KR20230098835A - 지연 파괴 특성 평가 방법, 및 프로그램 - Google Patents

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도요히사 신미야
긴야 나카가와
유지 야마사키
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

지연 파괴의 평가 정밀도를 보다 향상시키는 것을 목적으로 한다. 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력의 계산치가, 성형 해석의 해석 조건에 따라 변화하는 것에 주목하고, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력치를, 목적으로 하는 성형품 (실용 부품) 을 해석으로 하는 해석 조건에 따라 변경한 값을, 지연 파괴 평가의 기준으로서 사용한다. 예를 들어, 지연 파괴의 평가 시험에서의 성형 해석의 해석 조건을, 실제의 자동차 부품이 대표하는 실용품의 성형 해석의 해석 조건에 일치시킨다.

Description

지연 파괴 특성 평가 방법, 및 프로그램
본 발명은, 금속판의 프레스 성형 후의 성형품에 발생하는 지연 파괴 특성의 평가 방법, 및 거기에 사용되는 프로그램에 관한 기술이다. 본 발명은, 특히, 금속판이 고장력 강판으로 이루어지는 자동차의 구조 부품에 바람직한 기술이다. 예를 들어 본 발명은, 고장력 강판으로 이루어지는 센터 필러나 A 필러 로어 등의, 프레스 성형된 차체 구조 부재에 있어서의 플랜지 단부의 지연 파괴 특성의 평가에 바람직한 기술이다.
현재, 자동차에는, 경량화에 의한 연비 향상과 충돌 안전성의 향상이 요구되고 있다. 차체에는, 차체의 경량화와 충돌시의 탑승자 보호를 양립할 목적으로, 고강도 강판이 사용되고 있다. 특히, 최근에는, 인장 강도 980 ㎫ 이상의 고강도 강판인 초고강도 강판이, 차체에 적용되고 있다. 초고강도 강판을 차체에 적용할 때에 있어서의 과제의 하나로서, 지연 파괴가 있다. 지연 파괴는, 프레스 성형 후의 잔류 응력과 소성 변형, 사용 중인 수소 환경으로부터 침입하는 수소에 기인한 파괴 현상이다. 따라서, 고장력 강판의 차체에 대한 적용을 위해서는, 프레스 성형 조건에 따른 지연 파괴 특성의 평가나, 지연 파괴의 발생의 예측이 필요하다.
자동차용의 프레스 성형용의 고장력 강판에 관한 종래의 평가 방법으로는, 예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 방법이 있다.
특허문헌 1 에는, 시험편을 V 굽힘한 후에, 추가로 조임에 의한 굽힘 응력이 부하된 상황에 대해, 지연 파괴의 평가를 하는 방법이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2, 3 에는, 딥 드로잉, 폼 또는 폼 드로우 성형에 의한 압축 변형 후에 대한, 인장 잔류 응력이 부하된 상황에 대해, 지연 파괴의 평가를 하는 방법이 기재되어 있다.
이들 종래의 지견에 있어서는, 모두 수소 환경하에 설치된 시험편에 발생하고 있는 응력을 계산하고 있다. 예를 들어, 상기 시험편에 성형에 의해 부여된 변형에 의해 발생하는 응력을, 컴퓨터에 의한 시뮬레이션 해석 (성형 해석) 에 의해 계산한다.
일본 공개특허공보 2017-142086호 일본 공개특허공보 2018-185184호 일본 공개특허공보 2018-185183호
발명자들은, 프레스 성형 후의 고장력 강판의 지연 파괴 특성을 검토하던 중에, 지연 파괴 평가 시험에 있어서의 컴퓨터에 의한 시뮬레이션에서의 응력의 계산치는, 해석 조건에 의존한다는 지견을 얻었다. 컴퓨터에 의한 시뮬레이션은, 예를 들어 CAE 에 의한 성형 해석이다. 여기서 말하는 해석 조건에는, 유한 요소법에 의한 성형 해석에 있어서의, 요소의 종류, 요소 사이즈, 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치가 포함된다.
이 때문에, 가령 각 특허문헌에 기재된 바와 같은 평가 수법으로 지연 파괴 특성을 평가하고, 지연 파괴가 발생하는 한계가 되는 응력 (한계 응력) 의 기준치를 산출하였다고 해도, 다음과 같은 과제가 있었다. 즉, 기준치를 산출할 때의 해석 조건이, 실제의 성형품을 평가하는 성형 해석의 해석 조건과 다를 때에는, 해석 조건의 차이로 인한 계산치의 차이가 있다. 이 때문에, 지연 파괴 평가의 정밀도가, 그만큼 나빠질 우려가 있다는 과제가 있었다.
여기서, 시험편의 프레스 성형품 형상과 비교하여, 실용 부품은, 대형이며 또한 형상도 복잡한 부품인 경우가 많다. 이 때문에, 실용 부품에 대해서는, 요소수가 적고 계산 부하가 작은 해석 조건에서의 성형 해석이 채용된다. 한편, 시험편은, 작고 또한 변형 후의 형상도 간이한 형상이다. 이 때문에, 시험편을 사용한 기준치를 계산할 때의 해석 조건에서는, 상대적으로 요소수를 많게, 상대적으로 계산 부하를 높게 하는 경향이 있다. 즉, 기준이 되는 응력을, 정밀도 좋게 계산하는 경향이 있다.
응력의 기준치 (기준의 응력) 는, 다양한 지연 파괴의 평가 수법으로 결정한 값으로서, 지연 파괴가 발생하는 한계가 되는 값이다. 그리고, 그 응력의 기준치를, 실제의 자동차 부품에 있어서의 성형 해석의 계산 결과에 대해 적용하여, 지연 파괴의 발생을 성형 해석만으로부터 사전에 예측한다. 이 예측은, 고장력 강판을 사용한 차체의 설계에 있어서, 매우 중요하다.
본 발명은, 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 지연 파괴의 평가 정밀도를 보다 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 지연 파괴 발생의 기준이 되는 응력의 계산치가, 성형 해석의 해석 조건에 따라 변화하는 것에 주목한 것이다. 본 발명은, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력치를, 목적으로 하는 성형품 (실용 부품) 을 해석으로 할 때에 적용하는 해석 조건에 따라서 변경한다. 그리고, 변경한 값을, 지연 파괴 평가의 기준으로 하여 사용하는 점에, 본 발명의 특징의 하나가 있다.
그리고, 상기 과제 해결을 위해서, 본 발명의 일 양태는, 지연 파괴의 평가 시험에서의 성형 해석의 해석 조건을, 실제의 자동차 부품이 대표하는 실용적인 성형 해석의 해석 조건의 적어도 하나에 일치시킨다. 예를 들어, 지연 파괴의 평가 시험에서의 성형 해석의 해석 조건을, 실제의 자동차 부품이 대표하는 실용적인 성형 해석의 해석 조건에 맞추어, 종래보다 계산 부하가 작은 해석 조건으로 한다.
이로써, 지연 파괴의 평가 시험에서의 성형 해석과, 실제의 자동차 부품을 대표하는 성형 해석의 사이에서, 채용하는 해석 조건에 의해 발생하는 응력의 계산치의 상이를 없애거나, 혹은 상이를 작게 할 수 있다. 그 결과, 지연 파괴의 평가 시험으로부터 얻어진 지연 파괴의 발생의 기준의 응력을, 실제의 자동차 부품에 있어서의 성형 해석의 계산 결과에 대해 비교할 때에 사용함으로써, 지연 파괴 평가의 정밀도가 향상된다.
또, 본 발명의 다른 양태는, 지연 파괴의 평가 시험에서의 성형 해석으로 계산한, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력을, 실제의 자동차 부품이 대표하는 실용적인 성형 해석의 해석 조건에 기초하여, 당해 해석 조건에서의 계산한 값에 가까워지도록 환산한다. 그리고, 환산한 응력을, 지연 파괴 평가의 기준으로서 사용한다.
