KR20150027283A - 스프링백 요인 특정 방법 및 스프링백 요인 특정 장치 - Google Patents

스프링백 요인 특정 방법 및 스프링백 요인 특정 장치 Download PDF

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Abstract

스프링백 요인 특정 방법은, 프레스 성형 해석을 행하는 공정과, 프레스 성형 해석에서 취득한 정보에 기초하여 스프링백 해석을 행하는 공정과, 프레스 성형 해석에서 취득한 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하는 공정과, 분할된 영역 중 임의의 영역의 지정 방향의 영률을 변경하는 공정과, 영률이 변경된 프레스 성형품에 대해서 스프링백 해석을 행하는 공정과, 복수의 스프링백 해석의 결과로부터 스프링백량차를 취득하는 공정과, 취득된 스프링백량차에 기초하여 스프링백의 요인을 특정하는 공정을 포함한다.

Description

스프링백 요인 특정 방법 및 스프링백 요인 특정 장치{SPRINGBACK CAUSE IDENTIFICATION METHOD AND SPRINGBACK CAUSE IDENTIFICATION DEVICE}
본 발명은, 자동차 부품 등의 프레스 성형품(press forming product)에 발생하는 스프링백(springback)의 요인을 특정하는 스프링백 요인 특정 방법 및 스프링백 요인 특정 장치에 관한 것이다.
프레스 성형이란, 그 대상물인 재료(steel sheet)에 금형(die)을 밀어붙임으로써, 금형의 형상을 블랭크에 전사(轉寫)하여 재료를 가공하는 방법을 말한다. 이 프레스 성형에 있어서는, 프레스 성형품을 금형으로부터 취출한 후에, 프레스 성형품 내의 잔류 응력(residual stress)이 구동력이 되어, 탄성 회복(elastic recovery)에 의한 변형의 복귀 현상, 소위 스프링백이 발생하여, 프레스 성형품의 형상이 소망하는 형상과는 상이해져 버리는 문제가 자주 발생한다. 최근에는, 특히 자동차 업계를 중심으로, 자동차 차체의 경량화(weight saving of automotive body)의 관점에서 차체 부품에 고강도의 강판(high-strength steel sheet)을 사용하는 경향이 강해지고 있으며, 스프링백의 정도도 그에 수반하여 커지고 있다. 이 때문에, 스프링백의 억제는 자동차의 개발 기간이나 비용를 삭감하는 데에 있어서도 더욱 더 중요한 과제가 되고 있다.
스프링백 억제를 위한 대책을 행하는 데에 있어서, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖고 있는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 특정하는 것이 유효하다. 특허문헌 1에는, 유한 요소법(finite element method)에 의한 성형 시뮬레이션(press forming simulation)에 있어서, 잔류 응력에 주목하여, 이형(die release) 전의 프레스 성형품의 일부의 영역의 잔류 응력을 변경하고, 그 상태로 계산된 스프링백량을 평가함으로써, 그 영역에 있어서의 잔류 응력이 스프링백에 어느 정도 영향을 주고 있는지를 판단하여, 스프링백의 발생 요인을 특정하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 일부의 영역에서 변경하는 물리량은, 잔류 응력 이외에 판두께, 탄성 계수(Young's modulus) 및, 소성 계수(plasticity coefficient)라도 좋다고 되어 있다(단락 [0031] 참조). 특허문헌 1에 기재된 기술에 의하면, 상기와 같이 직접적으로 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖고 있는 부분과 그 잔류 응력의 방향을 특정할 수는 없지만, 어느 부위의 어느 물리량이 스프링백의 발생 요인으로서 간접적으로 영향을 주고 있는지를 알 수 있다.
일본특허공보 제4724626호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에는, 이하와 같은 문제가 있다. 성형 시뮬레이션에서는, 재료의 변형 거동(deformation behavior)을 규정하는 재료 모델(materials model)이 이용되지만, 잔류 응력을 변경하는 경우, 이용하는 재료 모델의 종류에 기인하는 문제가 있다. 재료 모델은, 지금까지 많이 제안되고 있지만, 그들의 차이는 항복 곡면(yield surface)의 취급이 상이한 점에 있다. 항복 곡면이란, 다축 응력을 받은 재료의 항복 거동(yielding behavior)을 나타낸 것이며, 프레스 성형과 같은 판재를 취급할 때에는, 항복 곡면은 도 11에 나타내는 바와 같이 2차원 응력 평면(two-dimensional stress plane)으로 나타내는 것이 일반적이다. 즉, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가공에 의해 재료에 외력이 가해지고, 재료 내의 응력이 증가하면, 재료는, 탄성 변형(elastic deformation)한 후, 어느 응력 A에서 항복하고, 이후는 소성 변형(plastic deformation)한다. 이 소성 변형시, 항복 곡면의 발전 형태 중 하나로서, 도 12에 나타내는 바와 같이 항복 곡면을 확대량 R분만큼 확대시킴으로써 재료의 경화를 재현하고 있다. 이것을 등방 경화 모델(isotropic hardening model)이라고 한다. 등방 경화 모델은, 프레스 성형 해석에 이용되는 재료 모델 중에서 가장 고전적이고 단순한 모델로서 널리 이용되고 있다.
한편, 소성 변형시, 도 13에 나타내는 바와 같이 항복 곡면을 이동시킴으로써 재료의 경화를 재현하는 모델을 이동 경화 모델(kinematic hardening model)이라고 한다. 이동 경화 모델은 스프링백의 예측 정밀도가 비교적 우수한 점에서, 최근에는 여러 가지의 이동 경화 모델이 제안되어, 범용 유한 요소법 소프트웨어에 도입되고 있다. 이동 경화 모델에서는 항복 곡면의 중심의 이동량을 후방응력(back stress) α로 나타내고, 이 변수를 시뮬레이션에서는 계산 스텝마다 갱신하고 그것을 이력 변수(history variable)로서 보존하여 계산을 행하고 있다. 등방 경화 모델의 항복 곡면의 확대량 R은, 재료가 받은 변형에 의해 결정되기 때문에 이력 변수를 필요로 하지 않는다. 이상의 재료 모델의 성질에 유의하여 종래 기술의 문제점으로 되돌아온다.
