 업계에서는 자동차가 충돌했을 때의 탑승원에 대한 영향을 저감시킬 수 있는 차체 구조의 개발이 급선무의 과제가 되고 있다. 한편, 연비 개선을 위해 차체의 경량화도 중요한 과제이다. 이들 과제의 해결을 위해, 보다 고강도의 재료, 특히 철강 재료에서는 고강도 강판의 적용이 검토되고 있다. 이와 같은 고강도의 재료 적용은 고강도화 및 경량화의 양립의 관점에서, 자동차 업계에 한정되지 않고, 철도 차량 등의 각종 차량, 선박, 항공기, 일반 기계, 가정용 전기 제품 등의 많은 업계에 있어서도 검토되고 있다. 그러나, 일반적으로 강도의 상승은 성형성의 열화를 초래한다. 그로 인해, 고강도 강판의 적용을 확대하기 위해서는, 성형성의 개선, 특히 신장 플랜지성의 개선이 중요하다. 즉, 고강도 강판의 성형 시에, 파단이 발생하는 것을 회피하는 것이 바람직하다.

이와 같은 과제의 해결을 위해 신장 플랜지성이 우수한 재료의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 페라이트나 베이나이트 등의 미시 조직의 제어에 의해 신장 플랜지성을 개선한 재료가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 소성 이방성과 특정 방향의 인장 시험에 있어서의 균일 신율을 규정함으로써 얻어지는, 신장 플랜지성이 우수한 알루미늄 합금판이 개시되어 있다.

그러나, 실제의 부품에서의 성형 가부는 재료 특성만으로 결정되는 것은 아니고, 금형 형상이나 윤활 조건, 성형 조건 등이 복잡하게 영향을 미치고 있다. 따라서, 우수한 재료 특성을 살리기 위해서는 재료와 함께 이들의 복잡한 인자를 적절하게 설정할 필요가 있다. 이와 같은 목적을 위해 수치 해석 기술이 적용되어 있다.

특허문헌 3에는 유한 요소법을 사용하여 성형 시의 성형 문제를 예측하는 방법이 개시되어 있다. 이것에 의하면, 유한 요소법을 사용하여 해석하고, 착안하는 요소의 변형이나 응력의 데이터를 사용하여 성형 문제의 발생의 판정을 행하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법을 사용하는 경우에는 해석 대상에 따라 적절한 크기로 요소 분할을 행할 필요가 있고, 부적절한 요소 분할로 해석을 행하는 경우, 예측 결과가 과대 또는 과소 평가가 되어 버려, 현실과 대응하지 않는 케이스가 발생하고 있다.

일본 특허 공개 2002-60898호 공보 일본 특허 공개 2006-257506호 공보 일본 특허 공개 평8-339396호 공보 일본 특허 제4865036호 공보

"Continuum Theory of Plasticity", Akhtar S.Kahn and Sujian Huang 공저, Chapter 2 YIELD CRITERIA, 4.1 STRESS STATE AND STRESS SPACE 83-85페이지 "기술자를 위한 고등 수학 2 선형대수와 벡터 해석(원서 제5판)", E.크라이찌그 저 2.13 고유값, 고유 벡터 99-104페이지

특허문헌 4에서는 종래 기술과 달리, 요소 분할의 크기가 다른 유한 요소 해석의 사례 2건에 있어서의 판 두께 감소율 또는 최대 주변형 분포를 정량적으로 비교한다. 이에 의해, 신장 플랜지 균열 부위의 예측의 고정밀도화에 성공했다. 특허문헌 4의 기술은 유한 요소 해석의 계산 정밀도를 반드시 향상시키지 않아도 신장 플랜지 균열 부위의 예측을 가능하게 하기 때문에, 유한 요소 해석 소프트웨어를 한정하지 않고 단시간에 또한 낮은 계산 비용에서의 실시가 가능한 점에 큰 이점이 있다.

그러나, 특허문헌 4에서는 신장 플랜지 균열 부위의 특정에 대하여, 판 두께 감소율 또는 최대 주변형의 분포라는 기하학적 변형량을 평가 지표로 하고 있다. 해석 대상 부품인 강판이, 비교적 변형능이 높고 큰 변형 영역까지 성형 가능한 박판재라면, 문제없이 신장 플랜지 부위의 예측 특정은 가능하다. 그런데, 해석 대상 부품인 강판이 고장력 강판 또는 난성형성 금속판인 경우에는, 2종류의 다른 요소 분할에 있어서의 유한 요소 해석의 결과에 있어서 최대 주변형 분포의 차분이 작아져, 신장 플랜지 균열 부위의 검출 정밀도가 저하되는 경향이 나타난다. 따라서, 고장력 강판 등의 저변형 영역에서 파단이 발생할 수 있는 난성형재에 대한 당해 예측 기술의 적용에서는, 신장 플랜지 균열 부위 예측은 불충분하다.

본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단을 유한 요소법을 사용하여 예측하는 방법에 있어서, 용이하고 또한 확실하게 파단 부위를 추출할 수 있는 파단 예측 방법, 프로그램, 기록 매체 및 연산 처리 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하고 이러한 목적을 달성하기 위해 이하의 각 형태를 채용했다.

(1) 즉, 본 발명의 일 형태에 관한 파단 예측 방법은, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 부위를 예측하는 방법이며, 상기 금속판을, 제1 메쉬 거칠기로 분할한 경우와 상기 제1 메쉬 거칠기보다도 거친 제2 메쉬 거칠기로 분할한 경우의 각각에 있어서, 유한 요소법을 사용하여 성형 해석을 행하는 제1 스텝과; 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우와 상기 제2 메쉬 거칠기의 경우의 각각에 있어서, 최대 주응력을 메쉬마다 구하는 제2 스텝과; 상기 부품의 각 부위에 있어서의, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 최대 주응력과, 상기 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 최대 주응력의 차분값을 구하고, 상기 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하는 제3 스텝을 갖는다.

상기 (1)에 기재된 형태에서는, 제1 메쉬 거칠기와 제1 메쉬 거칠기보다도 거친 제2 메쉬 거칠기의 2종류의 메쉬 거칠기를 사용한다. 유한 요소법에서는 각 메쉬 내에 있어서의 최대 주응력이 평균화되어 출력된다. 따라서, 어느 메쉬 내에 응력 집중 부위가 존재하는 경우, 더 미세한 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 최대 주응력은 평균화의 영향이 작아지기 때문에, 더 거친 제2 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 최대 주응력보다도 커진다. 따라서, 각 부위에 있어서, 2종류의 메쉬 거칠기에 있어서의 최대 주응력의 차분값을 구하고, 그 차분값이 소정값보다도 큰 경우에는, 당해 부위를 응력 집중 부위라고 간주할 수 있다. 응력이 집중될수록 파단이 발생할 위험도가 높아지므로, 최대 주응력의 차분값의 대소로 파단 발생의 위험도를 예측하는 것이 가능해진다.

또한, 종래 1종류의 메쉬 거칠기만을 사용하는 경우에는, 메쉬 거칠기가 거친 경우에는, 평균화의 영향이 강해져, 응력이 집중하고 있는 부위의 기여가 평균값에 묻혀 버린다. 그로 인해, 응력이 집중하고 있고 파단의 위험도가 높은 부위를 추출하기 위해서는, 메쉬 거칠기를 매우 작게 설정해야만 했다. 이에 비해, 본 형태에서는 제1 메쉬 거칠기와 제2 메쉬 거칠기의 각각의 경우에 있어서의 최대 주응력의 정량적인 비교에 의해 파단 부위를 추출하므로, 양자의 비교를 가능하게 할 정도의 메쉬 거칠기로 충분하고, 제1 메쉬 거칠기를, 종래와 같이 매우 작은 메쉬 거칠기로 설정하는 것은 필수는 아니다. 따라서, 성형 해석을 단시간에 또한 낮은 계산 비용으로 행할 수 있다.

또한, 본 형태에서는, 지표로서 최대 주응력을 사용하고 있다. 고강도 강판 등의 인장 강도가 높고 신율이 작은 금속판의 경우, 변형량이 작은 경우라도, 응력은 크게 변화된다. 그로 인해, 판 두께 감소율 또는 최대 주변형이라고 하는 기하학적 변형량을 지표로 해도, 변형량 자체가 작기 때문에, 다른 메쉬 거칠기에 있어서의 지표의 값의 차분이 불명확해져, 파단 부위의 예측이 곤란해진다. 한편, 역학적 변화량인 최대 주응력을 지표로 함으로써, 지표의 값의 차분이 명확해져, 인장 강도가 높고 신율이 작은 금속판에 대해서도, 용이하고 또한 확실하게 파단 부위를 예측할 수 있다.

(2) 상기 (1)에 기재된 파단 예측 방법에 있어서, 상기 제1 메쉬 거칠기 및 상기 제2 메쉬 거칠기를, 상기 금속판의 가공 경화 특성을 나타내는 n값에 기초하여 결정하는 제0 스텝을 더 가져도 된다.