이것에 의하면, 상기 지연 파괴의 평가 시험에서의 성형 해석의 조건을 실제의 자동차 부품이 대표하는 실용적인 성형 해석의 조건에 일치시키기 위한 계산의 수고를 줄일 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 다른 양태는, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력치에 대해, 해석 조건의 차이를 보정하는 변환 계수를 곱함으로써, 간이적으로, 해석 조건에 의해 계산치가 상이한 한계 응력을, 실제의 자동차 부품에 대응시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 양태에 의하면, 시험시와 실제의 평가시의, 성형 해석의 해석 조건에 의한 차이를 고려한 다음, 지연 파괴 특성을 평가한다. 이 때문에, 본 발명의 양태에 의하면, 평가 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
이로써, 다양한 지연 파괴의 평가 수법으로 결정한 지연 파괴 발생의 한계가 되는 응력의 기준치를, 실제의 자동차 부품의 성형 해석의 계산 결과에 대해 정밀도 좋게 적용하는 것이 가능해진다. 이로써, 지연 파괴의 발생을 성형 해석으로부터 사전에 정밀도 좋게 예측하는 것이 가능해진다. 이는, 고장력 강판을 사용한 차체의 설계에 기여하여, 고장력 강판의 자동차에 대한 적용을 용이하게 하는 것을 가능하게 한다.
도 1 은, V 굽힘 성형 시험편을 예로 한, 각 요소의 종류의 설명도이다.
도 2 는, V 굽힘 성형과 V 굽힘 성형 후의 양단부로부터의 조임 변형을 예로 한 판두께 방향의 응력 분포를 설명하는 도면으로서, V 굽힘 성형과 V 굽힘 성형 후의 양단부로부터의 조임 변형을 예로 한 응력의 계산치는 출력하는 영역에 따라 크게 바뀌는 것의 설명도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에서의 처리 공정을 설명하는 도면이다.
도 4 는, 기준의 응력 산출 공정의 처리를 설명하는 도면이다.
도 5 는, 실용 부품의 평가 처리를 설명하는 도면이다.
도 6 은, 제 1 실시형태에 있어서의 소프트웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 제 2 실시형태에서의 처리 공정을 설명하는 도면이다.
도 8 은, 제 2 실시형태에 있어서의 소프트웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 9 는, V 굽힘 성형과 조임 성형의 실험에 사용한 지그의 설명도이다.
도 10 은, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 쉘 요소 각각의 CAE 상에서의 외관을 나타낸 도면이다.
도 11 은, 실시예에 있어서 판두께 내에서 응력의 계산치를 출력한 영역인 ABCD 의 설명도이다.
도 12 는, 제 1 성형품에 있어서 상이한 3 종류의 요소에서의 계산 응력을 계산 영역마다 나타내고, 제 2 성형품에서의 상기 응력을 지연 파괴의 유무와 함께 나타내어, 비교한 도면이다.
도 13 은, 도 12 에 있어서의 제 1 성형품에 있어서 상이한 3 종류의 요소에서의 계산 응력 (기준의 응력) 에, 요소의 종류에 의한 변환 계수에 의한 보정을 실시한 경우의 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
금속판을 프레스 성형품으로 성형했을 때에 당해 프레스 성형품에 발생하는 잔류 응력을, 컴퓨터에 의한 성형 해석에 의해 계산했을 경우를 상정한다. 이 경우, 프레스 성형의 성형 조건이 동일한 조건이어도, 계산한 응력의 값은 해석 조건에 의존하여, 채용하는 해석 조건에 따라 응력의 계산치가 상이하다는 문제가 있다.
여기서, 프레스 성형의 성형 해석에는, 통상, 유한 요소법에 의한 성형 해석이 이용되고 있다. 그 해석 조건에는, 특히 응력의 계산치에 대한 영향이 큰 조건이 있다. 그 큰 조건에는, 유한 요소법에 의한 성형 해석에서는, 요소의 종류, 요소 사이즈, 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치가 포함된다.
유한 요소법에 의한 성형 해석에 있어서의 요소의 종류와 사이즈에 대해서는, 예를 들어 특허문헌 1 의 실시예에 기재되어 있다. 그 실시예에서는, 굽힘의 성형 해석을 평면 변형 상태로 가정한 2 차원 솔리드 요소 (혹은 평면 변형 요소) 가 기재되어 있다. 또한, 계산 능력에 여유가 있는 경우에는, 3 차원 솔리드 요소로 해석하는 것이 바람직하다고 기재되어 있다.
한편, 실제의 자동차 부품의 성형 해석에 있어서는, 부품이 대형인 경우, 계산 능력 상의 제약으로부터, 요소수가 과대한 3 차원 솔리드 요소를 선택하는 것은 곤란하다. 또, 특허문헌 1 과 같은 단순한 굽힘 성형과는 달리, 복잡한 부품 전체의 성형 해석을 실시할 필요가 있다. 이러한 점에서, 실제의 자동차 부품의 성형 해석에 있어서는, 2 차원 솔리드 요소에 의한 간략화한 해석도 실시하는 것은 바람직하지 않다.
이러한 점에서, 통상, 실제의 자동차 부품의 성형 해석에 있어서 자주 사용되는 요소의 종류에는, 요소수가 적어서 계산 부하가 작고, 구속 조건이 없는 쉘 요소가 채용되는 경향이 있다.
이와 같이, 실제의 자동차 부품의 성형 해석에 있어서는, 쉘 요소가 사용되는 경향이 있다. 또, 지연 파괴는, 부품 단부로부터 발생하는 경향이 있기 때문에 부품 단부에서의 평가는 중요하다.
그리고, 2 차원 솔리드 요소에 있어서의 계산치를 사용한 지연 파괴 발생의 예측은, 쉘 요소의 부품 단면부에서의 잔류 응력치에 의한 예측의 경우와 비교하여, 정밀도가 나쁘다. 그 이유는 다음과 같다. 2 차원 솔리드 요소는, 평면 변형 상태를 전제로 하고 있다. 한편, 쉘 요소의 단면부의 변형 상태는, 주위의 재료의 구속이 없기 때문에, 1 축 변형 상태이다. 이 때문에, 쉘 요소에서는, 동일한 변형에서의 응력치가 크게 상이하다. 이러한 점에서, 2 차원 솔리드 요소를 사용하면 정밀도가 나빠진다.
시험편을 V 굽힘 성형하는 경우를 예로 들어, 이상의 3 종류의 요소에 대해 도시한 것이 도 1 이다.
이 때, 2 차원 솔리드 요소에 있어서의 응력의 출력 지점이나, 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치도, 응력의 계산치에 크게 영향을 미친다. 예를 들어 특허문헌 1 의 실시예에서는, 2 차원 솔리드 요소에 있어서의, 굽힘외 최표층의 메시에 대해, 잔류 응력의 계산치를 평가하고 있다.
한편, 단면부로부터 발생하는 지연 파괴를 예측하기 위해서는, 본래, 단면의 판두께 방향에 있어서의 모든 영역 (모든 출력점) 에서의 잔류 응력을 고려하는 것이 바람직하다. 그 때문에 쉘 요소에 있어서도, 그 관점에서 응력이 계산되는 적분점을 선택할 필요가 있다. 그러나, 잔류 응력은 반드시 굽힘외의 표면측이 최대가 되는 것은 아니다. 실제로는, 성형시, 스프링 백시, 및 그 밖의 성형 상태에 의존하여, 단면부는, 판두께 방향으로 복잡한 응력 분포를 갖고 있다. 따라서, 어느 적분점에서의 응력의 계산치를 출력할지에 따라, 지연 파괴의 기준이 되는 응력은 크게 변화한다.
이러한 점은, 어느 요소의 종류에 대해서도 말할 수 있는 것이다. 응력의 계산치는, 동 계산치를 출력하는 영역을 어떻게 선택할지에 따라서도, 크게 변화한다. 도 2 는, 판두께 방향에 있어서의 응력 분포를, V 굽힘 성형과 V 굽힘 성형 후의 양단부로부터의 조임 변형을 예로 들어, 판두께 방향의 응력 분포를 도시한 것이다.
이상과 같이, 가령 선행 문헌과 같은 평가 수법으로 지연 파괴 특성을 평가하고, 지연 파괴가 발생하는 한계가 되는 응력의 기준치를 성형 해석으로 산출하였다고 해도, 그만큼, 정밀도가 나빠진다. 즉, 성형 해석의 해석 조건이 상이한 경우, 실제의 자동차 부품의 성형 해석의 계산 결과에 대해 지연 파괴 발생의 한계가 되는 응력의 기준치를 적용하여, 지연 파괴의 발생을 예측하는 경우, 그만큼, 정밀도가 나빠진다.