이동 경화 모델과 같은 이력 변수를 이용하는 고(高)정밀도의 재료 모델을 적용하여, 특허문헌 1에 기재된 기술로 스프링백의 발생 요인을 특정하는 경우, 잔류 응력뿐만아니라 이력 변수도 변경하지 않으면 안된다. 이는, 잔류 응력을 변경한 것 만으로는 수치 계산으로 정합성을 취할 수 없게 되어, 계산이 파탄되거나, 또는 잘못된 계산을 행할 가능성이 있기 때문이다. 그러나, 잔류 응력에 곱한 계수로 이력 변수를 계수배(multiplied by coefficient)할 수는 없으며, 또한 적절한 계수의 결정도 곤란하다. 이와 같이 이력 변수를 이용하는 고정밀도의 재료 모델을 사용할 때에는, 특허문헌 1에 기재된 기술은 적합하지 않다.
또한, 특허문헌 1에 있어서 일 예로서 나타난 바와 같이, 어느 영역의 응력을 제로로 하면, 다른 영역과의 경계부에 응력 집중(stress concentration)이 일어나, 현실과 상이해져 버리는 경우가 있다. 또한, 수치 해석상, 어느 영역의 응력을 제로로 해도, 다른 영역의 응력과의 균형이 있기 때문에, 스프링백 후에 그 영역의 응력이 실제로 제로가 된다고는 한정할 수 없다. 그 때문에, 실제의 현상과는 동떨어져 부자연스럽다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서, 판두께, 탄성 계수 및, 소성 계수(모두 스칼라값(scalar value)으로서 등방성(isotropy)의 값)를 변경하는 이유는, 전술한 바와 같이, 스프링백의 발생 요인을 간접적으로 지득하기 위함이며, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖고 있는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 특정하기 위함이 아니다. 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력 및 그 방향을 특정할 수 없다면, 금형 수정 등의 스프링백 억제 대책의 지침이 될 수 없다.
본 발명은, 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖고 있는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 보다 적확(accurate)하게 특정할 수 있는 스프링백 요인 특정 방법 및 스프링백 요인 특정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 방법은, 계산기에 의해 행하는 프레스 성형품의 스프링백 요인 특정 방법으로서, 프레스 성형 해석에 의해 상기 프레스 성형품의 이형 전의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포를 취득하는 프레스 성형 해석 공정과, 상기 프레스 성형 해석 공정에서 취득한 상기 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 상기 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 취득하는 제1 스프링백 해석 공정과, 상기 프레스 성형 해석 공정에서 취득한 상기 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하는 영역 분할 공정과, 상기 영역 분할 공정에 의해 분할된 상기 프레스 성형품의 영역 중 임의의 영역을 선택하고, 선택된 영역의 지정 방향의 영률을 변경하는 영률 변경 공정과, 상기 영률 변경 공정에서 영률이 변경된 상기 프레스 성형품에 대해서, 상기 프레스 성형 해석 공정에서 취득한 상기 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 상기 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 상기 선택 영역마다 또한 상기 지정 방향마다 취득하는 제2 스프링백 해석 공정과, 상기 제1 스프링백 해석 공정에서 취득된 스프링백량과, 상기 제2 스프링백 해석 공정에서 취득된 상기 선택 영역마다 또한 상기 지정 방향마다의 스프링백량을 비교하여, 상기 선택 영역마다 또한 상기 지정 방향마다의 스프링백량차를 취득하는 스프링백량차 취득 공정과, 상기 스프링백량차 취득 공정에서 취득된 상기 스프링백량차를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 그 잔류 응력의 방향을 특정하는 스프링백 요인 특정 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 방법으로서, 상기 스프링백 요인 특정 공정은, 취득된 모든 상기 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 상기 선택 영역 및 상기 지정 방향을 스프링백의 요인의 잔류 응력 및 그 잔류 응력의 방향으로서 특정하는 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 방법으로서, 상기 영률 변경 공정 및 제2 스프링백 해석 공정에 있어서의 x방향의 영률을 Exx, y방향의 영률을 Eyy, z방향의 영률을 Ezz로 하면, 응력 σ와 변형 ε과의 관계를 식 ε＝Cσ로 나타낼 때의 탄성 컴플라이언스(elastic compliance) C는 하기식 (1)로 부여되고, 상기 영률 변경 공정에 있어서의 영률의 변경은, 하기식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 변경함으로써 행하는 것을 특징으로 한다.
Figure pct00001
상기의 본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 방법으로서, 상기 영률 변경 공정에 있어서의 영률의 변경은, 식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 2배 이상 또는 1/2배 이하로 함으로써 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 장치는, 계산기에 의해 행하는 프레스 성형품의 스프링백 요인 특정 장치로서, 프레스 성형 해석에 의해 상기 프레스 성형품의 이형 전의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포를 취득하는 프레스 성형 해석 수단과, 상기 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 상기 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 취득하는 스프링백 해석 수단과, 상기 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하는 영역 분할 수단과, 상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 상기 프레스 성형품의 영역 중 임의의 영역을 선택하고, 선택된 영역의 지정 방향의 영률을 변경하는 영률 변경 수단과, 상기 스프링백 해석 수단이 취득한 스프링백량끼리를 비교함으로써 스프링백량차를 취득하는 스프링백량차 취득 수단과, 복수의 상기 스프링백량차를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 그 잔류 응력의 방향을 특정하는 스프링백 요인 특정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 장치로서, 상기 스프링백 요인 특정 수단은, 복수의 상기 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 상기 선택 영역 및 상기 지정 방향을 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 잔류 응력의 방향으로서 특정하는 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 장치로서, 상기 영률 변경 수단 및 제2 스프링백 해석 수단에 있어서의 x방향의 영률을 Exx, y방향의 영률을 Eyy, z방향의 영률을 Ezz로 하면, 응력 σ와 변형 ε과의 관계를 식 ε＝Cσ로 나타낼 때의 탄성 컴플라이언스 C는 하기식 (1)로 부여되고, 상기 영률 변경 수단에 있어서의 영률의 변경은, 하기식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 변경함으로써 행하는 것을 특징으로 한다.