이 경우, n값에 기초하여, 제1 메쉬 거칠기 및 제2 메쉬 거칠기가 최적으로 설정된다. 따라서, 지나치게 거친 메쉬 거칠기에 의해 예측 정밀도를 낮추는 일 없이, 반대로, 불필요하게 지나치게 미세한 메쉬 거칠기를 사용함으로써 계산 시간을 증대시키는 일 없이, 우수한 예측 정밀도를 얻을 수 있다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 파단 예측 방법에 있어서, 상기 제3 스텝에서 상기 파단 부위가 추출되지 않은 경우에, 상기 제1 메쉬 거칠기 및 상기 제2 메쉬 거칠기 중 적어도 상기 제1 메쉬 거칠기를 보다 미세한 거칠기로 재설정하는 것 및 상기 소정값을 보다 작은 값으로 재설정하는 것 중 적어도 한쪽을 행한 후에, 상기 제1 스텝부터 상기 제3 스텝을 다시 실시하도록 해도 된다.

이 경우, 적어도 제1 메쉬 거칠기를 보다 미세한 거칠기로 재설정함으로써, 메쉬 중에 있어서의 최대 주응력의 평균화의 영향을 작게 하고, 즉 응력이 집중하고 있는 부위를 현재화시킨다. 이에 의해, 제1 메쉬 거칠기에서의 최대 응력과 제2 메쉬 거칠기에서의 최대 주응력의 차분값이 보다 크게 얻어지므로, 보다 확실하게 파단 부위를 예측할 수 있다.

한편, 소정값을 보다 작은 값으로 재설정하는 경우에는, 예를 들어 최대 주응력의 차분값이 그만큼 크지 않은 부위에 대해서도, 파단이 발생할 위험성을 갖는 부위로서 예측하는 것을 가능하게 한다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에 있어서, 상기 제1 메쉬 거칠기에 의한 분할을 행할 때에, 어댑티브 메쉬를 사용해도 된다.

이 경우, 성형 개시 시에 있어서는 거친 메쉬로 해석을 행하고, 성형 과정의 진행에 수반하여, 변형 또는 응력 변화가 큰 부위에 있어서만 메쉬를 미세하게 재분할함으로써, 해석 시간을 저감시킬 수 있다.

또한, 변형 또는 응력 변화가 큰 부위, 즉 파단의 위험성이 높은 부위에 있어서 메쉬가 미세하게 되기 때문에, 예측 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에 있어서, 상기 제1 스텝에 있어서의 상기 성형 해석을, 상기 부품의 성형 도중에 종료시켜도 된다.

이 경우, 성형 해석을 부품의 성형 도중에 멈추고, 소위 도중 멈춤 평가를 행한다. 도중 멈춤 평가는 성형 과정이 진행됨에 따라, 응력 상태가 인장 강도에 가까워지기 전이나, 변형이 과대해져 성형 해석에 문제가 발생하기 전에, 최대 주응력의 차분값을 평가하는 것을 가능하게 한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에서는, 상기 제2 스텝에 있어서, 또한 상기 제1 메쉬 거칠기로 분할한 경우와 상기 제2 메쉬 거칠기로 분할한 경우의 각각에 대하여, 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽인 형상 지표값을 메쉬마다 구하고; 상기 제3 스텝에 있어서, 또한 상기 부품의 각 부위에 있어서의, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 형상 지표값과, 상기 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 형상 지표값의 차분값을 구하고, 상기 형상 지표값의 차분값이 소정값보다도 큰 것, 상기 최대 주응력의 차분값이 소정값보다도 큰 것 중 적어도 한쪽을 만족시키는 부위에 대응하는, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하도록 해도 된다.

이 경우, 최대 주응력을 사용한 예측에 더하여, 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽을 사용한 예측도 행한다. 복수의 예측을 조합함으로써, 예측의 확실성을 향상시킬 수 있다.

또한, 인장 강도가 높고 신율이 작은 금속판과는 반대로, 인장 강도가 낮고 신율이 큰 금속판에 있어서는, 변형량이 크기 때문에, 판 두께 감소율 또는 최대 주변형이라고 하는 기하학적 변형량을 지표로 하는 것이 바람직해진다. 또한, 인장 강도가 높고 신율이 작은 금속판과 인장 강도가 낮고 신율이 큰 금속판 사이의 중간 정도의 인장 강도 및 신율을 갖는 금속판에 있어서는, 최대 주응력을 사용한 예측과, 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽을 사용한 예측의 한쪽만을 사용하는 것이 아니고, 양자의 예측을 병용하는 것이 바람직해진다. 즉, 복수의 예측을 조합함으로써, 고강도이고 신율이 낮은 금속판(예를 들어, 고장력 강판)이나, 최대 주변형 또는 판 두께 감소율을 사용한 예측에 특히 적합한 금속판(예를 들어, 연강판)뿐만 아니라, 이들의 중간의 강도를 갖는 금속판 등의 다양한 종류의 금속판에 대하여, 우수한 예측 정밀도로 파단 부위를 추출하는 것이 가능해진다.

(7) 본 발명의 일 형태에 관한 파단 예측 방법은, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 부위를 예측하는 방법이며, 상기 금속판을, 소정의 메쉬 거칠기로 분할하고, 유한 요소법을 사용하여 성형 해석을 행하는 제1 스텝과; 최대 주응력을 메쉬마다 구하는 제2 스텝과; 서로 인접하는 2 이상의 메쉬끼리를 결합시킨 결합 메쉬마다, 최대 주응력을 구하는 제3 스텝과; 상기 제2 스텝에서 구한 상기 최대 주응력과 상기 제3 스텝에서 구한 상기 최대 주응력의 차분값을, 상기 부품의 부위마다 구하고, 또한 상기 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 상기 제2 스텝에서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하는 제4 스텝을 갖는다.

상기 (7)에 기재된 형태에서는 상기 (1)에 기재된 형태의 2종류의 메쉬 거칠기를 사용한 최대 주응력의 비교 대신에, 메쉬의 결합 전후에서의 최대 주응력을 비교함으로써, 상기 (1)에 기재된 형태와 마찬가지로, 용이하고 또한 확실하게 파단 부위를 예측할 수 있다.

또한, 성형 해석은 기본적으로는 1회밖에 행해지지 않기 때문에, 성형 해석을 더욱 단시간에 또한 저계산 비용으로 행할 수 있다.

(8) 상기 (7)에 기재된 파단 예측 방법에 있어서, 상기 소정의 메쉬 거칠기에 의한 분할을 행할 때에, 어댑티브 메쉬를 사용해도 된다.

이 경우, 상기 (4)에 기재된 형태와 마찬가지로, 어댑티브 메쉬를 사용함으로써, 해석 시간을 줄일 수 있고, 예측 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(9) 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 파단 예측 방법에 있어서, 상기 제1 스텝에 있어서의 상기 성형 해석을, 상기 부품의 성형 도중에 종료시켜도 된다.

이 경우, 상기 (5)에 기재된 형태와 마찬가지로, 도중 멈춤 평가를 행함으로써, 응력 상태가 인장 강도에 가까워지기 전이나, 성형 해석에 문제가 발생하기 전에, 최대 주응력의 차분값을 평가하는 것을 가능하게 한다.

(10) 상기 (7) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에서는, 상기 제2 스텝에 있어서, 또한 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽인 형상 지표값을 메쉬마다 구하고; 상기 제3 스텝에 있어서, 또한 상기 형상 지표값을 결합 메쉬마다 구하고; 상기 제4 스텝에 있어서, 또한 상기 제2 스텝에서 구한 상기 형상 지표값과, 상기 제3 스텝에서 구한 상기 형상 지표값의 차분값을, 상기 부품의 부위마다 구하고, 상기 형상 지표값의 차분값이 소정값보다도 큰 것, 상기 최대 주응력의 차분값이 소정값보다도 큰 것 중 적어도 한쪽을 만족시키는 부위에 대응하는, 상기 제2 스텝에서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하도독 해도 된다.

이 경우, 상기 (6)에 기재된 형태와 마찬가지로, 최대 주응력을 사용한 예측에 더하여, 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽을 사용한 예측도 행함으로써, 다양한 종류의 금속판에 대하여 우수한 예측 정밀도를 얻을 수 있다.

(11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에서는, 파단 부위로서, 신장 플랜지 균열의 발생 부위를 예측해도 된다.

이 경우, 파단으로서 특별히 문제가 되는 신장 플랜지 균열의 발생에 대하여 예측할 수 있다.

(12) 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에서는, 상기 부품의 단부에 있어서의, 상기 파단 부위를 추출해도 된다.

이 경우, 파단이 발생할 위험성이 높은 부품 단부에 있어서의 파단을 예측할 수 있다.

(13) 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법에서는, 상기 금속판이, 인장 강도가 980㎫ 이상의 강판이어도 된다.

이 경우, 난성형성의 금속판인 인장 강도가 980㎫ 이상의 강판에 대하여 파단을 예측할 수 있다.

(14) 본 발명의 일 형태에 관한 프로그램은, 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 파단 예측 방법을 실행한다.

(15) 본 발명의 일 형태에 관한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에는, 상기 (14)에 기재된 프로그램이 기록되어 있다.

(16) 본 발명의 일 형태에 관한 연산 처리 장치는, 상기 (14)에 기재된 프로그램을 실행한다.