이에 대해, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 응력의 기준치를 구할 때에 사용하는 성형 해석의 제 1 해석 조건을, 제 2 해석 조건의 적어도 하나와 동일한 해석 조건으로 한다. 제 2 해석 조건은, 실용 부품 형상의 성형으로 발생하는 응력을 계산하기 위해서 사용하는 성형 해석의 해석 조건이다.
여기서, 제 2 해석 조건측을 제 1 해석 조건과 동일해지도록 변경하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 제 1 해석 조건의 설정쪽이, 자유도가 크다. 이 때문에, 제 1 해석 조건을, 제 2 해석 조건에 맞추는 것이 바람직하다. 제 1 실시형태에서는, 적어도 제 1 해석 조건 중 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 상기 제 2 해석 조건의 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정한다.
또, 본 발명의 제 2 실시형태에서는, 제 1 해석 조건으로 산출한 응력치를, 제 2 해석 조건으로 산출했을 경우의 응력치에 가까워지게 하기 위한 환산 계수를 구해 둔다. 그리고, 제 1 해석 조건을 사용하여 산출한 기준의 응력을 환산 계수에 의해 환산하고, 환산 후의 응력을, 평가를 위한 기준의 응력으로서 사용한다.
이하, 본 실시형태에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
「제 1 실시형태」
(구성)
본 실시형태의 지연 파괴 방법은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 시험 공정 (9), 기준의 응력 산출 공정 (10), 평가의 응력 산출 공정 (11), 평가 공정 (12) 을 적어도 구비한다.
기준의 응력 산출 공정 (10) 은, 제 1 공정을 구성한다.
시험 공정 (9) 은, 금속판으로 이루어지는 시험편 (1) 에 변형을 가하는 처리를 실시한다. 시험 공정 (9) 은, 그 변형된 시험편 (2) 을 수소 침입 환경하에 설치하고, 그 설치에 의해 당해 시험편 (2) 에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가한다.
기준의 응력 산출 공정 (10) 은, 시험 공정 (9) 에서의 평가에 기초하여, 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 관한 정보를 입력한다. 그 입력에 기초하여, 기준의 응력 산출 공정 (10) 은, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는, 최대 잔류 응력을 산출한다. 기준의 응력 산출 공정 (10) 은, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 기준의 응력을 구한다. 기준의 응력은, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위해서 사용된다.
또, 평가의 응력 산출 공정 (11) 은, 실용 부품으로서 설계된 성형품 (프레스 부품) 의 형상에 대해, 컴퓨터에 의한, 제 2 해석 조건에서의 성형 해석을 실시한다. 그리고, 평가의 응력 산출 공정 (11) 은, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는, 잔류 응력을 구한다. 상기 성형품의 복수 지점에서 잔류 응력을 구한다. 평가하는 잔류 응력을, 그 구한 잔류 응력의 최대 잔류 응력으로 대표시켜도 된다.
평가 공정 (12) 은, 상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가한다.
여기서, 상기 설명한 제 1 실시형태에서는, 기준의 응력 산출 공정 (10) 에서 채용하는 제 1 해석 조건을, 평가의 응력 산출 공정 (11) 에서 채용하는 제 2 해석 조건과 동일한 해석 조건으로 설정한다. 본 실시형태에서는, 적어도 제 1 해석 조건 중 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 상기 제 2 해석 조건의 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정한다. 제 1 해석 조건으로서 설정하는 모든 해석 조건을, 제 2 해석 조건과 동일한 조건으로 해도 된다.
＜시험 공정 (9) 및 기준의 응력 산출 공정 (10)＞
시험 공정 (9) 및 기준의 응력 산출 공정 (10) 은, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같은 처리에 의해 실행된다.
먼저, 스텝 S10 에서, 변형 후의 시험편을 제작한다.
이 공정에서는, 제작하는 제품과 동일한 재료 및 두께로 이루어지는 금속판 (예를 들어 고장력 강판) 을 준비한다. 즉 제품에 사용하는 금속판과 동일한 금속판을 준비한다. 그리고, 그 금속판을 전단 가공하여, 소정 형상의 시험편 (1) 을 제작한다. 다음으로, 그 시험편에 대해, 미리 설정한 성형 방법으로, 미리 설정한 변형량의 변형을 부여한다.
성형 방법의 예로는, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 바와 같은, V 굽힘 가공이나 딥드로잉 가공 등이 있다. 본 실시형태에서는, 그 사용하는 성형 방법에 대해서는, 공지된 성형 방법 중 어느 것을 채용하면 된다. 이로써, 예를 들어, V 굽힘 가공의 경우에는, 굽힘 가공부 (2a) 에 대해 프레스 성형으로 모의한 변형 및 잔류 응력이 부여된다. 또, 딥드로잉 가공의 경우에는, 플랜지부 등의 단부 등에, 프레스 성형으로 모의한 변형 및 잔류 응력이 부여된다.
여기서, 변형량이 상이한 복수의 시험편을 함께 제작하는 것이 바람직하다.
다음으로, 스텝 S20 에서는, 스텝 S10 에서 제작한 시험편 (1) 을 수소 침입 환경하 (수소 침입 분위기) 에 설치한다.
시험편의 수소 침입 환경하에의 설치는, 예를 들어, 염산이나 NH4SCN 수용액 등의 산액을 수용한 욕조 내에, 성형 후의 시험편을 침지함으로써 실시한다.
다음으로, 스텝 S30 에서는, 당해 시험편의 변형 부여 위치에 있어서의 균열의 발생 상황 (예를 들어 발생까지의 시간) 에 의해, 지연 파괴성을 평가한다.
예를 들어, 스텝 S30 에서는, 수소 침입 환경하에 미리 설정한 소정 시간 설치한 시험편에 있어서의, 변형 부여 위치에 있어서의 균열의 발생 상황 (예를 들어 균열 발생까지의 시간) 에 의해, 금속판의 지연 파괴성을 평가한다.
다음으로, 스텝 S40 에서는, 스텝 S30 에서 평가한 시험편에 지연 파괴 있음으로 판정한 경우에는, 스텝 S50 으로 이행한다. 지연 파괴 있음의 시험편이 없는 경우에는, 변형량을 증가하도록 설정하여, 스텝 S10 으로 되돌아가, 스텝 S10 ∼ S40 의 처리를 실행한다. 변형량이 상이한 시험편을 동시에 평가할 수도 있다.
여기서, 스텝 S10 ∼ S40 의 처리는 시험 공정 (9) 에 대응한다.
스텝 S50 에서는, 지연 파괴 있음으로 판정된 시험편 가운데, 변형량이 제일 작은 시험편의 변형량에 기초하여, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석을 실행하고, 최대 인장 잔류 응력을 산출한다.
여기서, 성형 해석에 있어서의 성형 조건은, 스텝 S10 에서 사용한 가공 방법으로 하고, 또한, 가공에서의 변형량을 상기 시험편의 변형량으로 한 조건이다.
본 실시형태에서는, 제 1 해석 조건을, 제 2 해석 조건에 따라 결정한다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제 1 해석 조건을 제 2 해석 조건과 동일한 조건으로 한다.
스텝 S60 에서는, 스텝 S50 에서 산출한 최대 인장 잔류 응력을 기준의 응력으로서 설정한다. 단, 기준의 응력은, 최대 인장 잔류 응력에 일치시키지 않아도 된다. 예를 들어, 미리 설정한 여유값분만큼, 상기 산출한 최대 인장 잔류 응력보다 작은 값을, 기준의 응력으로서 설정해도 된다.
스텝 S50, S60 은, 컴퓨터로 실행되는 제 1 공정 (기준의 응력 산출 공정 (10)) 에 대응한다.
이 기준의 응력은, 금속판을 프레스 성형했을 때에, 프레스 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판정하는 기준치나, 지연 파괴의 발생에 어느 정도의 여유가 있는지 판정하는 기준이 된다.
이상이, 지연 파괴 평가를 위한 기준의 응력을 구하는 처리가 된다.
＜평가 처리＞
다음으로, 목적으로 하는 성형품인 실용 부품의 평가의 처리에 대해, 도 5 를 참조하여 설명한다.