Figure pct00002
상기의 본 발명에 따른 스프링백 요인 특정 장치로서, 상기 영률 변경 수단에 있어서의 영률의 변경은, 식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 2배 이상 또는 1/2배 이하로 함으로써 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는, 잔류 응력을 변경하는 것이 아니라, 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하여 임의의 영역에 대해서 지정 방향의 영률을 변경하여 해석을 행하도록 했기 때문에, 계산이 파탄되거나, 잘못된 계산을 행하거나 하는 일 없이, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 적확하게 특정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스프링백 요인 특정 방법의 처리의 흐름을 설명하는 플로우 차트이다.
도 2는 도 1의 스프링백 요인 특정 방법을 행하기 위한 스프링백 요인 특정 장치에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 해석 대상인 프레스 성형품에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 4는 도 2의 스프링백 요인 특정 장치의 영역 분할 수단에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 5는 도 2의 스프링백 요인 특정 장치의 스프링백 해석 수단의 실시 결과의 평가 방법의 일 예에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 6은 도 2의 스프링백 요인 특정 장치의 영률 변경 수단에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 7은 도 2의 스프링백 요인 특정 장치의 영률 변경 수단의 실시 결과의 일 예에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 8은 도 1의 스프링백 요인 특정 방법에 의한 특정 부위와 종래 방법에 의한 특정 부위를 비교하기 위한 비교도이다.
도 9는 도 1의 스프링백 요인 특정 방법에 의한 특정 부위와 종래 방법에 의한 특정 부위를 비교하기 위한 실험에 대해서 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 도 9의 비교 실험의 결과에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 11은 배경 기술에 대해서 설명하기 위한 설명도로서, 항복 곡면을 설명하는 도면이다.
도 12는 배경 기술에 대해서 설명하기 위한 설명도로서, 시뮬레이션상에서 재료의 변형 거동을 규정하는 재료 모델(등방 경화 모델)에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 13은 도 12의 재료 모델(등방 경화 모델)과는 다른 재료 모델(이동 경화 모델)에 대해서 설명하는 설명도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 영률은 스칼라값으로서 어느 방향에 대해서도 등방적인 취급이었지만, 영률은 실제로는 재료 면내에서 방향에 따라 상이한 값을 갖는다는 성질(탄성 이방성(elastic anisotropy))을 갖는다. 그래서, 본 발명의 발명자들은, 탄성 이방성에 주목하여 예의 검토한 결과, 어느 영역의 어느 방향의 영률을 변경하여 스프링백량을 산출하면, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖는 부위를 특정할 수 있음과 함께, 그 잔류 응력의 방향도 특정할 수 있다는 인식을 얻었다.
이 점에 대해서, 어느 부품에 대해서 해석 모델을 작성하고, 작성한 해석 모델에 대해서 프레스 성형 해석을 행하여 이형 전의 응력 상태 등을 구하고, 계속 해서 스프링백 해석을 행하여 이형 후의 스프링백량을 취득하는 경우를 예로 들어 설명한다. 해석 모델의 이형 전 상태에 있어서, 해석 모델의 일부의 영역의 직교좌표(rectangular coordinates)계의 x방향의 영률을 가상적으로 큰 값으로 했다고 가정한다. 영률이란, 변형에 대한 응력의 비를 말한다. 따라서, 어느 영역의 x방향의 영률을 큰 값으로 변경한다는 것은, 그 영역의 x방향의 소정의 잔류 응력이 개방(release)됨으로써 발생하는 x방향의 변형량(스프링백량)이, 영률을 변경하지 않는 경우의 변형량(스프링백량)과 비교하여 작아진다는 것을 의미하고 있다.
상기와 같이 하여 영률을 변경한 해석 모델에 대해서 스프링백 해석을 하여 얻어지는 스프링백량과, 영률을 변경하지 않는 해석 모델에 대해서 스프링백 해석을 하여 얻어지는 스프링백량과의 차이인 스프링백량차를, 영률을 변경하는 영역이나 방향을 바꾸어 복수 취득하고, 취득한 스프링백량차끼리를 비교하면, 어느 영역의 어느 방향의 잔류 응력이 스프링백에 크게 기여하고 있는지를 판단할 수 있다.
이하, 상기의 기술 사상에 기초하여 생각이 이르게 된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스프링백 요인 특정 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 스프링백 요인 특정 방법은, 프로그램 처리를 실행하는 PC(퍼스널 컴퓨터) 등의 장치에 의해 행하는 것이기 때문에, 우선, 장치(이하, 「스프링백 요인 특정 장치(1)」라고 함)의 구성에 대해서 도 2에 나타내는 블록도에 기초하여 설명한다.
[스프링백 요인 특정 장치]
스프링백 요인 특정 장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, PC 등에 의해 구성되고, 표시 장치(3), 입력 장치(5), 주기억 장치(7), 보조 기억 장치(9) 및, 연산 처리부(11)를 갖고 있다. 연산 처리부(11)에는, 표시 장치(3), 입력 장치(5), 주기억 장치(7) 및, 보조 기억 장치(9)가 접속되고, 표시 장치(3), 입력 장치(5), 주기억 장치(7) 및, 보조 기억 장치(9)는, 연산 처리부(11)의 지령에 의해 각 기능을 행한다. 표시 장치(3)는, 계산 결과의 표시 등으로 이용되고, 액정 모니터 등으로 구성되어 있다. 입력 장치(5)는, 오퍼레이터의 입력 조작 등에 이용되고, 키보드나 마우스 등으로 구성되어 있다.
주기억 장치(7)는, 연산 처리부(11)에서 사용하는 데이터의 일시 보존이나 연산 등에서 이용되고, RAM 등으로 구성되어 있다. 보조 기억 장치(9)는, 데이터의 기억 등에 이용되고, 하드 디스크 등으로 구성되어 있다. 연산 처리부(11)는, PC 등의 CPU 등에 의해 구성되고, 프레스 성형 해석 수단(13), 스프링백 해석 수단(15), 영역 분할 수단(17), 영률 변경 수단(19), 스프링백량차 취득 수단(21) 및, 스프링백 요인 특정 수단(23)을 갖고 있다. 이들 수단은 CPU 등이 소정의 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 이하에 이들 수단에 대해서 상세하게 설명한다.