도 1a는 본 발명의 연산 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 파단 예측 방법의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 연산 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 파단 예측 방법의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 3a는 솔리드 요소의 경우에 있어서의 제2 메쉬 거칠기(L coarse)의 사례를 도시하는 도면이다.
도 3b는 솔리드 요소의 경우에 있어서의 제1 메쉬 거칠기(L fine)의 사례를 도시하는 도면이다.
도 4는 저강도재(연강판)와 고강도재의 응력-변형 곡선을 도시하는 특성도이다.
도 5는 저강도재의 최대 주변형 분포의 사례를 도시하는 특성도이다.
도 6은 고강도재의 최대 주변형 분포의 사례를 도시하는 특성도이다.
도 7a는 고강도재의 최대 주응력 분포의 사례의 특성도이다.
도 7b는 도 7a의 확대도이다.
도 8a는 어댑티브 메쉬의 개요를 도시하는 도면이다.
도 8b는 어댑티브 메쉬의 개요를 도시하는 도면이다.
도 8c는 어댑티브 메쉬의 개요를 도시하는 도면이다.
도 8d는 어댑티브 메쉬의 개요를 도시하는 도면이다.
도 9는 각통 버링 성형의 금형 구성을 도시하는 모식도이다.
도 10a는 각통 버링에 있어서의 분할 블랭크 형상을 제1 메쉬 거칠기(1.6㎜)에서의 메쉬 분할과 함께 도시하는 모식도이다.
도 10b는 각통 버링에 있어서의 분할 블랭크 형상을 제2 메쉬 거칠기(2.5㎜)에서의 메쉬 분할과 함께 도시하는 모식도이다.
도 11은 각통 버링의 성형품 형상을 도시하는 모식도이다.
도 12는 퍼스널 유저 단말기 장치의 내부 구성을 도시하는 모식도이다.

본 발명자는 해석 대상 부품인, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 부위 주위에서 응력 구배가 큰 것에 착안하여, 유한 요소법에 의한 해석에 있어서 메쉬 거칠기에 의존하여 주응력의 평균화가 행해진다는 것을 이용하는 새로운 파단 예측 방법에 상도했다.

본 발명에서는 응력 구배가 있는 부위에 대하여, 유한 요소법에 의해 메쉬 거칠기(이하, 메쉬 사이즈 또는 요소 사이즈라고도 하고, 상호 교환 가능하게 사용됨)가 다른 2종류의 메쉬(요소)(여기서는 편의상, 더 미세한 메쉬 거칠기를 제1 메쉬 거칠기, 더 거친 메쉬 거칠기를 제2 메쉬 거칠기라고 함)를 사용하여 해석한다. 유한 요소법에서는 당해 메쉬 내의 주응력이 평균화되어 출력된다. 따라서, 어느 메쉬 내에 응력 구배가 큰 부위가 존재하는 경우, 제1 메쉬 거칠기의 경우와 제2 메쉬 거칠기의 경우는 제1 메쉬 거칠기에 있어서 평균값으로서 출력되는 주응력이, 제2 메쉬 거칠기에 있어서 평균값으로서 출력되는 주응력보다도 커진다.

본 발명에서는 제1 메쉬 거칠기와 제2 메쉬 거칠기라고 하는 2종류의 메쉬 거칠기를 이용하여, 부품의 각 부위에 있어서, 제1 메쉬 거칠기 및 제2 메쉬 거칠기에서 각각 해석을 행한다. 이 경우, 제1 메쉬 거칠기의 경우와 제2 메쉬 거칠기의 경우에서 평균값으로서 출력되는 주응력이 다를 때에는, 당해 메쉬 내에서 응력 구배가 있다고 생각할 수 있다. 이 주응력의 차분은 응력 구배의 크기와 대응하고 있다. 응력 구배가 클수록 파단의 위험도가 높고, 주응력의 차분의 대소로 파단의 위험도를 예측하는 것이 가능하다.

본 발명에서는 상기와 같이 다른 2종류의 메쉬 거칠기를 사용하는 대신에, 소정의 메쉬 거칠기에 의한 분할로 성형 해석을 행하고, 소정의 메쉬 거칠기에서의 메쉬마다의 주응력을 구한 후, 서로 인접하는 2 이상의 메쉬끼리를 결합시켜, 결합 메쉬를 형성하고, 결합 메쉬마다의 주응력을 구하고, 결합 전의 소정의 메쉬 거칠기에 있어서의 주응력과, 결합 메쉬에 있어서의 주응력의 차분값을 구하도록 구성해도 된다. 이 경우에는, 소정의 메쉬 거칠기에서의 메쉬 내의 평균값으로서 출력되는 주응력과, 소정의 메쉬 거칠기에서의 메쉬보다도 큰 결합 메쉬 내의 평균값으로서 출력되는 주응력이 다른 부위에는 응력 구배가 있다고 생각할 수 있고, 응력 구배가 클수록 파단의 위험도가 높고, 주응력의 값의 차분의 대소로 파단의 위험도를 예측하는 것이 가능하다.

이 경우, 성형 해석은 기본적으로는 1회밖에 행해지지 않기 때문에, 성형 해석을 더욱 단시간에 또한 저계산 비용으로 행할 수 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명에서는 파단을 예측하기 위한 지표값인 주응력으로서, 최대 주응력을 사용한다. 이에 의해, 금속판의 프레스 성형 시의 파단 발생 부위의 예측을 고정밀도이고 또한 저비용, 단시간의 수치 시뮬레이션에 의해 실현한다.

최대 주응력은 이하의 수속 1 내지 4에 따라 산출된다(비특허문헌 1, 2를 참조).

수속 1: 유한 요소법 등의 수치 계산 방법에 의해 응력 텐서의 각 성분을 산출한다.

수속 2: 응력 텐서의 각 성분은 3×3의 행렬로서 표현할 수 있다.

수속 3: 응력 텐서의 각 성분으로부터 주응력(σ1, σ2, σ3의 3개의 수치)을 구한다. 주응력은 응력 텐서의 고유값으로서 얻어지는 값이다.

수속 4: 얻어진 3개의 주응력 중, 값이 최대인 주응력을 「최대 주응력」으로서 취급한다. 예를 들어 σ1>σ2>σ3의 관계에 있는 경우에는, σ1이 최대 주응력이라고 간주된다.

상기와 같이 유한 요소법을 사용하여 성형 시의 파단 발생의 예측을 할 때, 종래 기술에서는 확실하게 파단 부위를 추출하는 것은 매우 곤란하다. 또한, 다른 메쉬 거칠기에서의 해석 결과를 비교하는 특허문헌 4의 기술에 있어서도, 인장 강도가 높고 신율이 작은 고강도 강판에서는 최대 주변형이나 판 두께 감소율 등의 기하학적 변형량을 지표로 해도 다른 메쉬 거칠기 사이에서의 정량적인 차분이 작아져, 파단 부위의 특정이 곤란해진다.

이로 인해, 본 발명에서는, 다른 메쉬 거칠기에서의 유한 요소 해석에 있어서의 최대 주응력의 분포를 비교하고, 그것들의 차분이 충분히 커졌을 때에 파단 부위라고 간주한다. 이에 의해, 인장 강도가 높고 신율이 작은 고강도 강판에 있어서도 파단 부위를 예측하는 것이 가능해진다.

도 1a 및 도 1b에 도시되는 일 실시 형태에 관한 본 발명의 파단 예측 방법에서는, 해석 대상 부품인, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 예측을 행할 때에, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 분할 수단(11)에 의한 분할 공정 S11에 있어서, 유한 요소법을 사용하여, 부품을, 제1 메쉬 거칠기 및 제1 메쉬 거칠기보다도 거친 제2 메쉬 거칠기로 각각 분할하여 성형 해석을 행한다. 이어서, 산출 수단(12)에 의한 산출 공정 S12에 있어서, 제1 메쉬 거칠기에서의 메쉬마다 및 각제2 메쉬 거칠기에서의 메쉬마다, 각각 최대 주응력을 산출하여 구한다. 이어서, 추출 수단(14)에 의한 추출 공정 S14에 있어서, 부품의 각 부위에 있어서, 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 최대 주응력과, 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 최대 주응력의 차분값을 구하고, 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 파단 부위로서 추출한다.

여기서, 컴퓨터 프로그램이, 각 공정(분할 공정 S11, 산출 공정 S12, 추출 공정 S14)을 연산 처리 장치(컴퓨터)의 중앙 처리 장치(CPU)에 실행시킨다. 바꾸어 말하면, 컴퓨터 프로그램이, 연산 처리 장치(컴퓨터)의 중앙 처리 장치(CPU)를 각 수단[분할 수단(11), 산출 수단(12), 추출 수단(14)]으로서 기능시킨다.

컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체, 예를 들어 플렉시블 디스크, CD-R 등에 기록될 수 있다.

본 연산 처리 장치는 분할한 메쉬마다 구한 최대 주응력을 다른 컴퓨터에 입력하는 입력 수단(13)을 가질 수 있다. 입력 수단으로서, 키보드, 마우스, 각종 디지타이저 등을 사용할 수 있다. 이것에 대응하여, 입력 공정 S13은 키보드로 입력하는 공정이어도 되고, 프로그램 내에서, 산출 공정 S12에서 산출한 최대 주응력을, 자동으로 추출 공정(15)에 입력하는(데이터를 판독하는) 공정이어도 된다.

또한, 도 1a, 도 1b 및 후술하는 도 2a, 도 2b에 있어서, 실선은 필수의 수단 또는 공정을 나타내고, 파선은 선택적인 수단 또는 공정을 도시한다.