먼저, 사양에 기초하여, 실용 부품의 후보로서의 성형품 형상을 결정한다.
그리고, 스텝 S100 에서, 그 성형품 형상 (실용 부품의 형상) 에 대해, 컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석을 실시한다. 그리고, 금속판을 상기 성형품 형상으로 성형했을 때에, 목적으로 하는 성형품의 단부에 발생하는 각 위치에서의 잔류 응력을 산출한다.
또한, 성형 해석에 있어서의 성형 조건으로는, 실용 부품을 성형할 때의 프레스 가공 조건을 설정한다.
이 스텝 S100 은, 평가의 응력 산출 공정 (11) (제 2 공정) 에 대응한다.
다음으로, 스텝 110 으로 이행하고, 스텝 S100 에서 구한 각 잔류 응력과, 상기 기준의 응력을 비교하여, 각 잔류 응력이 기준의 응력 미만인지의 여부를 평가한다.
이 스텝 S110 의 처리는, 평가 공정 (12) 에 대응한다.
그리고, 스텝 S120 에서, 어느 잔류 응력이 기준의 응력 이상인 경우에는, 지연 파괴 발생 있음으로 평가 (예측) 하여, 스텝 S140 으로 이행한다. 한편, 모든 잔류 응력이 기준의 응력 미만인 경우에는, 소정 이상의 지연 파괴 발생 없음으로 판정하여, 스텝 S130 으로 이행한다. 또한, 각 위치의 잔류 응력 중 최대 잔류 응력으로 대표시켜 평가해도 된다.
스텝 S130 에서는, 설정된 성형품 형상에서는, 지연 파괴 없음이라는 평가를 출력한다.
한편, 스텝 S140 에서는, 지연 파괴 있음으로 하여, 스텝 S150 으로 이행한다.
스텝 S150 에서는, 필요에 따라 사양의 변경을 실시한다. 그리고, 변경된 사양에 기초하여, 재차, 실용 부품의 후보로서의 성형품 형상을 결정하여 스텝 S100 으로 이행하고, 상기 처리를 반복한다.
(소프트웨어 구성예)
본 실시형태에서는, 제 1 공정을 구성하는 기준의 응력 산출 공정 (10), 제 2 공정을 구성하는 평가의 응력 산출 공정 (11), 및 평가 공정 (12) 의 처리는, 컴퓨터에 의해 실행된다. 평가 공정 (12) 의 처리는, 컴퓨터로 실행되지 않아도 된다.
본 실시형태에서는, 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 프로그램 기억부 (22) 에, 제 1 공정용 프로그램 (23A), 제 2 공정용 프로그램 (23B), 및 평가 공정용 프로그램 (23C) 이 격납되어 있다. 부호 21 은, CPU 그 밖의 하드 구성을 갖는 컴퓨터로서, 프로그램 기억부 (22) 에 격납되어 있는 프로그램을 실행한다.
제 1 공정용 프로그램 (23A) 은, 상기 제 1 공정의 처리를 실행하는 프로그램이다. 제 1 공정용 프로그램 (23A) 은, 예를 들어, 최대 잔류 응력을 산출하는 CAE 에 의한 제 1 성형 해석부와, 제 1 성형 해석부가 산출한 최대 잔류 응력으로부터 기준의 응력을 구하는 기준의 응력 설정부를 갖는다.
제 2 공정용 프로그램 (23B) 은, 상기 제 2 공정의 처리를 실행하는 프로그램이다. 제 2 공정용 프로그램 (23B) 은, 예를 들어, 잔류 응력을 산출하는 CAE 에 의한 제 2 성형 해석부를 갖는다.
평가 공정용 프로그램 (23C) 은, 상기 평가 공정 (12) 의 처리를 실행하는 프로그램이다. 평가 공정용 프로그램 (23C) 은, 제 1 공정용 프로그램 (23A) 에서 구한 기준의 응력과, 제 2 공정용 프로그램 (23B) 에서 구한 잔류 응력을 비교하는 처리를 실행한다.
본 실시형태에서는, 제 1 성형 해석부에서 사용하는 성형 해석의 해석 조건 중, 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 제 2 성형 해석부에서 사용하는 성형 해석의 해석 조건의, 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정한다.
(동작 그 외)
본 실시형태는, 평가하는 금속판이 인장 강도 980 ㎫ 이상의 고장력 강판인 경우에 바람직한 처리이며, 또 자동차 부품의 평가에 바람직하다.
본 실시형태는, 수소 환경하에서 고장력 강판 등의 금속판으로 이루어지는 성형품에 대해, 지연 파괴에 의한 균열이 발생할지의 여부를 판정하여 지연 파괴 특성을 평가한다. 이 때, 시험편을 사용한 실험 및 성형 해석에 의해, 지연 파괴 특성 평가의 기준으로 하는 기준의 응력을 구한다. 이 때, 본 실시형태에서는, 성형 해석의 제 1 해석 조건을, 실용 부품의 설계시의 성형 해석에서 채용하는 제 2 해석 조건과 동일한 해석 조건으로 설정한다.
여기서, 채용하는 해석 조건에 따라, 성형 해석에 의한 응력의 계산치가 상이하다. 이 때문에, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력은, 해석 조건에 따라 변화하게 된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력치는, 제 2 해석 조건에 따라 변화하는 것으로 하여 처리를 실시한다.
또, 상기 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력은, 상기 해석 조건에 있어서 동일하게 계산된 변형에 의해 변화하는 것으로서 취급하는 것이 바람직하다. 이는 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재되어 있는 바와 같이, 가공에 의한 변형이 지연 파괴의 발생에 영향을 주는 경우가 있다. 이 때문에, 지연 파괴가 발생하는 기준이 되는 응력이 변화하는 것이 상정되는 경우가 있기 때문이다. 여기서 말하는 변형이란, 예를 들어 상당 소성 변형을 가리키고 있다.
본 실시형태에서 사용하는 전체 성형 해석은, 유한 요소법로 한다.
또, 제 1 해석 조건과 제 2 해석 조건에 있어서, 일치시키는 해석 조건으로서, 바람직하게는 유한 요소법에 의한 성형 해석에 있어서의 요소의 종류 및 요소 사이즈를 포함하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 쉘 요소 내에서의 응력을 출력 적분점의 위치에 대해서도, 양자의 해석 조건을 일치시켜도 된다.
여기서, 지연 파괴는 성형품의 단면에 있어서는 판두께 내의 어느 지점으로부터도 발생할 수 있다. 이 때문에, 제 2 해석 조건에 있어서의 잔류 응력의 산출 위치에 대해서는, 판두께 내에서의 모든 요소 또는 적분점의 최대의 응력을 출력하는 것이 바람직하다. 잔류 응력의 산출 위치는, 해석하는 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치이다.
그리고, 본 실시형태에서는, 지연 파괴의 평가를 위한 기준의 응력을 구하는 처리와, 실제의 자동차 부품을 대표하는 목적으로 하는 성형품에서의 성형 해석의 사이에서, 해석 조건에 따라 발생하는 응력의 계산치의 상이를 저감시킬 수 있다. 그 다음에, 본 실시형태에서는, 양호한 정밀도로 구해진 지연 파괴의 발생의 기준의 응력을, 실제의 자동차 부품을 대표하는 목적으로 하는 성형품에 있어서의 성형 해석의 계산 결과에 대해 비교한다. 이 비교에 의해, 지연 파괴의 발생을 예측한다. 그리고, 그 지연 파괴의 발생의 예측 결과에 기초하여, 목적으로 하는 성형품에 대해, 적절히, 설계나 성형의 사양을 변경한다. 이 결과, 실제로 제조하는 프레스 성형품에 대해, 지연 파괴를 회피하는 것이 가능해진다.
「제 2 실시형태」
다음으로, 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
제 2 실시형태의 기본 구성은, 제 1 실시형태와 동일하다.
제 1 실시형태에 대해, 제 2 실시형태는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 변환 계수 설정 공정 (13) 을 별도, 가짐과 함께, 그 변환 계수 설정 공정 (13) 이 설정한 변환 계수를 평가 공정 (12) 에서 사용하는 점이 상이하다. 그 외에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
(구성)
＜변환 계수 설정 공정 (13)＞
변환 계수 설정 공정 (13) 은, 제 3 공정에 대응한다.