＜프레스 성형 해석 수단＞
프레스 성형 해석 수단(13)은, 프레스 성형품에 대해서 프레스 성형 해석을 행하여, 프레스 성형 후(이형 전)의 형상 정보, 응력 분포 및, 변형 분포를 취득하는 것이다.
＜영역 분할 수단＞
영역 분할 수단(17)은, 프레스 성형품의 형상을 복수의 영역으로 분할하는 것이다. 도 3에 나타내는 바와 같은 해트 단면(hat-shaped cross section) 부품(31)의 영역 분할을 행하는 것을 예로 들어 설명한다. 도 3(a)는 해트 단면(斷面) 부품(31)의 평면도이고, 도 3(b)는 해트 단면 부품(31)의 사시도이다. 도 4는, 해트 단면 부품(31)의 영역 분할의 일 예를 나타낸 것이다. 도 4는, 해트 단면 부품(31)을 부위마다 도 4(a)의 도면 중 하측으로부터 차례로 플랜지부(F1), 종벽부(W1)(도 4(b) 참조), 펀치 저부(底部)(P1), 종벽부(W2)(도 4(b) 참조) 및, 플랜지부(F2)의 5개의 영역으로 분할하고, 또한 이들 영역을 길이 방향으로 도 4(a)의 도면 중의 도면 번호 (a)측으로부터 차례로 영역 ⅰ∼ⅳ의 4개의 영역으로 분할함으로써, 전부 20영역으로 분할한 것이다. 이하의 설명에 있어서, 예를 들면 펀치 저부(P1)의 영역 ⅰ를 영역 P1-ⅰ라고 표기한다.
＜스프링백 해석 수단＞
스프링백 해석 수단(15)은, 프레스 성형 해석 수단(13)으로 얻어진 이형 전의 형상 정보, 응력 분포, 변형 분포 및, 부여된 물성값에 기초하여 스프링백 해석을 행하고, 이형 후의 스프링백량을 취득하는 것이다. 스프링백량으로서는, 예를 들면, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 해트 단면 부품(31)의 단부(端部) 근방의 단면을 평가 단면(도 5(a) 중의 A-A 단면)으로 하여, 평가 단면에 있어서의 이형 전의 해트 단면 부품(31)(도 5(b) 중에 파선으로 나타냄)의 펀치 저부(P1)와 이형 후의 해트 단면 부품(31)(도 5(b) 중에 실선으로 나타냄)의 펀치 저부(P1)가 이루는 각도(비틀림 각도(torsion angle)θ(°)) 등을 들 수 있다. 비틀림 각도 θ(°)가 큰 것은 평가 단면에 있어서의 비틀림이 큰 것을 의미한다. 상기에서는 단부 근방의 단면을 평가 단면으로 했지만, 다른 부위의 단면을 평가 단면으로 해도 좋다. 또한, 상기에서는 스프링백량으로서 비틀림 각도를 예로 들었지만, 다른 예로서 플랜지부(F1)나 플랜지부(F2)의 외측으로의 구부러짐량(bending amount) 등을 스프링백량으로 해도 좋다.
＜영률 변경 수단＞
영률 변경 수단(19)은, 영역 분할 수단(17)으로 분할한 영역의 일부를 탄성 이방성 재료 모델로서 취급하여, 각 방향 중 지정 방향만의 영률을 변경하는 것이다. 본 발명에 있어서는 탄성 이방성 재료 모델을 취급하기 때문에, 탄성 이방성의 정식화(formalization)에 대한 일 예를 이하에 설명한다. 응력 σ와 변형 ε과의 관계를 ε＝Cσ로 나타낼 때, 탄성 이방성을 고려한 탄성 컴플라이언스(elastic compliance) C는 이하의 식 (1)과 같이 나타난다.
Figure pct00003
여기에서, 첨자의 x는 압연 방향에 대하여 0°방향, y는 압연 방향에 대하여 90°방향(폭방향), z는 판두께 방향으로 한다. 컴플라이언스 C에 포함되는 x, y, z방향의 영률(Exx, Eyy, Ezz), xy 평면, yz 평면 및, zx 평면의 횡탄성 계수(shearing modulus)(Gxy, Gyz, Gzx) 및, 푸아송비(Poisson's ratio)(νxy, νyz, νzx)의 계 12개의 물리량은 면내의 3방향의 영률 E0(＝E180), E45, E90과 푸아송비 νxy의 4개를 입력 파라미터로서 이하의 식 (2)∼(6)에 의해 구할 수 있다.
Figure pct00004
이들 식 (1)∼식 (6)에 의해 탄성 이방성을 갖는 재료 모델을 취급할 수 있다. 이와 같이 탄성 이방성을 갖는 재료 모델로서 취급함으로써, 이들 식 중의 영률 Exx, Eyy, Ezz의 값은 임의로 변경할 수 있다. 예를 들면 영률 Exx만의 값을 10배로 변경할 수 있다. 이와 같이, 지정 방향의 영률을 다른 방향의 영률보다도 큰 값 또는 작은 값으로 변경함으로써, 그 방향의 잔류 응력의 스프링백에 미치는 영향을 검토할 수 있다. 상기의 식 (1)에서는, 횡탄성 계수(Gxy, Gyz, Gzx)를 고려하고 있지만, 영률(Exx, Eyy, Ezz)만을 고려한 식을 이용해도 좋다.
영률을 변경하는 방향의 지정 방법에는 예를 들면 이하의 3가지의 방법이 있다(도 6 참조). 제1의 방법은, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 좌표계로서 재료 좌표계의 좌표를 그대로 이용하여, 재료 좌표계의 0°방향(x방향), 45°방향, 90°방향(y방향) 및, 판두께 방향(z방향, 지면(紙面)에 수직인 방향) 중 어느 것을 지정하고, 그 방향의 영률을 변경하는 방법이다. 도 6(a)에 나타내는 방법의 일 예로서, 도 7에, 0°방향(x방향)을 지정 방향으로 하고, 0°방향(x방향)만의 영률 E0(＝E180)을, 45°방향 및 90°방향의 영률(E45, E90＝205㎬)의 5배(205㎬×5＝1025㎬)로 한 경우의 면내의 영률 분포를 나타낸다.