우선, 분할 수단(11)(분할 공정 S11)에서는 부품을 복수의 요소(즉, 메쉬)로 분할할 때, 솔리드 요소(삼차원 요소)를 사용하는 경우에는 삼차원의 부품 형상의 디지털 데이터(CAD 데이터 또는 형상 측정 데이터)로서 부품을 표현하고, 또는 셸 요소(이차원 요소)를 사용하는 경우에는 이차원의 평면 영역의 집합으로서 부품을 표현한다. 이때, 부품의 코너부는 형상 변화가 크기 때문에 충분히 작은 메쉬로 분할하여, 형상 재현성을 확보한다. 또한, 단부에서의 파단을 해석하는 경우에는, 부품의 외주선이 요철 없이 매끄러워지도록 메쉬 분할되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 거칠기가 다른 제1 메쉬 거칠기 및 제2 메쉬 거칠기에 의한 메쉬 분할을 행할 때에는, 부품의 전체를 균일하게 세분화(혹은 조면화)해도 되고, 파단 예측을 행하는 개소를 세분화 또는 조면화해도 된다. 작업 공정수의 면에서는 전자가 매우 편리하고, 계산 시간의 단축에 대해서는 후자가 유리해지기 때문에, 전체의 부하를 생각하여 적절하게 선택 또는 조합하면 된다.

여기서, 분할 수단(11)(분할 공정 S11)에서는 제1 메쉬 거칠기 및 제2 메쉬 거칠기를, 해석 대상 부품의 가공 경화 특성을 표시하는 n값과의 관계로 결정한다.

본 발명에 있어서, 유한 요소법에 의해 메쉬 분할하여 해석을 행할 때에는, 대상 부위의 기하학적 형상, 즉 예를 들어 단부의 곡률이나 코너부의 곡률 반경 등을 재현하도록, 충분히 미세하게 메쉬 분할을 행할 필요가 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 제1 메쉬 거칠기 및 제2 메쉬 거칠기의 2종류의 메쉬 분할로 해석을 행한 후에, 제1 메쉬 거칠기와 제2 메쉬 거칠기로 최대 주응력의 차분값을 취할 때에, 2종류의 메쉬 분할의 거칠기(조 및 밀)에는 충분한 배려를 행할 필요가 있다. 본 발명자들은 조와 밀의 메쉬 분할의 크기의 설정 방법에 대하여 예의 검토하고, 그것이 재료의 가공 경화 특성과 관련되어 있는 것을 발견했다. 재료의 가공 경화 특성을 일반적으로 인장 시험에 의해 구해지는 n값에 의해 대표시켰을 때에, 조의 메쉬 분할의 평균적인 거칠기(제2 메쉬 거칠기) L coarse(단위는 ㎜)와, 밀의 메쉬 분할의 평균적인 거칠기(제1 메쉬 거칠기) L fine(단위는 ㎜)이 이하의 관계를 만족시킬 때에, 우수한 파단 예측 정밀도가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

솔리드 요소를 사용하는 경우, 이하의 식 (1A) 및 식 (2A)의 파라미터 조정식으로 표현되는 파라미터 범위에서 2종류의 메쉬 거칠기를 정하는 것이 바람직하다.

f(n; k, 2.0, 0.2)≤L coarse≤f(n; k, 5.0, 2.0) (1A)

f(n; k, 1.5, 0.2)≤L fine≤f(n; k, 2.5, 1.5) (2A)

한편, 박판 프레스 성형에서 사용 빈도가 높은 셸 요소를 사용하는 경우, 초기의 판 두께를 t0[㎜]로 하면, 메쉬 사이즈가 t0 이하가 되는 것은 수치 계산상의 오차 확대 요인이 되기 때문에, 이것을 회피하는 이하의 식 (1B) 및 (2B)의 이용이 바람직하다.

f(n; k, 2.0×t0, 1.5×t0)≤L coarse≤f(n; k, 5.0, 2.0×t0) (1B)

f(n; k, 2.5×t0, t0)≤L fine≤f(n; k, 4.0×t0, 2.5×t0) (2B)

여기서, n은 재료의 n값이고, 또한 메쉬 사이즈를 조정하는 함수 f(n; k, L, L0)은 다음과 같이 부여된다.

f(n; k, L, L0)＝(L-L0)×(2/π)×tan^-1(k×n)＋L0 (3)

여기에, L과 L0은 각각 메쉬 사이즈(메쉬 거칠기)의 상한값과 하한값이다. 변수 k는 n값에 대한 메쉬 사이즈의 변화율을 조정하는 파라미터이고, 조사 검토한 결과 50≤k≤100 정도의 값이 적절하다고 생각된다. 이하, 특별히 언급이 없는 경우는 k＝65의 값을 채용한다. 메쉬 사이즈의 범위를 규정하는 함수 f(n; k, L, L0)에 있어서(k, L, L0)의 3변수는 상수로서 값을 정하여 사용하기 때문에, 식 (3)의 함수 f는 실질적으로 n값에만 의존하여 메쉬 사이즈를 결정하는 함수로서 기능한다.

이 함수 f는 n값과 함께 그 값이 커진다. n값이 큰 경우에는 변형의 국소화가 일어나기 어렵기 때문에, 메쉬 분할이 크더라도 파단 예측 정밀도는 확보할 수 있다. 한편, n값이 작은 경우에는 변형이 국소적으로 일어나기 쉽고, 따라서 파단 부위의 변형 구배가 커지고, 충분히 작은 메쉬 분할을 행하지 않으면 파단 예측 정밀도가 저하되어 버리기 때문에, 그것에 대응하여 요소 분할의 사이즈를 작게 할 필요가 있는 점에서 정해진 것이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 솔리드 요소의 경우에 있어서의 상기 식 (1A) 및 (2A)의 함수 f의 n값과 메쉬 거칠기에 대한 그래프를 도시한다. 도 3a에 나타내는 그래프 중의 실선의 함수값과 점선의 함수값 사이의 값으로 L coarse를 정할 필요가 있고, 예를 들어 n＝0.20의 경우는 화살표의 선분 범위 내에서 L coarse의 값을 결정하게 된다. 마찬가지로, 도 3b에 그래프 중의 실선의 함수값과 점선의 함수값 사이의 값으로 L fine을 정할 필요가 있고, 예를 들어 n＝0.20의 경우는 화살표의 선분 범위 내에서 L fine의 값을 결정하는 것으로 한다.

또한, 변형 구배를 고정밀도로 평가하기 위해서는, L coarse와 L fine의 비 L coarse/L fine이 1.5 이상, 바람직하게는 2 이상이면 된다.

이상과 같이, L coarse(즉, 제2 메쉬 거칠기) 및 L fine(즉, 제1 메쉬 거칠기)을 설정함으로써, 지나치게 거친 메쉬 거칠기에 의해 예측 정밀도를 낮추는 일이 없어진다. 한편, 불필요하게 지나치게 미세한 메쉬 거칠기를 사용함으로써 계산 시간을 증대시키거나, 오히려 예측 정밀도를 낮추거나 하는 일도 없어, 우수한 예측 정밀도를 얻을 수 있다.

이어서, 분할 수단(11)(분할 공정 S11)에 있어서, 유한 요소법으로 성형 해석을 행할 때에는, 시판의 소프트웨어로서, 예를 들어 PAM-STAMP, LS-DYNA 등의 순차 해석형, 또는 AutoForm, HyperForm 등의 원 스텝형의 것 등을 사용하여, 부품 전체의 성형 공정의 해석을 행한다. 이어서, 산출 수단(12)(산출 공정 S12)에 있어서, 제1 메쉬 거칠기의 경우 및 제2 메쉬 거칠기의 경우의 각각에 있어서 메쉬마다 최대 주응력을 산출한다.

여기서, 상기한 최대 주응력의 차분은 메쉬 분할의 거칠기가 가장 미세한 해석 결과(즉, 제1 메쉬 거칠기에서의 해석 결과)를 기준으로 하고, 착안하는 메쉬의 위치에 가장 가까운 다른 해석 결과(즉, 제2 메쉬 거칠기에서의 해석 결과)의 메쉬를 추출하여 그것들의 차분으로서 계산한다.

그리고, 추출 수단(14)(추출 공정 S14)에서는 상기한 최대 주응력의 차분값이 소정값보다 큰 메쉬를 파단 부위로서 추출한다.

상기의 산출[산출 수단(12)(산출 공정 S12)]과 추출[추출 수단(14)(추출 공정 S14)]을 동일한 컴퓨터 내에서 실행해도 되고, 산출[산출 수단(12)(산출 공정 S12)]을 하나의 컴퓨터에서 실행한 후, 그 해석 결과인 메쉬 분할의 거칠기를 바꾼 2종류 이상의 메쉬마다의 최대 주응력을 다른 컴퓨터에 입력하고[입력 수단(13)(입력 공정 S13)], 추출[추출 수단(14)(추출 공정 S14)]을 실행해도 된다.

여기서, 입력 수단(13) 및 추출 수단(15)을, 분할 수단(11) 및 산출 수단(12)과 별도 장치 구성으로 하는 경우는, 하나의 컴퓨터에서 성형 해석한 결과를 원래 데이터로 하여 다른 컴퓨터에 입력함으로써, 처리를 병렬하여 행하는 것이 가능해져 효율이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.