변환 계수 설정 공정 (13) 은, 예를 들어, 금속판을 동일 성형 조건에서 프레스 성형했을 경우에 있어서의, 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 1 응력과, 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 2 응력의 상관을 구한다. 변환 계수 설정 공정 (13) 은, 그 구한 상관으로부터, 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산된 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산했을 경우의 응력에 가까워지게 하기 위한 변환 계수를 산출한다. 또한, 변환 계수를 구할 때의 금속판은, 평가용의 금속판과 상이해도 된다.
예를 들어, 동일한 성형 조건에서의 제 1 해석 조건과 제 2 해석 조건에서의 압력 계산을 복수 실행한다. 또한, 그 복수의 실행 처리 계산에 기초하는 통계 처리에 의해, 제 1 해석 조건으로 계산한 압력과 제 2 해석 조건으로 계산한 압력의 상관을 구한다. 그리고, 그 상관으로부터 변환 계수를 설정한다.
이 때, 계산된 응력치에 영향이 크다고 생각되는 해석 조건을 변수로 하여, 상관을 구하면 된다. 예를 들어 요소의 종류와 메시의 치수를 변수로 한, 범용적인 변환 계수를 구해 두어도 된다.
또한, 요소의 종류는, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 한다.
[제 2 해석 조건의 요소의 종류가 쉘 요소인 경우]
다음으로, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가, 쉘 요소인 경우에 있어서의 변환 계수의 예를 설명한다.
이 경우, 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력 σ0 을, 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력 σ 으로 변환하는 변환 계수 K 는, 하기 (1) 식으로 구할 수 있다.
K=α[β(m/t)＋1]··· (1)
여기서, t [㎜] 는, 성형 전의 금속판의 판두께이다. m [㎜] 는, 제 2 해석 조건 및 제 1 해석 조건에서의, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈이다.
또, α 및 β 는 미리 설정한 계수이다.
구체적으로는, 계수 α 는, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 한다. 또, 계수 α 는, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 한다.
또, 계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
[제 1 해석 조건의 요소의 종류가 쉘 요소인 경우]
다음으로, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가, 쉘 요소인 경우에 있어서의 변환 계수의 예를 설명한다.
이 경우, 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력 σ0 을, 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력 σ 으로 변환하는 변환 계수 K 는, 하기 (2) 식으로 구할 수 있다.
K=1/(α[β(m/t)＋1]) ··· (2)
여기서, t [㎜] 는, 성형 전의 금속판의 판두께이다. m [㎜] 는, 제 2 해석 조건 및 제 1 해석 조건에서의, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈이다.
또, α 및 β 는 미리 설정한 계수이다.
구체적으로는, 계수 α 는, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 한다. 계수 α 는, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 한다.
또, 계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
＜평가 공정 (12)＞
그리고, 제 2 실시형태의 평가 공정 (12) 은, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가한다. 평가는, 평가의 응력 산출 공정 (11) (제 2 공정) 에서 구한 잔류 응력과, 기준의 응력 산출 공정 (10) 에서 구한 기준의 응력을 변환 계수로 환산한 후의 응력의 비교에 의해 실시한다.
변환 계수에서의 환산은, 예를 들어 하기 식으로 실시한다.
σ=K·σ0
여기서, 기준의 응력을 변환 계수 K 로 환산한 후의 응력의 산출은, 기준의 응력 산출 공정 (10) 에서 실행해도 된다.
(소프트웨어 구성예)
본 실시형태에서는, 제 1 공정을 구성하는 기준의 응력 산출 공정 (10), 제 2 공정을 구성하는 평가의 응력 산출 공정 (11), 제 3 공정을 구성하는 변환 계수 설정 공정 (13) 의 처리, 및 평가 공정 (12) 의 처리는, 컴퓨터에 의해 실행된다. 평가 공정 (12) 의 처리는, 컴퓨터로 실행되지 않아도 된다.
본 실시형태에서는, 예를 들어, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 프로그램 기억부 (22) 에, 제 1 공정용 프로그램 (23A), 제 2 공정용 프로그램 (23B), 제 3 공정용 프로그램 (23E), 및 평가 공정용 프로그램 (23C) 이 격납되어 있다. 부호 21 은, CPU 그 밖의 하드 구성을 갖는 컴퓨터로서, 프로그램 기억부 (22) 에 격납되어 있는 프로그램을 실행한다.
제 1 공정용 프로그램 (23A) 은, 상기 제 1 공정의 처리를 실행하는 프로그램이다. 제 1 공정용 프로그램 (23A) 은, 예를 들어, 최대 잔류 응력을 산출하는 CAE 에 의한 제 1 성형 해석부와, 제 1 성형 해석부가 산출한 최대 잔류 응력으로부터 기준의 응력을 구하는 기준의 응력 설정부를 갖는다.
제 2 공정용 프로그램 (23B) 은, 상기 제 2 공정의 처리를 실행하는 프로그램이다. 제 2 공정용 프로그램 (23B) 은, 예를 들어, 잔류 응력을 산출하는 CAE 에 의한 제 2 성형 해석부를 갖는다.
제 3 공정용 프로그램 (23E) 은, 동일 성형 조건에서 프레스 성형했을 경우에 있어서의, 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 1 응력과, 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 2 응력의 상관으로부터, 변환 계수를 구하는 처리를 실행한다. 변환 계수는, 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산된 응력을, 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산했을 경우의 응력에 가까워지게 하기 위한 변환 계수이다.
제 3 공정용 프로그램 (23E) 은, 프로그램이 기동될 때마다, 변환 계수를 연산하는 처리를 실행해도 된다. 또 다음의 처리 구성으로 해도 된다. 즉, 예를 들어, 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건을 변수로 하여, 각 해석 조건마다, 미리 구한 변환 계수 (24) 를 데이터베이스에 격납해 둔다. 그리고, 제 3 공정용 프로그램 (23E) 은, 사용된 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건에 대응하는 변환 계수를 데이터베이스로부터 취득하는 처리를 실행한다.
평가 공정용 프로그램 (23C) 은, 상기 평가 공정 (12) 의 처리를 실행하는 프로그램이다. 평가 공정용 프로그램 (23C) 은, 제 1 공정용 프로그램 (23A) 에서 구한 기준의 응력에, 제 3 공정용 프로그램 (23E) 이 구한 변환 계수를 곱셈하여 환산한다. 또한, 평가 공정용 프로그램 (23C) 은, 환산한 후의 응력과 제 2 공정용 프로그램 (23B) 에서 구한 잔류 응력을 비교하는 처리를 실행한다.
(동작 그 외)
본 실시형태에서는, 제 1 해석 조건과 제 2 성형 해석의 조건을 일치시키는 수고를 줄이는 것을 목적의 하나로 한다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 간이 적으로 대응시킬 수 있는 수법으로서, 제 1 해석 조건에서 얻어진 지연 파괴의 기준의 응력을 변환 계수에 의해 보정한다.
지연 파괴의 기준의 응력의 계산치에 영향이 큰 해석 조건으로서, 성형 해석에 사용하는 요소의 종류와, 요소의 메시 사이즈가 있다. 따라서, 제 1 해석 조건과 제 2 성형 해석의, 요소의 종류, 및 요소의 메시 사이즈 중의 적어도 일방을 변수로 하여, 변환 계수를 구해 두면 된다. 제 1 해석 조건과 제 2 성형 해석의 계산 결과의 상관은, 금속판의 종류에 그다지 의존하지 않기 때문에, 프레스 가공하는 금속판의 종류에 관계 없이 미리 구해 두면 된다.
여기서, 상기 계수에 대해, 최적인 값으로서, 계수 α 는 2 D 솔리드 요소에서 0.8, 3 D 솔리드 요소와 쉘 요소에서 1 로 한다. 또, 계수 β 는 0.1 로 한다.
단, 계수 α 에 대해서는, 2 D 솔리드 요소에 있어서는 0.7 에서 0.9 의 사이로 취하면, 간이적인 계산에는 충분한 정밀도가 된다. 계수 β 에 대해서는, 0.05 에서 0.15 의 사이로 취하면, 간이적인 계산에는 충분한 정밀도가 된다. 계수 α 는, 3 D 솔리드 요소와 쉘 요소의 단면에 있어서의 1 축 인장 변형 상태에 비해, 2 D 솔리드 요소에서는 평면 변형 변형 상태이다. 이 때문에, 계수 α 는, 2 D 솔리드에서는 동일한 변형 상태에 대한 응력이 높게 계산되는 것에 대한 보정이 된다. 계수 β 는, 메시가 미세해질수록 응력의 집중이 정밀도 좋게 계산된다. 이 때문에, 계수 β 는, 동일한 변형 상태여도 응력이 높게 계산되는 것에 대한 보정이 된다.