상기의 제1의 방법에서는, 방향의 지정은 재료 좌표계의 0°방향(x방향), 45°방향, 90°방향(y방향) 및, 판두께 방향(z방향)중 어느 것의 방향을 지정하지만, 이들 이외의 방향, 예를 들면 30°나 15° 등의 방향을 지정하고자 하는 경우가 있다. 그래서 이러한 경우에는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 재료 좌표계를 회전시켜 재료 좌표계의 x방향을 지정하고자 하는 방향으로 일치시킨 것을 좌표계로서 이용하고, 회전 후의 좌표계의 0°방향(x'방향), 45°방향, 90°방향(y'방향) 및, 판두께 방향(z방향) 중 어느 것을 지정하면 좋다(제2의 방법).
제3의 방법은, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 요소마다, 요소의 형상이나 방향으로부터 결정되는 좌표계에 있어서, 0°방향(x"방향), 45°방향, 90°방향(y"방향) 및, 판두께 방향(z방향) 중 어느 것을 지정하는 방법이다. 상기의 제1∼제3의 방법 중 어느 것을 이용해도 좋다.
＜스프링백량차 취득 수단＞
스프링백량차 취득 수단(21)은, 영률을 변경하지 않고 행한 스프링백 해석의 결과와 영률 변경 수단(19)에 의해 영률을 변경하여 행한 스프링백 해석의 결과를 비교하여, 스프링백량차를 취득하는 것이다.
＜스프링백 요인 특정 수단＞
스프링백 요인 특정 수단(23)은, 스프링백량차 취득 수단(21)으로 얻어진 복수의 스프링백량차를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 스프링백의 요인의 잔류 응력의 영역 및 그 잔류 응력의 방향으로서 특정한다. 예를 들면, 스프링백 요인 특정 수단(23)은, 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 선택 영역 및 지정 방향을 스프링백 요인의 잔류 응력의 영역 및 그 잔류 응력의 방향으로서 특정해도 좋다.
[스프링백 요인 특정 방법]
이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 스프링백 요인 특정 장치(1)를 이용한 스프링백 요인 특정 방법의 처리의 흐름에 대해서, 도 1에 나타내는 플로우 차트에 기초하여, 필요한 도면을 적절히 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 해석 대상이 되는 프레스 성형품의 일 예로서, 도 3에 나타내는 해트 단면 부품(31)을 들어, 해트 단면 부품(31)의 스프링백 요인을 특정한다.
＜프레스 성형 해석 공정 S1＞
우선, 프레스 성형 해석 수단(13)이, 프레스 성형품의 이형 전의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포를 취득한다.
＜제1 스프링백 해석 공정 S3＞
이어서, 스프링백 해석 수단(15)이, 프레스 성형 해석 공정 S1에서 취득한 프레스 성형품의 이형 전의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하고, 이형 후의 스프링백량을 취득한다. 해석을 행함에 있어서는, 스프링백 해석 수단(15)은 등방성 영률을 사용한다. 본 실시 형태에서는, 스프링백 해석 수단(15)은, 스프링백량으로서 도 5(b)를 이용하여 설명한 비틀림 각도(torsion angle)θ(°)를 취득한다. 본 스텝에서 취득한 비틀림 각도를 θA(°)로 한다.
＜영역 분할 공정 S5＞
이어서, 영역 분할 수단(17)이, 프레스 성형 해석 공정 S1에서 취득한 프레스 성형품의 형상을 복수의 형상으로 분할한다. 본 실시 형태에서는, 예로서, 영역 분할 수단(17)은, 해트 단면 부품(31)을 도 4에 나타내는 바와 같이 20영역으로 분할한다.
＜영률 변경 공정 S7＞
이어서, 영률 변경 수단(19)이, 영역 분할 공정 S5에 의해 분할된 프레스 성형품의 영역 중 임의의 영역을 선택하고, 선택된 영역의 지정 방향의 영률을 변경한다. 이렇게 함으로써, 프레스 성형품이 탄성 이방성을 갖게 된다. 본 실시 형태에서는, 예로서, 영률 변경 수단(19)은, 영률을 변경하는 방향을 도 6(a)에 나타내는 x방향으로 하고, 지정한 방향의 영률 Exx를 2배로 변경하는 것으로 했다.
＜제2 스프링백 해석 공정 S9＞
이어서, 스프링백 해석 수단(15)이, 영률 변경 공정 S7에서 영률이 변경된 프레스 성형품에 대해서, 프레스 성형 해석 공정 S1에서 취득한 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하고, 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 선택 영역마다 또한 지정 방향마다 취득한다. 본 실시 형태에서는, 예로서, 스프링백 해석 수단(15)은, 스프링백량으로서 비틀림 각도 θB(°)를 취득한다.
＜스프링백량차 취득 공정 S11＞
이어서, 스프링백량차 취득 수단(21)이, 제1 스프링백 해석 공정 S3에서 취득된 스프링백량과 제2 스프링백 해석 공정 S9에서 취득된 선택 영역마다 또한 지정 방향마다의 스프링백량을 비교하여, 선택 영역마다 또한 지정 방향마다의 스프링백량차를 취득한다. 본 실시 형태에서는, 예로서, 스프링백량차 취득 수단(21)은, 제1 스프링백 해석 공정 S3에서 얻어진 비틀림 각도 θA(°)와 제2 스프링백 해석 공정 S9에서 얻어진 선택 영역마다 또한 지정 방향마다의 비틀림 각도 θB(°)를 비교하여, 선택 영역마다 또한 지정 방향마다의 비틀림 각도차(°)를 취득한다.