일 실시 형태에서는, 파단 부위의 추출[추출 수단(14)(추출 공정 S14)]에 있어서, 파단 부위가 추출되지 않는 경우에는, 제1 메쉬 거칠기 및 제2 메쉬 거칠기 중 적어도 제1 메쉬 거칠기를 보다 미세한 거칠기로 재설정하는 것 및 소정값을 보다 작은 값으로 재설정하는 것 중 적어도 한쪽을 행한 후, 다시 분할 및 성형 해석[분할 수단(11)(분할 공정 S11)], 메쉬마다의 최대 주응력의 산출[산출 수단(12)(산출 공정 S12)] 및 파단 부위의 추출[추출 수단(14)(추출 공정 S14)]을 순차 실행한다.

적어도 제1 메쉬 거칠기를 보다 미세한 거칠기로 재설정함으로써, 메쉬 중에 있어서의 최대 주응력의 평균화의 영향을 작게 하고, 즉 응력이 집중되어 있는 부위를 현재화시킨다. 이에 의해, 제1 메쉬 거칠기에서의 최대 응력과 제2 메쉬 거칠기에서의 최대 주응력의 차분값이 보다 크게 얻어지므로, 보다 확실하게 파단 부위를 예측할 수 있다.

한편, 소정값을 보다 작은 값으로 재설정하는 경우에는, 예를 들어 최대 주응력의 차분값이 그만큼 크지 않은 부위에 대해서도, 파단이 발생할 위험성을 갖는 부위로서 예측하는 것을 가능하게 한다.

일 실시 형태에서는, 도 1a의 분할 수단(11)(도 1b의 분할 공정 S11)에 있어서, 해석 대상 부품의 단부를 복수의 메쉬로 분할하여 성형 해석을 행하고, 추출 수단(14)(추출 공정 S14)에 있어서, 단부의 어느 곳을 파단 부위로서 추출한다.

부품의 단부를 복수의 메쉬로 분할하기 위해서는, 특히 파단 예측을 행하는 부분에서 확실하게 메쉬 분할의 거칠기가 변화되도록 분할을 행한다. 파단 예측을 행하는 단부는 메쉬 분할이 조, 밀의 경우의 어느 것에 있어서도 요철 없이 매끄럽게 접속되어 있을 필요가 있다. 또한 단부에서의 파단 예측을 확실하게 행하기 위해서는 단부에 따른 응력 구배를 평가하는 것이 중요하고 단부에 따른 방향에서 메쉬 분할의 거칠기가 확실하게 변화되어 있는 것이 바람직하다.

단부의 어느 곳을 파단 위험 부위로서 추출하기 위해서는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 소정 메쉬마다의 최대 주응력의 차분값이 소정값보다 큰 메쉬의 부위를 파단 위험 부위로서 추출한다.

도 2a 및 도 2b에 도시되는 일 실시 형태에서는, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 예측을 행할 때에, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 분할 수단(21)에 의한 분할 공정 S21에 있어서 유한 요소법을 사용하여, 부품을 소정의 메쉬 거칠기로 분할하여 성형 해석을 행한다. 이어서, 제1 산출 수단(22)에 의한 제1 산출 공정 S22에 있어서 최대 주응력을 메쉬마다 산출하여 구한다. 이어서, 제2 산출 수단(24)에 의한 제2 산출 공정 S24에 있어서, 서로 인접하는 2 이상의 메쉬끼리를 결합시켜 결합 메쉬를 형성하고, 결합 메쉬마다, 최대 주응력을 산출하여 구한다. 이어서, 추출 수단(25)에 의해 추출 공정 S25에 있어서, 제1 산출 수단(22)(제1 산출 공정 S22)으로 구한 최대 주응력과 제2 산출 수단(24)(제2 산출 공정 S24)으로 구한 최대 주응력의 차분값을, 부품의 부위마다 구하고, 또한 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 제1 산출 수단(22)(제1 산출 공정 S22)의 경우에 있어서의 부위를, 파단 부위로서 추출한다.

여기서, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 컴퓨터 프로그램이, 각 공정(분할 공정 S21, 제1 산출 공정 S22, 제2 산출 공정 S24, 추출 공정 S25)을 연산 처리 장치(컴퓨터)의 중앙 처리 장치(CPU)에 실행시킨다. 바꾸어 말하면, 컴퓨터 프로그램이, 연산 처리 장치(컴퓨터)의 중앙 처리 장치(CPU)를 각 수단[분할 수단(21), 제1 산출 수단(22), 제2 산출 수단(24), 추출 수단(25)]으로서 기능시킨다.

컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체, 예를 들어 플렉시블 디스크, CD-R 등에 기록될 수 있다.

본 연산 처리 장치는 분할한 메쉬마다 구한 최대 주응력을 다른 컴퓨터에 입력하는 입력 수단(23)을 가질 수 있다. 입력 수단(23)으로서, 키보드, 마우스, 각종 디지타이저 등을 사용할 수 있다. 이것에 대응하여, 입력 공정 S23은 키보드로 입력하는 공정이어도 되고, 프로그램 내에서, 제1 산출 공정 S22에서 산출한 최대 주응력을, 자동으로 제2 산출 공정(24)에 입력하는(데이터를 판독하는) 공정이어도 된다.

우선, 해석 대상 부품인, 금속판을 성형하여 얻어지는 부품을 소정의 메쉬로 분할할[분할 수단(21)(분할 공정 S21)] 때에는, 솔리드 요소를 사용하는 경우에는 삼차원의 부품 형상의 디지털 데이터(CAD 데이터 또는 형상 측정 데이터)로서 부품을 표현하고, 또는 셸 요소를 사용하는 경우에는 이차원의 평면 영역의 집합으로서 부품을 표현한다. 이때, 부품의 코너부는 형상 변화가 크기 때문에 충분히 미세한 메쉬로 분할하여, 형상 재현성을 확보한다. 또한 단부에서의 파단을 해석하는 경우에는 부품의 외주선이 요철 없이 매끄러워지도록 메쉬 분할되어 있는 것이 바람직하다.

이어서, 도 1a 및 도 1b의 분할[분할 수단(11)(분할 공정 S11)]과 동일한 소프트웨어를 사용하여, 상기 실시 형태와 동일한 성형 해석을 행하고, 부품 전체의 성형 공정의 해석을 행하고, 이어서, 제1 산출 수단(22)(제1 산출 공정 S22)에 있어서, 착안하는 메쉬마다의 최대 주응력을 산출한다. 최대 주응력의 계산은 도 1a 및 도 1b의 산출[산출 수단(12)(산출 공정 S12)]과 마찬가지이다.

이어서, 제2 산출 수단(24)(제2 산출 공정 S24)에 있어서, 서로 인접하는 2 이상의 메쉬끼리를 결합시켜 결합 메쉬를 형성하기 위해서는, 결합 대상의 각 메쉬에서의 계산값(최대 주응력)과 각 메쉬의 위치(좌표)의 정보가 필요하다. 결합 메쉬에서의 계산값은 각 메쉬에서의 계산값의 산술 평균으로 한다. 결합 메쉬의 위치는 각 메쉬의 위치의 산술 평균으로 하거나, 보다 간편하게는 중앙부 메쉬의 위치를 그대로 이어받아도 된다.

그리고, 메쉬의 결합의 전후에 있어서의 최대 주응력의 차분값은 메쉬의 결합 전후를 비교했을 때에 위치가 최근접의 메쉬를 각각 추출하고, 그 메쉬에서의 최대 주응력의 차분값으로서 계산한다.

그리고, 상기의 메쉬의 결합의 전후에 있어서의 최대 주응력의 차분값이 소정값보다 큰 요소를 파단 부위로서 추출한다[추출 수단(25)(추출 공정 S25)].

소정값의 구하는 방법은 도 1a 및 도 1b의 추출[추출 수단(14)(추출 공정 S14)]과 마찬가지이다.

상기의 제1 산출[제1 산출 수단(22)(제1 산출 공정 S22)]과 제2 산출[제2 산출 수단(24)(제2 산출 공정 S24)]을 동일한 컴퓨터 내에서 계속해서 실행해도 되고, 제1 산출[제1 산출 수단(22)(제1 산출 공정 S22)]을 하나의 컴퓨터에서 실행한 후, 그 해석 결과인 메쉬마다의 최대 주응력을 다른 컴퓨터에 입력하고[입력 수단(23)(입력 공정 S23)], 제2 산출[제2 산출 수단(24)(제2 산출 공정 S24)], 추출[추출 수단(25)(추출 공정 S25)]을 실행해도 된다.

여기서, 입력 수단(23), 제2 산출 수단(24) 및 추출 수단(25)을, 분할 수단(21) 및 제1 산출 수단(22)과 별도 장치 구성으로 하는 경우에는, 하나의 컴퓨터에서 성형 해석한 결과를 원래 데이터로 하여 다른 컴퓨터에 입력함으로써, 처리를 병렬하여 행하는 것이 가능해져 효율이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 파단 예측 방법에 의하면, 특히, 2종류의 다른 메쉬 거칠기에 있어서의 최대 주응력의 분포를 비교함으로써, 프레스 성형품의 신장 플랜지 균열의 부위를 초고장력강(예를 들어, 인장 강도 980㎫급의 고강도의 강판)에 있어서도 저비용으로 또한 단시간에 추정하는 것이 가능하다. 이하, 이 점에 대하여 상세하게 설명한다.