(그 외)
본 개시는, 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 본 실시형태는, 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고, 그 평가에 기초하여 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 대해, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과, 컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정 (12) 을 구비하고, 상기 제 1 해석 조건 중 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 상기 제 2 해석 조건의 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정한다.
이 구성에 의하면, 시험시와 실제의 평가시의, 성형 해석의 해석 조건에 의한 차이를 고려한 다음, 지연 파괴 특성을 평가한다. 이 때문에, 평가 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
(2) 본 실시형태는, 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고, 그 평가에 기초하여 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 대해, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과, 컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과, 동일 성형 조건에서 프레스 성형했을 경우에 있어서의, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 1 응력과, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 2 응력의 상관으로부터, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산된 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산했을 경우의 응력에 가깝게 하는 변환 계수를 구하는 제 3 공정과, 상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력을 상기 변환 계수로 환산한 후의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정 (12) 을 구비한다.
이 구성에 의하면, 시험시와 실제의 평가시의, 성형 해석의 해석 조건에 의한 차이를 고려한 다음, 지연 파괴 특성을 평가한다. 이 때문에, 평가 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
(3) 상기 성형 해석은 유한 요소법에 의한 성형 해석이며, 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건으로서, 요소의 종류, 요소 사이즈, 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 및 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치로부터 선택된 1 이상의 조건을 포함한다.
(4) 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건으로서, 요소의 종류를 갖고, 상기 변환 계수를, 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건의 요소의 종류의 차이에 기초하여 설정한다.
(5) 성형 전의 금속판의 판두께를 t [㎜] 로 하고, 요소의 종류를, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 하고, 제 2 해석 조건은, 요소의 종류가 쉘 요소이며, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며, 제 1 해석 조건에서의 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력으로 변환하는 상기 변환 계수 K 는, 하기 (1) 식으로 나타낸다.
K=α[β(m/t)＋1]··· (1)
단,
계수 α 는, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 하고, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 한다.
계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
이 구성에 의하면, 간이하게 변환하는 것이 가능해진다.
(6) 성형 전의 금속판의 판두께를 t [㎜] 로 하고, 요소의 종류를, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 하고, 제 1 해석 조건은, 요소의 종류가 쉘 요소이며, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며, 제 2 해석 조건에서의 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력으로 변환하는 상기 변환 계수 K 는, 하기 (2) 식으로 나타낸다.
K=1/(α[β(m/t)＋1]) ··· (2)
단,
계수 α 는, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 하고, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 한다.
계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
이 구성에 의하면, 간이하게 변환하는 것이 가능해진다.
(7) 상기 성형 해석은 유한 요소법에 의한 성형 해석이며, 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 있어서의, 성형 후의 형상에서의 응력의 출력 지점, 또는 쉘 요소의 경우에 있어서의 응력을 출력하는 적분점 위치에 대해서는, 판두께 내에서의 모든 요소 또는 적분점에서의 최대의 응력을 출력한다.
이 구성에 의하면, 판두께 방향의 모든 출력점에서의 응력치를 고려함으로써, 성형 해석으로 구하는 최대 잔류 응력의 정밀도가 향상된다.
(8) 상기 금속판은, 인장 강도가 980 ㎫ 이상인 고장력 강판이다.
(9) 상기 목적으로 하는 성형품은 자동차의 구성 부품이다.
(10) 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고, 상기 평가에 의해 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 관한 정보를 입력하여, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과, 컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하고, 상기 제 1 해석 조건 중 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 상기 제 2 해석 조건의 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정하는, 지연 파괴 특성 평가 방법에 사용되는 프로그램으로서, 컴퓨터에 상기 제 1 공정을 실현시키기 위한 프로그램이다.
(11) 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고, 상기 평가에 의해 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 관한 정보를 입력하여, 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 대해, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과, 컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과, 동일 성형 조건에서 프레스 성형했을 경우에 있어서의, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 1 응력과, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 2 응력의 상관으로부터, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산된 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산했을 경우의 응력에 가깝게 하는 변환 계수를 구하는 제 3 공정과, 상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력을 상기 변환 계수로 환산한 후의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하는, 지연 파괴 특성 평가 방법에 사용되는 프로그램으로서, 컴퓨터에 상기 제 1 공정, 및 상기 제 3 공정을 실현시키기 위한 프로그램이다.
실시예
다음으로, 본 실시형태의 실시예에 대해 설명한다.
여기서는, 판두께 1.4 ㎜ 의 공시재 (금속판) 를 대상으로 실시예를 설명한다. 공시재로서 인장 강도가 1520 ㎫ 인 고장력 강판을 사용하였다.
먼저 처음에, 도 9 에 나타내는 굽힘 시험의 공정을 실행하였다. 즉, V 자형과 굽힘 반경 7 ㎜ 의 펀치를 사용하였다.
V 굽힘을 110 ㎜ × 30 ㎜ 의 직사각형의 평판 1 로 이루어지는 공시재에 실시하였다. 그 후, 시험편의 굽힘 가공부 (2a) 를 사이에 두는 양단의 판단으로부터 22 ㎜ 의 위치에, 응력 부하 지그에 의해 시험편에 조임 성형을 실시하였다. 이로써, 잔류 응력을 부여한 시험편 (2) 을 제작하였다.
여기서, 도 9(d) 에 나타내는 바와 같이, 조임에 의한 하중을 부여하는 2 점의 간격의 변화량을, 조임량이라고 정의한다. 부호 6 은 조임 도구를 나타낸다. 시험편의 단면은, 전단 가공에 의해 제작하였다. 전단 가공에 있어서 버가 발생하는 측인 파단면을, 최초의 V 굽힘에서의 굽힘외측으로 하였다. 최초의 V 굽힘에서의 굽힘내측을 판 표면, 굽힘외측을 판 이면으로 하여 판의 표리를 정의하였다.
상기 성형품에 대해, 조임 성형에 있어서의 조임량을 바꾸어 복수 제작하고, pH 3 의 염산 (8) 의 조 (7) 에 100 시간 침지하여 균열의 발생 유무를 조사하였다. 이로써, 지연 파괴가 발생하게 되는 한계의 조임량을 조사하였다. 그 결과, 조임량이 22 ㎜ 이상일 때, 전단 단면으로부터 지연 파괴가 발생할 수 있음을 알 수 있었다.
그래서 조임량이 22 ㎜ 일 때의 상기 시험편을, 지연 파괴가 발생하는 한계의 응력을 갖는 시험편으로 하여, 지연 파괴의 발생의 기준의 응력을 구하기 위한 제 1 성형품으로서 정의하였다.
다음으로, 상기 제 1 성형품과 동일한 V 굽힘 가공과, 동일한 조임량에 의한 조임 성형을 성형 조건으로 하여, 컴퓨터에 의한 시뮬레이션 해석에 의해 실시했다. 해석에는 유한 요소법 소프트웨어 : LS-DYNA ver. 971 을 사용하였다.
이 때, 요소의 종류의, 해석 조건에 의한 응력의 계산치의 차이를 확인하기 위해, 다음의 성형 해석을 실시하였다. 즉, 도 10 에 나타내는 바와 같은, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 쉘 요소의 세 가지 요소의 종류에 따라 성형 해석을 실시하였다.
2 D 솔리드 요소와 3 D 솔리드 요소의 메시 사이즈는 0.1 ㎜ 로 하였다. 쉘 요소의 메시 사이즈는 1.4 ㎜ 로 하였다.
또한 제 1 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 혹은 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치에 의한, 응력의 계산치의 차이를 나타내기 위해, 다음의 것을 실시하였다. 도 11(d) 에 나타내는 바와 같이, 판두께 방향으로 영역 A (판두께 표면측으로부터 0.3 ㎜ 이내), 영역 B (판두께 중앙부 부근, 판두께 표면측으로부터 0.3 ㎜ 의 부분과 판두께 이면측으로부터 0.3 ㎜ 의 부분의 사이의 영역), 및 영역 C (판두께 이면측으로부터 0.3 ㎜ 이내) 의 3 영역을 설정하였다. 그리고, 3 영역의 각각 최대의 응력을 계산치로 하여 출력하였다. 또한, 도 11(a) ∼ (c) 는, 표면과 이면을 특정하기 위해서 기재하였다.