＜스프링백 요인 특정 공정 S13＞
이어서, 스프링백 요인 특정 수단(23)이, 스프링백량차 취득 공정 S11에서 취득된 모든 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 선택 영역 및 지정 방향을, 스프링백 요인의 잔류 응력의 영역 및 그 잔류 응력의 방향으로서 특정한다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서, 잔류 응력을 변경하는 것이 아니라, 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하여 임의의 영역에 대해서 지정 방향의 영률을 변경하도록 했기 때문에, 이방성을 갖는 재료의 프레스 등의 보다 현실에 가까운 해석을 행할 수 있어, 계산이 파탄되거나, 잘못된 계산을 행하거나 하는 일 없이, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 적확하게 특정할 수 있다.
실시예
본 실시 형태의 스프링백 요인 특정 방법에 의한 작용 효과를 확인하기 위한 구체적인 실험을 행했기 때문에, 그 결과를 이하에 설명한다. 실험은, 상기 실시 형태와 동일하게 해트 단면 부품(31)을 해석 대상으로 하여, 본 실시 형태의 스프링백 요인 특정 방법에 의해 특정된 영역 및 잔류 응력 방향을 취득한다는 것이다(발명예). 프레스 성형 재료는 판두께 1.2㎜의 980㎫급 고장력 강판(high-strength steel sheet)으로 했다. 성형 해석 및 스프링백 해석에는, 범용 유한 요소법 소프트웨어 LS-DYNA를 사용하고, 재료 모델은 이동 경화형 재료 모델을 사용했다. 영률 변경 공정에 있어서는, 영률의 변경 비율을 2배, 10배 및, 30배의 3 종류로 하고, 각각의 변경 비율마다 해석을 행했다. 또한, 스프링백 요인 특정 공정에 있어서는, 취득된 모든 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 선택 영역 및 지정 방향을 스프링백 요인의 잔류 응력의 영역 및 그 잔류 응력의 방향으로서 특정하는 것으로 했다.
또한, 비교예로서 종래 방법에 기초하여 스프링백의 요인으로서의 영역 및 잔류 응력 방향을 취득했다. 종래 방법에 대해서 이하에 설명한다. 종래 방법에서는, 우선, 동일한 해트 단면 부품(31)에 대해서 프레스 성형 해석을 행하고, 이형 전의 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포를 취득한다. 다음으로, 상기 얻어진 이형 전 상태에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 비틀림 각도 θC(°)를 취득한다.
다음으로, 상기 얻어진 이형 전의 상태에 대하여, 도 4를 이용하여 설명한 20영역 중 1 영역에 대해서 지정한 방향(재료 좌표계 x, y, z, xy, yz, zx방향의 전부, 또는 1개)의 잔류 응력을 0으로 하여 스프링백 해석을 행하여, 비틀림 각도 θD(°)를 취득한다. 다음으로, 비틀림 각도 θC(°)와 비틀림 각도 θD(°)에 기초하여 비틀림 각도차(°)를 취득한다. 이상의 처리를 전(全) 20영역에 대해서 행하고, 전영역의 비틀림 각도차(°) 중으로부터 최대의 비틀림 각도차(°)와 그 영역과 지정한 방향을 취득하고, 취득된 영역과 지정 방향을 스프링백의 요인으로 특정한다. 이하의 표 1에 상기의 발명예와 비교예와의 해석 결과를 나타낸다.
Figure pct00005
표 1은, 변경 물리량(영률, 잔류 응력)마다, 해석의 비수속(non-convergence) 영역수와, 취득한 비틀림 각도차 중 최대의 비틀림 각도차(최대 비틀림 각도차)와 그 영역(최대 비틀림 각도차 영역)을 발출한 것이다. 전술한 발명 예 중, 영률을 2배로 한 경우의 결과를 검토 No.1∼No.3에, 영률을 10배로 한 경우의 결과를 검토 No.4∼No.6에, 영률을 50배로 한 경우의 결과를 검토 No.7∼No.9에 나타낸다. 또한, 비교예로서 종래 방법으로 구한 결과를 표 1의 검토 No.10∼No.16에 나타낸다.
우선, 표 1의 검토 No.1∼No.3에 대해서 설명한다. 검토 No.1에 나타내는 바와 같이, 0°방향(x방향)의 영률 Exx를 2배로 변경한 경우, 영역 F1-ⅲ에 있어서 최대 비틀림 각도차가 2.8°가 되었다. 마찬가지로, 검토 No.2에 나타내는 바와 같이, 90°방향(y방향)의 영률 Eyy를 2배로 변경한 경우, 영역 P1-ⅳ에 있어서 최대 비틀림 각도차가 1.0°가 되었다. 또한, 검토 No.3에 나타내는 바와 같이, 판두께 방향(z방향)의 영률 Ezz를 2배로 변경한 경우, 영역 W1-ⅲ에 있어서 최대 비틀림 각도차가 0.2°가 되었다. 또한, 상기의 각 해석에 있어서, 해석의 비수속 영역수는 모두 0이고, 이는 모든 해석을 수속(converge)할 수 있고, 매우 양호한 해석 결과가 된 것을 의미하고 있다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 검토 No.1∼No.3에 있어서, 전영역의 전방향에 있어서의 최대의 스프링백량차는 X방향 및 영역 F1-ⅲ이다. 따라서, 스프링백 요인 특정 공정 S13에 있어서는, 스프링백의 요인의 잔류 응력의 영역으로서 영역 F1-ⅲ가 특정되고, 잔류 응력의 방향으로서 X방향이 스프링백의 요인이라고 특정된다. 보다 구체적으로 말하면, 영역 F1-ⅲ의 X방향 잔류 응력이 스프링백의 요인이라고 특정된다.
또한, 표 1의 검토 No.4∼No.6 및 검토 No.7∼No.9에 나타내는 바와 같이, 영률의 변경 비율을 변화시켜도, 스프링백의 요인으로서 특정되는 영역 및 잔류 응력 방향은 동일(영역 F1-ⅲ의 X방향 잔류 응력)했다.