특허문헌 4의 방법에서는 판 두께 감소율 또는 최대 주변형의 메쉬 사이즈에 의한 변화가 현저한 부위에는 변형이 집중하여 균열의 가능성이 높은 것으로 간주한다. 알루미늄판이나 연강판 등의 변형능이 높은 재료의 성형 가공을 대상으로 하는 경우에는, 이 방법으로도 균열 가능성이 있는 부위를 예측하는 것은 가능하다.

그러나, 고장력 강판 중에서도 특히 인장 강도가 높은 강종(예를 들어, 인장 강도가 980㎫ 이상인 고강도의 강판)에 있어서는 신율이 낮아져, 적은 변형량에 있어서 높은 응력 상태까지 이른다. 이로 인해, 기하학적인 변형량을 지표로 하여 균열 가능성이 있는 부위를 특정하는 것은 곤란해진다. 이것에 비해 역학적인 변화량인 최대 주응력을 지표로 한 경우, 적은 변형량으로도 크게 응력값이 변화되기 때문에, 메쉬 사이즈의 변화에 의한 응력 차로부터 균열 가능성이 높은 부위를 추정하는 것이 가능해진다.

메쉬 분할을 미세하게 하는 것은 변형 집중 부위의 판 두께 감소율 또는 최대 주변형의 값을 메쉬 분할이 거친 경우에 비교하여 높게 산출, 평가하는 것을 의미한다. 마찬가지로, 응력 집중 부위의 최대 주응력의 값을 높게 평가, 산출하는 것도 의미한다. 이 관점에서는, 판 두께 감소율, 최대 주변형, 최대 주응력 중 어느 것의 평가 지표를 사용해도 신장 플랜지 균열 위험 부위의 예측은 가능하다고 생각된다.

그러나, 저강도재에 있어서는 부재의 균형 상태를 엄밀하게 푸는 방침의 정적 음해법에 비교하여 정적 양해법, 동적 양해법, 1스텝법 등의 유한 요소 해석에서는 응력의 정밀도가 낮은 경우가 많아, 반드시 최대 주응력은 균열 부위 예측 지표로서는 적절하다고는 할 수 없었다. 또한 동적 양해법에 있어서, 응력은 응력파로서 부재 내부를 시간에 의존하는 파동으로서 전해지는 관계로 균형 상태로부터의 오차도 발생하는 결점도 있다. 이 관점에서도 저강도재에 있어서 응력 상태를 신장 플랜지 균열 부위의 예측 지표로 하는 것에는 계산 정밀도상, 문제가 있었다.

또한, 신장 플랜지 균열 부위 예측 기술을 적용하는 재료의 성질로부터 고찰한다. 도 4에 도시한 바와 같이 연강판 등의 인장 강도가 낮고 신율이 큰 재료의 경우, 메쉬 분할의 사이즈를 변경한 경우, 변형값의 변화의 정도 Δε1이 큰 점에서 판 두께 감소율 또는 최대 주변형을 지표로 하여 사용하는 것이 바람직하다. 응력 변화량 Δσ1은 변형량이 큰 영역에서는 작아지기 때문에 균열 부위 예측의 지표로서는 정밀도상 문제가 있다.

한편, 인장 강도가 높고 신율이 작은 초고강도 강판의 경우, 메쉬 분할의 사이즈를 변경한 경우, 변형값의 변화 Δε2가 작은 범위에서 균열 부위의 평가를 할 수밖에 없다. 또한, 변형의 절댓값도 낮은, 극히 작은 변형 상태에서 균열 발생 부위의 예측이 필요해진다. 그러나, 그와 같은 경우에 판 두께 감소율 또는 최대 주변형을 평가 지표로 해도, 변형량 자체가 작기 때문에, 다른 사이즈의 유한 요소 모델 사이의 평가 지표의 값의 차분이 불명확해져, 신장 플랜지 균열 부위의 예측이 곤란해진다. 이에 비해, 응력 변화량 Δσ2는 상대적으로 커진다. 이로 인해, 기하학적 변형량을 평가 지표로 하는 것이 아니라, 역학적 지표인 최대 주응력을 평가 지표로서 채용함으로써 고강도이고 또한 난성형의 재료의 신장 플랜지 균열 부위의 예측이 가능해진다.

변형 분포와 응력 분포의 관점에서, 고강도재에 대하여 최대 주응력의 차분을 지표로 한 신장 플랜지 균열 부위의 예측의 우위성을 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이, 저강도재의 신장 플랜지 부위의 최대 주변형 분포를 2종류의 메쉬 거칠기(메쉬 사이즈)로 플롯한 경우, 신장 플랜지부의 최대 주변형을 나타내는 부위에서 메쉬 거칠기에 의한 최대 주변형의 차분이 강하게 나타나 있다. 이것으로부터, 특허문헌 4에 개시된 기술에 의해 위치 0(㎜) 근방에서 신장 플랜지 균열이 발생하는 것이 예측된다.

도 5와 동일한 성형 형상이고 인장 강도 980㎫급의 고강도재로 유한 요소 해석을 실시했을 때의, 최대 주변형 분포를 도 6에 도시한다. 위치 0(㎜) 근방에서 최대 주변형의 차분은 인정되지만, 그 차분은 정량적으로 도 5의 저강도재의 사례보다도 작다. 그로 인해, 신장 플랜지 균열이 발생할 수 있는지 여부의 Δε2(도 4 중)의 역치의 설정이 어려워져, 균열 부위의 예측이 곤란해진다.

도 6의 해석 결과로부터, 최대 주응력 분포를 위치에 대하여 플롯한 그래프가 도 7a이다. 성형에 의해 전체의 응력 레벨이 높아져 있고 언뜻 보면 위치 0(㎜)의 근방에서의 최대 주응력의 차분은 작게 보인다. 단, 당해 그래프를 확대한 도 7b로부터는, 피크값의 최대 주응력의 차분이 100㎫ 정도라고 판단한다. 이 정도의 최대 주응력의 차분이 얻어지면, 고강도재의 신장 플랜지 균열 추정 지표의 역치의 설정을 유의한 레벨에서 행하는 것은 가능하다. 또한, 동적 양해법이나 1스텝법 등의 응력값의 균형 상태가 보증되지 않는 해법에 있어서도 본 발명의 기술이 적용 가능한 것이 명확하다.

앞서 지적한 정적 양해법, 동적 양해법, 1스텝법 등의 응력의 계산 정밀도가 낮은 유한 요소 해석 방법에 있어서도, 다른 유한 요소 메쉬 사이즈 사이의 최대 주응력의 집중 정도가 현저하게 다르기 때문에 고강도이고 또한 난성형재의 신장 플랜지 균열의 예측이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명은 고강도이고 또한 난성형재의 금속판에 있어서의 파단의 예측에 특히 적합하다. 그와 같은 고강도이고 또한 난성형재로서는, 고장력 강판, 예를 들어 인장 강도가 980㎫ 이상인 초고장력 강판을 들 수 있다. 그러나, 본 발명의 적용은 고장력 강판에 한정되지 않고, 다른 고강도재, 예를 들어 고강도의 알루미늄 합금, 순티타늄, 티타늄 합금에도 적용 가능하고, 또한 복합 재료(금속ㆍ수지 복합 재료, 이종 금속 복합 재료), 탄소 섬유 등의 다른 고강도재에도 적용 가능하다.

또한, 이상의 고찰로부터, 본 발명자는 또한, 최대 주응력의 분포의 차분을 사용한 예측과, 판 두께 감소율 또는 최대 주변형의 분포의 차분을 사용한 예측을 조합하는 것이 유리해질 수 있는 것에 더 상도하는 데 이르렀다.

즉, 복수의 예측을 조합함으로써, 예측의 확실성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 인장 강도가 높고 신율이 작은 금속판과는 반대로, 인장 강도가 낮고 신율이 큰 금속판에 있어서는, 변형량이 크기 때문에, 판 두께 감소율 또는 최대 주변형이라는 기하학적 변형량을 지표로 하는 것이 바람직해진다. 또한, 인장 강도가 높고 신율이 작은 금속판과 인장 강도가 낮고 신율이 큰 금속판 사이의 중간 정도의 인장 강도 및 신율을 갖는 금속판에 있어서는, 최대 주응력을 사용한 예측과, 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽을 사용한 예측의 한쪽만을 사용하는 것은 아니고, 양자의 예측을 병용하는 것이 바람직해진다. 즉, 복수의 예측을 조합함으로써, 고강도이고 신율이 낮은 금속판(예를 들어, 인장 강도가 980㎫ 이상인 초고장력 강판)이나, 최대 주변형 또는 판 두께 감소율을 사용한 예측에 특히 적합한 금속판(예를 들어, 연강판이나 알루미늄 합금판)뿐만 아니라, 이들의 중간의 강도를 갖는 금속판(예를 들어, 인장 강도가 490㎫ 내지 780㎫ 정도의 고장력 강판) 등의 다양한 종류의 금속판에 대하여, 우수한 예측 정밀도로 파단 부위를 추출하는 것이 가능해진다.