또, A, B, C 의 전영역을 합친 판두께 전체를 영역 D (판두께 전영역) 로 하고, 영역 D 의 최대의 응력도 계산치로서 출력하였다.
단 2 D 솔리드 요소에서는 판두께 방향에서 상기 영역에 포함되는 부분의 메시를 응력의 계산치의 출력에 사용하였다. 또, 3 D 솔리드 요소에서는 판 단면 표면에 위치하는 메시 가운데, 판두께 방향에서 상기 A, B, C, D 각각의 영역에 포함되는 부분의 메시의 응력의 최대치를, 계산치의 출력에 사용하였다. 쉘 요소도 마찬가지로, 판 단면 표면에 위치하는 메시를 대상으로 하여, 판두께 방향에서 상기 A, B, C, D 각각의 영역에 포함되는 부분에 있어서의, 적분점의 응력의 최대치를 응력의 계산치의 출력에 사용하였다.
표 1 은, 각 요소의 종류에 있어서, 영역 A, B, C, D 각각에서의 조임량이 22 ㎜ 일 때의 응력의 계산치를 나타내고 있다.
Figure pct00001
표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 경우에서는, 영역 A 는, 조임 성형에 의해 압축되기 때문에, 응력 계산치는 부 (負) 가 되었다. 영역 B 는, 굽힘 성형 후의 잔류 응력에, 약간 조임 성형에 의한 인장 응력이 가해졌기 때문에, 응력 계산치는 정 (正) 이 되었다. 영역 C 는 조임 성형에 의해 가장 강하게 인장을 받기 때문에, 응력 계산치는 최대로 정이 되었다. 요소의 종류에 따른 차이로는, 2 D 솔리드 요소에서는 평면 변형 상태를 가정하고 있다. 이 때문에, 2 D 솔리드 요소에서는, 단면에서의 1 축 인장에 가까운 응력 상태에 비해 응력이 높아졌기 때문에, 응력 계산치의 절대치는 상대적으로 높았다. 3 D 솔리드와 쉘 요소에서는, 응력이 최대가 되는 영역이 상이하고, 계산 수법에 의한 판두께 내에서의 응력 분포의 차이를 볼 수 있었다.
다음으로, 실제로 자동차에 사용되는 부품을 염두로 한, 모델 부품으로서의 시험편을, 재료 블랭크로부터 프레스 성형에 의해 제작하였다. 이 시험편을 제 2 성형품이라고 정의하였다.
제 2 성형품에는 제 1 성형품과 동일한 재료를 사용하였다. 재료 블랭크의 외주는 전단 가공에 의해 제작하였다. 전단 가공에 있어서, 판두께 방향에 있어서의, 버가 발생하는 측인 파단면을 판 표면으로 하고, 그 반대측을 판 이면으로 하여, 판의 표리를 정의하였다.
제 2 성형품도, 제 1 성형품과 마찬가지로 pH 3 의 염산에 100 시간 침지하여 균열의 발생 유무를 조사함으로써, 성형품의 각 지점에서의 지연 파괴의 발생 유무를 조사하였다.
다음으로 제 2 성형품에 대해, 실제의 자동차 부품의 성형 해석으로 사용되는 바와 같은 쉘 요소를 사용한 성형 해석을 실시하고, 부품의 전영역에서의 응력의 계산을 실시하였다. 본 실시예에서는, 쉘 요소의 메시 사이즈는 1.4 ㎜ 로 하였다.
다음으로 제 2 성형품으로부터, 지연 파괴가 발생한 지점을 포함하여 대표적인 지점을 14 개 지점, 선택하였다. 선택한 14 개 지점을, 지연 파괴 예측 부위 1 ∼ 지연 파괴 예측 부위 14 로 하였다. 지연 파괴 예측 부위에 대해 상기 계산 결과로부터, 응력의 계산치를 출력하였다. 상기 제 1 시험편과 마찬가지로, 판 단면 표면에 위치하는 메시를 대상으로 하여, 판두께 방향에서 상기 A, B, C, D 각각의 영역에 포함되는 부분의 적분점에서의 응력의 최대치를 계산치의 출력에 사용하였다.
표 2 는, 제 2 성형품의 지연 파괴 예측 부위 1 ∼ 지연 파괴 예측 부위 14 에 있어서의, 영역 A, B, C, D 각각에서의 응력의 계산치와, 당해 영역에서의 지연 파괴의 유무를 나타내고 있다.
Figure pct00002
각 지연 파괴 예측 부위는, 성형에 있어서의 성형 모드나, 굽힘 성형의 변형, 굽힘의 방향, 스프링 백의 정도 등에 따라, 판두께 방향으로 다양한 응력 분포를 갖고 있었다. 따라서, 응력을 출력하는 영역의 선택에 따라, 응력의 계산치는 크게 달랐다.
마지막으로, 지연 파괴의 발생의 기준의 응력을, 도 12 와 같이, 계산에 사용한 영역마다 나타냈다. 지연 파괴의 발생의 기준의 응력은, 제 1 성형품에 있어서, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 쉘 요소의 3 가지의 요소에서의 성형 해석에 의해 계산하고, 영역 A, B, C, D 각각에서의 응력의 계산치의 출력에 의해 결정하였다.
또 도 12 에 대해, 아울러, 제 2 성형품에 있어서 쉘 요소에서의 성형 해석으로부터 계산되어 영역 A, B, C, D 각각에서의 응력의 계산치의 출력을 나타냈다. 이 계산치의 출력은, 지연 파괴의 발생의 유무와 함께, 계산에 사용한 영역마다 나타냈다.
이 도 12 로 알 수 있는 바와 같이, 응력의 계산치의 출력에 사용하는 영역에 따라, 지연 파괴의 판정에 사용하는 응력은 크게 변화한다. 전영역에서의 응력의 최대치를 사용한 경우, 제 2 성형품에서의 응력 분포가 제 1 성형품과 다른 것의 영향을 받지 않는다. 이 때문에, 가장 좋은 정밀도로 지연 파괴를 예측하는 것이 가능해진다.
다음으로, 성형 해석에 사용하는 요소의 종류에 대해 주목한다. 이 경우, 제 1 성형품의 성형 해석에 2 D 솔리드 요소를 사용한 경우에는, 평면 변형 상태를 가정하고 있기 때문에 응력이 과대 평가가 된다. 이 결과, 지연 파괴가 발생하는 응력을 제 2 성형품에 있어서 정확하게 예측할 수 없다. 한편, 제 1 성형품의 성형 해석에 쉘 요소를 사용한 경우, 가장 좋은 정밀도로 지연 파괴를 예측하는 것이 가능해진다. 또, 제 1 성형품의 성형 해석에 3 D 솔리드 요소를 사용한 경우에는, 3 D 쉘을 사용한 경우보다 지연 파괴의 예측의 정밀도가 낮아졌다. 그 이유는 다음과 같다. 3 D 솔리드의 미세한 메시에 의한 계산은, 3 D 쉘에 대해 비교적 정밀도를 높게 응력을 계산할 수 있다. 한편, 계산 정밀도가 높아짐으로써, 오히려 실용적인 조건인 3 D 쉘에서의 계산치로부터 괴리되어 버렸기 때문이다.
이와 같이, 제 1 성형품과 제 2 성형품의 해석 조건은 가능한 한 가깝게 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 요소의 종류와 메시 사이즈를 완전하게 일치시키면 좋은 것을 알 수 있다.
또한, 변환 계수를 사용한, 간이적인 해석 조건의 매칭의 일례로서, 변환 계수에 의한 지연 파괴 기준 응력의 매칭의 효과를 확인하였다.
표 3 은, 표 1 에 있어서의 2 D 솔리드와 3 D 솔리드의 응력의 계산치를, 상기 서술한 (1) 식에 의해 쉘 요소의 응력으로 환산했을 경우를 나타내고 있다.