다음으로, 비교예에 대해서 설명한다. 표 1의 검토 No.11에 나타내는 바와 같이, 20영역의 각각에 대해서 X방향 잔류 응력을 0으로 하는 해석을 행한 경우, 해석이 수속하지 않는 영역수(비수속 영역수)가 4영역 있었다. 이는, 비수속 영역이 된 영역에 있어서, X방향 잔류 응력을 0으로 함으로써 계산상의 정합성을 취할 수 없게 되어, 계산이 파탄되었다고 생각할 수 있다. 검토 No.12 및 검토 No.14에 있어서도 동일하게 비수속 영역이 있었다. 표 1에는 비수속 영역은 무시하고, 그 외의 해석을 수속할 수 있었던 영역 중으로부터 최대 비틀림 각도차를 선출하고 있다. 그 때문에, 해석 결과의 신뢰성이 낮다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 검토 No.10∼No.16 중으로부터 최대의 비틀림 각도차(°)는 영역 W1-ⅲ의 X방향 잔류 응력을 0으로 한 경우의 2.5°였다(검토 No.11). 따라서, 종래 방법에 있어서는, 영역 W1-ⅲ의 X방향 잔류 응력이 스프링백의 요인으로서 특정되었다.
본 발명에 의해 특정된 영역 F1-ⅲ(발명예)와 종래 방법에 의해 특정된 영역 W1-ⅲ(비교예)을 시각적으로 파악하기 쉽도록 도 8에 나타낸다. 영역 F1-ⅲ(발명예)과 영역 W1-ⅲ(비교예) 중 어느 쪽이 스프링백의 요인으로서 적절한지를 확인하기 위해, 이들 영역에 해당하는 해트 단면 부품(31)의 부분을 프레스 성형 단계에서 미리 절제해 두고 프레스 성형했다. 영역 F1-ⅲ을 절제한 재료를 이용하여 프레스 성형하여 얻어진 해트 단면 부품(31)을 도 9(a)에 나타낸다(발명예). 또한, 영역 W1-ⅲ을 절제한(W1-ⅲ을 공간으로 함) 재료를 이용하여 프레스 성형하여 얻어진 해트 단면 부품(31)을 도 9(b)에 나타낸다(비교예 1).
그리고, 해트 단면 부품(31)의 비틀림 각도를 도 10에 나타낸다. 또한 도 10에는, 비교를 위해, 스프링백 대책을 행하지 않은(재료가 절제되어 있지 않은) 재료를 이용하여 프레스 성형하여 얻어진 해트 단면 부품(31)의 비틀림 각도를 비교예 2로서 나타낸다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 비교예 2에서는 비틀림 각도 θ는 3.7°이었다. 이에 대하여, 비교예 1에서는 1.6으로, 종래 방법에서는 어느 정도의 스프링백 억제 효과는 확인되었다. 그러나, 발명예에 있어서는, 비틀림 각도 θ는 근소하게 0.7°로서, 매우 유효한 스프링백 억제 효과를 얻을 수 있었다.
이상으로부터, 본 발명의 스프링백 요인 특정 방법에 있어서는, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖고 있는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 보다 적확하게 특정 가능한 것이 실증되었다.
또한, 해석에 있어서의 계산에 부정합(mismatching)이 발생하는 일 없이 해석을 수속시킬 수 있기 때문에, 모든 영역 및 모든 방향에 대해서 스프링백량차를 얻을 수 있어, 해석 결과의 신뢰성이 높다.
이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태에 의한 본 발명의 개시의 일부를 이루는 기술(記述) 및 도면에 의해 본 발명은 한정되는 일은 없다. 즉, 본 실시 형태에 기초하여 통상의 기술자 등에 의해 이루어지는 다른 실시 형태, 실시예 및, 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.
본 발명에 의하면, 계산이 파탄되거나, 잘못된 계산을 행하거나 하는 일 없이, 스프링백의 발생 요인인 잔류 응력을 갖는 부위와 그 잔류 응력의 방향을 적확하게 특정할 수 있다.
F1, F2 : 플랜지부
W1, W2 : 종벽부
P1 : 펀치 저부
1 : 스프링백 요인 특정 장치
3 : 표시 장치
5 : 입력 장치
7 : 주기억 장치
9 : 보조 기억 장치
11 : 연산 처리부
13 : 프레스 성형 해석 수단
15 : 스프링백 해석 수단
17 : 영역 분할 수단
19 : 영률 변경 수단
21 : 스프링백량차 취득 수단
23 : 스프링백 요인 특정 수단
31 : 해트 단면 부품

Claims (8)

  1. 계산기에 의해 행하는 프레스 성형품의 스프링백 요인 특정 방법으로서,
    프레스 성형 해석에 의해 상기 프레스 성형품의 이형(die release) 전의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포를 취득하는 프레스 성형 해석 공정과,
    상기 프레스 성형 해석 공정에서 취득한 상기 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 상기 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 취득하는 제1 스프링백 해석 공정과,
    상기 프레스 성형 해석 공정에서 취득한 상기 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하는 영역 분할 공정과,
    상기 영역 분할 공정에 의해 분할된 상기 프레스 성형품의 영역 중 임의의 영역을 선택하고, 선택된 영역의 지정 방향의 영률을 변경하는 영률 변경 공정과,
    상기 영률 변경 공정에서 영률이 변경된 상기 프레스 성형품에 대해서, 상기 프레스 성형 공정에서 취득한 상기 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 상기 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 상기 선택 영역마다 또한 상기 지정 방향마다 취득하는 제2 스프링백 해석 공정과,
    상기 제1 스프링백 해석 공정에서 취득된 스프링백량과, 상기 제2 스프링백 해석 공정에서 취득된 상기 선택 영역마다 또한 상기 지정 방향마다의 스프링백량을 비교하여, 상기 선택 영역마다 또한 상기 지정 방향마다의 스프링백량차를 취득하는 스프링백량차 취득 공정과,
    상기 스프링백량차 취득 공정에서 취득된 상기 스프링백량차를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 그 잔류 응력의 방향을 특정하는 스프링백 요인 특정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프링백 요인 특정 공정은, 취득된 모든 상기 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 상기 선택 영역 및 상기 지정 방향을 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 그 잔류 응력의 방향으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 영률 변경 공정 및 제2 스프링백 해석 공정에 있어서의 x방향의 영률을 Exx, y방향의 영률을 Eyy, z방향의 영률을 Ezz로 하면, 응력 σ와 변형 ε과의 관계를 식 ε＝Cσ로 나타낼 때의 탄성 컴플라이언스 C는 하기식 (1)로 부여되고, 상기 영률 변경 공정에 있어서의 영률의 변경은, 하기식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 변경함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 방법.