구체적으로는, 도 1a 및 도 1b에 도시되는 상기 실시 형태에 관하여, 산출 공정 S12[산출 수단(12)]에 있어서, 또한 제1 메쉬 거칠기로 분할한 경우와 제2 메쉬 거칠기로 분할한 경우의 각각에 대하여, 최대 주변형 및 판 두께 감소율의 적어도 한쪽인 형상 지표값을 메쉬마다 구하고, 추출 공정 S14(추출 수단 S14)에 있어서, 또한 부품의 각 부위에 있어서의, 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 형상 지표값과, 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 형상 지표값의 차분값을 구하고, 형상 지표값의 차분값이 소정값보다도 큰 것, 최대 주응력의 차분값이 소정값보다도 큰 것 중 적어도 한쪽을 만족시키는 부위에 대응하는, 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 파단 부위로서 추출한다.

마찬가지로, 도 2a 및 도 2b에 도시되는 상기 실시 형태에 관하여, 제1 산출 공정 S22[제1 산출 수단(22)]에 있어서, 또한 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽인 형상 지표값을 메쉬마다 구하고, 제2 산출 공정 S24[제2 산출 수단(24)]에 있어서, 또한 형상 지표값을 결합 메쉬마다 구하고, 추출 공정 S25(추출 수단(25)]에 있어서, 또한 제1 산출 공정 S22[제1 산출 수단(22)]에서 구한 형상 지표값과, 제2 산출 공정 S24[제2 산출 수단(24)]의 스텝에서 구한 형상 지표값의 차분값을, 부품의 부위마다 구하고, 또한 형상 지표값의 차분값이 소정값보다도 큰 것, 최대 주응력의 차분값이 소정값보다도 큰 것 중 적어도 한쪽을 만족시키는 부위에 대응하는, 제1 산출 공정 S22[제1 산출 수단(22)]에서의 부위를, 파단 부위로서 추출한다.

유한 요소법에 의한 해석에서 특정 부위에 변형이 집중되는 경우, 당해의 특정 부위 또는 그 근방에 있어서 메쉬의 과도한 변형이 발생하는 요소 내의 변형이나 응력의 정밀도가 저하되거나, 혹은 계산이 정지하는 경우가 있다. 이것을 회피하는 수치 해석 방법으로서 어댑티브 메쉬 기술이 이용되는 경우가 있다.

도 8a 내지 도 8d에 어댑티브 메쉬의 개요를 도시한다. 도 8a에 도시한 바와 같은 메쉬 사이즈의 모델 상에 있어서 점 A와 점 B에 강한 인장 변형을 부여한 결과 선분 AB의 중앙부에 강한 응력 또는 변형이 발생하는 케이스를 상정한다. 이 경우 초기의 메쉬 사이즈 그대로 시뮬레이션을 진행시키면 변형장의 집중을 유한 요소 모델이 충분히 표현할 수 없는 경우가 일어날 수 있다. 이것을 회피하는 방법으로서 변형이 집중하는 부위의 메쉬 사이즈를 도 8b와 같이 해석의 도중부터 작아지도록 분할시키는 방법을 어댑티브 메쉬라고 칭한다. 변형 및 특정 부위의 변형 집중이 진행되면 도 8c, 도 8d와 같이 어댑티브 메쉬가 적용된 영역이 확대된다. 변형 길이가 2축 인장이나 압축이라도 동일한 어댑티브 메쉬 적용이 가능하다.

본 발명에 있어서는 2종류의 다른 메쉬 거칠기에서의 해석을 각각 1회씩 실시할 필요가 있지만, 평가 대상이 되는 부품의 크기나 형상 복잡성이 높은 경우에는 거칠기가 작은 메쉬 거칠기에서의 해석에는 상당한 시간 및 해석 비용을 요하는 경우가 있다. 이 경우 거칠기가 작은 메쉬 거칠기에서의 해석 대신에 거칠기가 큰 메쉬 거칠기에서의 해석에 어댑티브 메쉬를 적용함으로써 파단 평가 대상인 변형 집중 부위의 메쉬만 세분화하는 것이 가능하다. 변형 집중 부위만 거칠기가 작은 메쉬 적용이 가능하기 때문에 대규모 해석의 실시를 회피하면서 본 발명에 있어서의 파단 예측이 가능하다.

구체적으로는, 상기 도 1a 및 도 1b에 도시되는 실시 형태에 있어서 제1 메쉬 거칠기에 의한 분할을 행할 때에, 어댑티브 메쉬를 사용할 수 있다.

마찬가지로, 상기 도 2a 및 도 2b에 도시되는 실시 형태에 있어서 소정의 메쉬 거칠기에 의한 분할을 행할 때에도, 어댑티브 메쉬를 사용할 수 있다.

프레스 성형 해석에 있어서는 하사점 이전에 메쉬의 찌그러짐에 의한 해석 정밀도의 저하, 금형과 금속판의 접촉 판정의 실패, 재료 모델의 파라미터 설정이 부적절한 경우의 계산 도중 정지 등의 계산 문제가 발생하는 경우가 있다. 이들의 경우 해석 결과의 정밀도가 낮게 산출되거나, 혹은 도중 정지하는 등의 사태에 이르러 본 발명에 있어서의 2종류의 거칠기의 메쉬 사이즈에서의 해석 결과를 비교하기 이전에 적절한 해석 결과를 얻을 수 없다.

정상적으로 완료된 해석 결과를 2종류의 거칠기의 메쉬 사이즈로 얻을 필요가 있기 때문에, 어느 한쪽 혹은 양쪽의 해석 모델에서 정상 종료되지 않는 경우, 본 발명을 적용할 수 없다.

이들 상황을 회피하기 위해 반드시 하사점까지의 해석 결과를 사용하는 것은 아니고, 도중 멈춤 평가를 행하고, 성형 해석의 도중 단계에서의 응력 분포로부터 파단 예측을 행하는 것이 가능하다. 또한 하사점에 있어서의 계산 문제가 사전에 상정되는 경우는 하사점보다 앞의 도중 단계에서 해석 종료시켜 본 발명을 적용함으로써 계산 비용의 저감도 가능하다. 파단의 위험성이 높은 부위에서는 하사점보다도 앞에서 응력 집중이 개시되어 있는 경우가 많기 때문에, 이와 같은 도중 멈춤에 의한 평가에서도 위험 부위의 추출이 가능하다.

[실시예 1]

이하에 실예를 들면서, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는 신장 플랜지 균열을 예측한다.

도 9에 도시하는 금형 구성으로 2매로 분할한 버링 성형을 실시했다. 한변 40㎜의 정사각형 단면을 갖는 펀치로 각통 버링 성형을 행하였다. 펀치(13)의 코너 반경은 5㎜, 펀치 어깨 반경도 5㎜이다. 다이(12)와 판 압박부(10)로 상하로부터 소판을 눌러 고정한다. 소판(11A 및 11B)은 200㎜×200㎜의 정사각형 형상의 판을 잘라내고, 그 중앙부에 직사각형의 구멍을 레이저 절단 가공으로 펀칭을 한 후, 직사각형판을 중앙으로부터 절단하여 얻은 것이다.

도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같은 형상의 소판이 얻어지고, 이것을 2매 동시에 버링 성형한다. 실험상으로는 2개소의 코너 R의 양쪽이 신장 플랜지 변형을 받고, 어느 하나의 에지부에서 파단에 이른다. 균열이 발생하지 않는 경우는 도 11과 같은 형상의 성형품이 2개 얻어지게 된다.

2매의 동일 형상의 샘플을 동시에 버링 성형함으로써, 직사각형 구멍의 코너부는 신장 플랜지 변형을 받아 에지 균열의 가능성이 생긴다. 또한 직사각형 구멍의 직변부는 벤딩 플랜지이고 테두리부로의 인장 변형은 발생하지 않기 때문에 균열의 우려는 없다.

도 10a 및 도 10b에 도시되는 소판의 코너 곡률 반경 R＝5㎜의 경우를 기본 형상으로 하고, R＝3㎜, R＝5㎜, R＝7㎜의 3수준으로 하여, 버링 높이를 바꾼 시험을 행하였다. 판 두께 1.6㎜, 인장 강도 980㎫재(A재)의 각통 버링 성형을 행하였다.

직사각형 구멍의 초기 치수 24㎜×12㎜일 때(버링 높이 약 8㎜ 상당의 성형 조건)에, R＝3㎜의 코너부에서 균열이 발생했다. 동일 샘플의 R＝5㎜ 및 R＝7㎜의 코너에 있어서 균열은 발생하지 않았다.

상기의 펀치 및 소판 형상으로 유한 요소 해석을 2종류의 메쉬 거칠기로 행하였다. 소프트웨어는 LS-DYNA에 있어서의 동적 양해법 솔버로, 셸 요소를 사용했다. 메쉬 거칠기는 1.6㎜(도 10a를 참조)와 2.5㎜(도 10b를 참조)의 2종류를 채용하고, 에지부의 변형 상태를 비교했다. 결과를 표 1에 도시한다.

본 발명에 있어서 제시한 최대 주응력의 차분만이 R＝3㎜의 코너에서의 균열을 예측할 수 있다. 특허문헌 4에서 채용된 판 두께 감소율이나 최대 주변형의 지표에서도 신장 플랜지부에서의 변형의 집중은 인정되지만, 버링 높이 8㎜와 변형량이 작은 단계에서의 균열 유무를 평가하고 있기 때문에, 기하학적 변형량에 따르는 평가 지표는 고강도재의 균열 부위의 예측에는 적절하지 않은 것을 나타내고 있다.