    Figure pct00006
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영률 변경 공정에 있어서의 영률의 변경은, 식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 2배 이상 또는 1/2배 이하로 함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 방법.
  5. 계산기에 의해 행하는 프레스 성형품의 스프링백 요인 특정 장치로서,
    프레스 성형 해석에 의해 상기 프레스 성형품의 이형 전의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포를 취득하는 프레스 성형 해석 수단과,
    상기 프레스 성형품의 형상, 잔류 응력 분포 및, 변형 분포에 기초하여 스프링백 해석을 행하여, 상기 프레스 성형품의 이형 후의 스프링백량을 취득하는 스프링백 해석 수단과,
    상기 프레스 성형품의 형상을 복수 영역으로 분할하는 영역 분할 수단과,
    상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 상기 프레스 성형품의 영역 중 임의의 영역을 선택하고, 선택된 영역의 지정 방향의 영률을 변경하는 영률 변경 수단과,
    상기 스프링백 해석 수단이 취득한 스프링백량끼리를 비교함으로써 스프링백량차를 취득하는 스프링백량차 취득 수단과,
    복수의 상기 스프링백량차를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 그 잔류 응력의 방향을 특정하는 스프링백 요인 특정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스프링백 요인 특정 수단은, 복수의 상기 스프링백량차를 비교하여, 최대 스프링백량차를 취득한 상기 선택 영역 및 상기 지정 방향을 스프링백의 요인인 잔류 응력 및 잔류 응력의 방향으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 영률 변경 수단 및 제2 스프링백 해석 수단에 있어서의 x방향의 영률을 Exx, y방향의 영률을 Eyy, z방향의 영률을 Ezz로 하면, 응력 σ와 변형 ε과의 관계를 식 ε＝Cσ로 나타낼 때의 탄성 컴플라이언스 C는 하기식 (1)로 부여되고, 상기 영률 변경 수단에 있어서의 영률의 변경은, 하기식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 변경함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 장치.
    Figure pct00007
  8. 제7항에 있어서,
    상기 영률 변경 수단에 있어서의 영률의 변경은, 식 (1)의 Exx, Eyy, Ezz 중 어느 것의 영률의 값을 2배 이상 또는 1/2배 이하로 함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 스프링백 요인 특정 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200043732A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 한국생산기술연구원 멀티레이어 필름의 곡면 성형을 위한 금형의 제조 방법

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104111134B (zh) * 2014-06-27 2016-08-24 深圳职业技术学院 拉拔力检测仪及其测试方法
JP6519639B1 (ja) 2017-12-07 2019-05-29 Ｊｆｅスチール株式会社 スプリングバック量変動要因部位特定方法
KR102326768B1 (ko) 2018-01-30 2021-11-15 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 프레스 성형 방법, 강성 향상 위치 특정 방법, 및 프레스 성형 시스템
JP6867329B2 (ja) * 2018-04-25 2021-04-28 株式会社神戸製鋼所 残留応力算出方法
JP6908006B2 (ja) * 2018-07-20 2021-07-21 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形解析方法
JP6760546B1 (ja) * 2019-01-25 2020-09-23 日本製鉄株式会社 剛性影響度分析方法、剛性影響度分析装置およびプログラム
JP6683269B1 (ja) * 2019-02-01 2020-04-15 Ｊｆｅスチール株式会社 スプリングバック量変動要因部位特定方法
JP6852750B2 (ja) * 2019-04-25 2021-03-31 Ｊｆｅスチール株式会社 スプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置
JP6841295B2 (ja) * 2019-05-22 2021-03-10 Ｊｆｅスチール株式会社 スプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置
JP6977824B1 (ja) * 2020-07-31 2021-12-08 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形品の形状変化予測方法
JP6977825B1 (ja) * 2020-08-03 2021-12-08 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形品の形状変化予測方法
JP6977838B1 (ja) * 2020-09-04 2021-12-08 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形品の形状変化予測方法
JP7021696B1 (ja) * 2020-12-14 2022-02-17 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形品の形状変化予測方法
CN113139238B (zh) * 2021-04-29 2022-09-27 四川大学 基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347301A (ja) * 2002-05-29 2003-12-05 Fujitsu Ltd 均質化法を用いた構造解析方法及び構造設計方法
JP2008087015A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Nippon Steel Corp スプリングバック発生原因部位特定方法、その装置、及びそのプログラム
JP4724626B2 (ja) 2006-08-31 2011-07-13 新日本製鐵株式会社 スプリングバック発生原因部位特定方法、その装置、及びそのプログラム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4894294B2 (ja) * 2006-02-27 2012-03-14 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形解析方法
CA2662109C (en) * 2006-08-31 2013-07-30 Nippon Steel Corporation Method of identification of cause of occurrence of springback, method of display of degree of effect of springback, method of identification of location of cause of occurence of springback, method of identification of position of measure against springback, apparatuses of these, and programs of these
CN101398299B (zh) * 2007-09-29 2010-11-24 宝山钢铁股份有限公司 测量板料弯曲件回弹的方法及装置
CN102129480B (zh) * 2010-01-12 2016-01-20 江苏华富精密高速模具工程技术研究有限公司 基于能量守恒的精密级进模弯曲成形设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347301A (ja) * 2002-05-29 2003-12-05 Fujitsu Ltd 均質化法を用いた構造解析方法及び構造設計方法
JP4724626B2 (ja) 2006-08-31 2011-07-13 新日本製鐵株式会社 スプリングバック発生原因部位特定方法、その装置、及びそのプログラム
JP2008087015A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Nippon Steel Corp スプリングバック発生原因部位特定方法、その装置、及びそのプログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200043732A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 한국생산기술연구원 멀티레이어 필름의 곡면 성형을 위한 금형의 제조 방법

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