(본 발명을 적용한 다른 실시 형태)

상술한 바와 같이, 본 발명의 파단 예측 방법(도 1b의 분할 공정 S11 내지 추출 공정 S14 및 도 2b의 분할 공정 S21 내지 추출 공정 S25 등)은 연산 처리 장치(컴퓨터)의 RAM이나 ROM 등에 기억된 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 당해 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기록된다. 이하, 이들 프로그램, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 연산 처리 장치(컴퓨터)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

프로그램은, 예를 들어 CD-ROM과 같은 기록 매체에 기록하거나, 혹은 각종 전송 매체를 통해 컴퓨터에 제공된다. 프로그램을 기록하는 기록 매체로서는, CD-ROM 이외에, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 광자기 디스크, 불휘발성 메모리 카드 등을 사용할 수 있다. 한편, 프로그램의 전송 매체로서는, 프로그램 정보를 반송파로서 전반시켜 공급하기 위한 컴퓨터 네트워크 시스템에 있어서의 통신 매체를 사용할 수 있다. 여기서, 컴퓨터 네트워크란, LAN, 인터넷의 등의 WAN, 무선 통신 네트워크 등이고, 통신 매체란, 광 파이버 등의 유선 회선이나 무선 회선 등이다.

또한, 본 발명에 포함되는 프로그램으로서는, 공급된 프로그램을 컴퓨터가 실행함으로써 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 것뿐만이 아니다. 예를 들어, 그 프로그램이 컴퓨터에 있어서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 혹은 다른 어플리케이션 소프트웨어 등과 공동하여 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우에도, 이러한 프로그램은 본 발명에 포함된다. 또한, 공급된 프로그램의 처리의 전부 혹은 일부가 컴퓨터의 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 의해 행해져 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우에도, 이러한 프로그램은 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 도 12는 연산 처리 장치(퍼스널 유저 단말기 장치)의 내부 구성을 도시하는 모식도이다. 이 도 12에 있어서, 부호 1200은 CPU(1201)를 구비한 퍼스널 컴퓨터(PC)이다. PC(1200)는 ROM(1202) 또는 하드 디스크(HD)(1211)에 기억된, 또는 플렉시블 디스크 드라이브(FD)(1212)로부터 공급되는 디바이스 제어 소프트웨어를 실행한다. 이 PC(1200)는 시스템 버스(1204)에 접속되는 각 디바이스를 총괄적으로 제어한다.

PC(1200)의 CPU(1201), ROM(1202) 또는 하드 디스크(HD)(1211)에 기억된 프로그램에 의해, 본 실시 형태의 도 1b의 분할 공정 S11 내지 추출 공정 S14 및 도 2b의 분할 공정 S21 내지 추출 공정 S25의 수순 등이 실현된다.

부호 1203은 RAM이고, CPU(1201)의 주메모리, 워크 에리어 등으로서 기능한다. 부호 1205는 키보드 컨트롤러(KBC)이고, 키보드(KB)(1209)나 도시하지 않은 디바이스 등으로부터의 지시 입력을 제어한다.

부호 1206은 디스플레이 컨트롤러(DC)이고, 디스플레이(D)(1210)의 표시를 제어한다. 부호 1207은 디스크 컨트롤러(DKC)이다. DKC(1207)는 부트 프로그램, 복수의 애플리케이션, 편집 파일, 유저 파일 그리고 네트워크 관리 프로그램 등을 기억하는 하드 디스크(HD)(1211) 및 플렉시블 디스크(FD)(1212)와의 액세스를 제어한다. 여기서, 부트 프로그램이란, 기동 프로그램: 퍼스널 컴퓨터의 하드나 소프트의 실행(동작)을 개시하는 프로그램이다.

부호 1208은 네트워크ㆍ인터페이스 카드(NIC)이고, LAN(1220)을 통해, 네트워크 프린터, 다른 네트워크 기기, 혹은 다른 PC와 쌍방향의 데이터의 교환을 행한다.

11, 21 : 분할 수단
12 : 산출 수단
13, 23 : 입력 수단
14, 25 : 추출 수단
22 : 제1 산출 수단
24 : 제2 산출 수단

Claims (22)

1. 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 부위를 예측하는 방법이며,
   상기 금속판을, 제1 메쉬 거칠기로 분할한 경우와 상기 제1 메쉬 거칠기보다도 거친 제2 메쉬 거칠기로 분할한 경우의 각각에 있어서, 유한 요소법을 사용하여 성형 해석을 행하는 제1 스텝과;
   상기 제1 메쉬 거칠기의 경우와 상기 제2 메쉬 거칠기의 경우의 각각에 있어서, 최대 주응력을 메쉬마다 구하는 제2 스텝과;
   상기 부품의 각 부위에 있어서의, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 최대 주응력과, 상기 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 최대 주응력의 차분값을 구하고, 상기 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하는 제3 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 메쉬 거칠기 및 상기 제2 메쉬 거칠기를, 상기 금속판의 가공 경화 특성을 나타내는 n값에 기초하여 결정하는 제0 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 스텝에서 상기 파단 부위가 추출되지 않은 경우에,
   상기 제1 메쉬 거칠기 및 상기 제2 메쉬 거칠기 중 적어도 상기 제1 메쉬 거칠기를 보다 미세한 거칠기로 재설정하는 것 및
   상기 소정값을 보다 작은 값으로 재설정하는 것 중 적어도 한쪽을 행한 후에, 상기 제1 스텝부터 상기 제3 스텝을 다시 실시하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 메쉬 거칠기에 의한 분할을 행할 때에, 어댑티브 메쉬를 사용하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 스텝에 있어서의 상기 성형 해석을, 상기 부품의 성형 도중에 종료시키는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 스텝에 있어서, 또한 상기 제1 메쉬 거칠기로 분할한 경우와 상기 제2 메쉬 거칠기로 분할한 경우의 각각에 대하여, 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽인 형상 지표값을 메쉬마다 구하고;
   상기 제3 스텝에 있어서,
   또한, 상기 부품의 각 부위에 있어서의, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 형상 지표값과, 상기 제2 메쉬 거칠기의 경우에서의 상기 형상 지표값의 차분값을 구하고,
   상기 형상 지표값의 차분값이 소정값보다도 큰 것, 상기 최대 주응력의 차분값이 소정값보다도 큰 것 중 적어도 한쪽을 만족시키는 부위에 대응하는, 상기 제1 메쉬 거칠기의 경우에 있어서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파단 부위로서, 신장 플랜지 균열의 발생 부위를 예측하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부품의 단부에 있어서의, 상기 파단 부위를 추출하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속판은, 인장 강도가 980MPa 이상의 강판인 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법
10. 제1항 또는 제2항에 기재된 파단 예측 방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
11. 제10항에 기재된 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
12. 제10항에 기재된 프로그램을 실행하는 것을 특징으로 하는 연산 처리 장치.
13. 금속판을 성형하여 얻어지는 부품의 파단 부위를 예측하는 방법이며,
    상기 금속판을, 소정의 메쉬 거칠기로 분할하고, 유한 요소법을 사용하여 성형 해석을 행하는 제1 스텝과;
    최대 주응력을 메쉬마다 구하는 제2 스텝과;
    서로 인접하는 2 이상의 메쉬끼리를 결합시킨 결합 메쉬마다, 최대 주응력을 구하는 제3 스텝과;
    상기 제2 스텝에서 구한 상기 최대 주응력과 상기 제3 스텝에서 구한 상기 최대 주응력의 차분값을, 상기 부품의 부위마다 구하고, 또한 상기 차분값이 소정값보다도 큰 부위에 대응하는, 상기 제2 스텝에서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하는 제4 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 소정의 메쉬 거칠기에 의한 분할을 행할 때에, 어댑티브 메쉬를 사용하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 스텝에 있어서의 상기 성형 해석을, 상기 부품의 성형 도중에 종료시키는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제2 스텝에 있어서, 또한 최대 주변형 및 판 두께 감소율 중 적어도 한쪽인 형상 지표값을 메쉬마다 구하고;
    상기 제3 스텝에 있어서, 또한 상기 형상 지표값을 결합 메쉬마다 구하고;
    상기 제4 스텝에 있어서,
    또한, 상기 제2 스텝에서 구한 상기 형상 지표값과, 상기 제3 스텝에서 구한 상기 형상 지표값의 차분값을 상기 부품의 부위마다 구하고,
    상기 형상 지표값의 차분값이 소정값보다도 큰 것, 상기 최대 주응력의 차분값이 소정값보다도 큰 것 중 적어도 한쪽을 만족시키는 부위에 대응하는, 상기 제2 스텝에서의 부위를, 상기 파단 부위로서 추출하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
17. 제13항 또는 제14항에 있어서, 파단 부위로서, 신장 플랜지 균열의 발생 부위를 예측하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
18. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 부품의 단부에 있어서의, 상기 파단 부위를 추출하는 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
19. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 금속판은 인장 강도가 980㎫ 이상의 강판인 것을 특징으로 하는 파단 예측 방법.
20. 제13항 또는 제14항에 기재된 파단 예측 방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
21. 제20항에 기재된 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
22. 제20항에 기재된 프로그램을 실행하는 것을 특징으로 하는 연산 처리 장치.

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