Figure pct00003
단, (1) 식에 있어서, σ 는, 환산 후의 압력값으로서, 기준이 되는 쉘 요소로 환산했을 경우의 계산 응력이다. m 은, 메시 사이즈이다. t 는, 판두께 1.4 ㎜ 이다.
여기서는, 계수 α 는 2 D 솔리드 요소에서 0.8, 3 D 솔리드 요소와 쉘 요소에서 1 로 하였다. 계수 β 는 0.1 로 하였다. σ0 은, 각 요소에 있어서 각각 산출된 지연 파괴의 변환 전의 기준 응력이다.
도 13 은, 지연 파괴의 발생의 기준의 응력 σ0 을, 표 3 에 기재된 변환 계수로 변환 (보정) 후의 값 σ 으로 치환한 것이다. 기준의 응력 σ0 은, 도 12 에 있어서 제 1 성형품에 대한 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 쉘 요소의 3 가지의 요소에서의 성형 해석에 의해 계산되어, 영역 A, B, C, D 각각에서의 응력의 계산치의 출력에 의해 결정된 값이다.
도 13 으로부터 분명한 바와 같이, (1) 식의 간이적인 변환 계수에서의 보정에 의해, 요소의 종류에 의한 계산 응력의 차이가 완화되었다. 그리고, 상이한 성형 해석의 조건마다 계산을 하지 않는 경우에도, 간이적이고도 정밀도 좋게 지연 파괴의 발생을 예측하는 것이 가능한 것을 알 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 성형 해석의 해석 조건에 의한 차이를 고려한 다음, 지연 파괴 특성을 평가하는 것이 가능해졌다. 이와 같이 함으로써 다양한 지연 파괴의 평가 수법으로 결정한 지연 파괴가 발생하는 한계가 되는 응력의 기준치를, 실제의 자동차 부품의 성형 해석의 계산 결과에 대해 적용하는 것이 가능해진다. 그 결과, 지연 파괴의 발생을, 성형 해석으로부터 사전에 예측하는 것이 가능해졌다.
1 : 시험편
9 : 시험 공정
10 : 기준의 응력 산출 공정 (제 1 공정)
11 : 평가의 응력 산출 공정 (제 2 공정)
12 : 평가 공정
13 : 변환 계수 설정 공정 (제 3 공정)
21 : 컴퓨터
22 : 프로그램 기억부
23A : 제 1 공정용 프로그램
23B : 제 2 공정용 프로그램
23C : 평가 공정용 프로그램
23E : 제 3 공정용 프로그램
24 : 변환 계수

Claims (16)

  1. 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고,
    상기 평가에 기초하여 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 대해, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과,
    컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하고,
    상기 제 1 해석 조건 중 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 상기 제 2 해석 조건의 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
  2. 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고,
    상기 평가에 기초하여 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 대해, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과,
    컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과,
    동일 성형 조건에서 프레스 성형했을 경우에 있어서의, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 1 응력과, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 2 응력의 상관으로부터, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산된 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산했을 경우의 응력에 가깝게 하는 변환 계수를 구하는 제 3 공정과,
    상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력을 상기 변환 계수로 환산한 후의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 성형 해석은 유한 요소법에 의한 성형 해석이며, 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건으로서, 요소의 종류, 요소 사이즈, 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 및 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치로부터 선택된 1 이상의 조건을 포함하는, 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건으로서, 요소의 종류를 갖고,
    상기 변환 계수를, 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건의 요소의 종류의 차이에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    성형 전의 금속판의 판두께를 t [㎜] 로 하고, 요소의 종류를, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 하고,
    제 2 해석 조건은, 요소의 종류가 쉘 요소이며, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    제 1 해석 조건에서의 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력으로 변환하는 상기 변환 계수 K 는, 하기 (1) 식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
    K=α[β(m/t)＋1]··· (1)
    단,
    계수 α 는, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 하고, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 하고,
    계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
  6. 제 4 항에 있어서,
    성형 전의 금속판의 판두께를 t [㎜] 로 하고, 요소의 종류를, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 하고,
    제 1 해석 조건은, 요소의 종류가 쉘 요소이며, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    제 2 해석 조건에서의 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력으로 변환하는 상기 변환 계수 K 는, 하기 (2) 식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
    K=1/(α[β(m/t)＋1]) ··· (2)
    단,
    계수 α 는, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 하고, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 하고,
    계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형 해석은 유한 요소법에 의한 성형 해석이며,
    제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 있어서의, 성형 후의 형상에서의 응력의 출력 지점, 또는 쉘 요소인 경우에 있어서의 응력을 출력하는 적분점 위치에 대해서는, 판두께 내에서의 모든 요소 또는 적분점에서의 최대의 응력을 출력하는 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속판은, 인장 강도가 980 ㎫ 이상의 고장력 강판인 것을 특징으로 하는 지연 파괴 특성 평가 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목적으로 하는 성형품은 자동차의 구성 부품인, 지연 파괴 특성 평가 방법.
  10. 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고,
    상기 평가에 의해 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 관한 정보를 입력하여, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과,
    컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하고,
    상기 제 1 해석 조건 중 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건을, 상기 제 2 해석 조건의 요소의 종류 및 요소의 사이즈의 조건과 동일한 조건으로 설정하는, 지연 파괴 특성 평가 방법에 사용되는 프로그램으로서,
    컴퓨터에 상기 제 1 공정을 실현시키기 위한 프로그램.
  11. 금속판으로 이루어지는 시험편에 변형을 가해, 그 변형된 시험편을 수소 침입 환경하에 설치하는 것에 의한 당해 시험편에 발생하는 균열의 발생 상황을 평가하고,
    상기 평가에 의해 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 관한 정보를 입력하여, 지연 파괴 있음으로 판정된 상기 변형에 대해, 컴퓨터에 의한 제 1 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 시험편에 변형을 가함으로써 변형 후의 시험편에 발생하는 최대 잔류 응력을 산출하고, 산출한 최대 잔류 응력으로부터, 수소 환경하에서 상기 금속판의 성형품에 지연 파괴가 발생하는지의 여부를 판단하기 위한 기준의 응력을 구하는 제 1 공정과,
    컴퓨터에 의한 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 의해, 상기 금속판을 목적으로 하는 성형품으로 성형함으로써 상기 성형품에 발생하는 잔류 응력을 구하는 제 2 공정과,
    동일 성형 조건에서 프레스 성형했을 경우에 있어서의, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 1 응력과, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산되는 제 2 응력의 상관으로부터, 상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산된 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산했을 경우의 응력에 가깝게 하는 변환 계수를 구하는 제 3 공정과,
    상기 제 2 공정에서 구한 잔류 응력과 상기 기준의 응력을 상기 변환 계수로 환산한 후의 응력의 비교로부터, 상기 목적으로 하는 성형품의 지연 파괴 특성을 평가하는 평가 공정을 구비하는,
    지연 파괴 특성 평가 방법에 사용되는 프로그램으로서,
    컴퓨터에 상기 제 1 공정, 및 상기 제 3 공정을 실현시키기 위한 프로그램.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 성형 해석은 유한 요소법에 의한 성형 해석이며, 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건으로서, 요소의 종류, 요소 사이즈, 성형품 내에서의 응력의 출력 지점, 및 쉘 요소 내에서의 응력을 출력하는 적분점 위치로부터 선택된 1 이상의 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건으로서, 요소의 종류를 갖고,
    상기 변환 계수를, 상기 제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건의 요소의 종류의 차이에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 프로그램.
  14. 제 13 항에 있어서,
    성형 전의 금속판의 판두께를 t [㎜] 로 하고, 요소의 종류를, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 하고,
    제 2 해석 조건은, 요소의 종류가 쉘 요소이며, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    제 1 해석 조건에서의 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력으로 변환하는 상기 변환 계수 K 는, 하기 (1) 식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 프로그램.
    K=α[β(m/t)＋1]··· (1)
    단,
    계수 α 는, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 하고, 제 1 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 하고,
    계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
  15. 제 13 항에 있어서,
    성형 전의 금속판의 판두께를 t [㎜] 로 하고, 요소의 종류를, 2 D 솔리드 요소, 3 D 솔리드 요소, 또는 쉘 요소로 하고,
    제 1 해석 조건은, 요소의 종류가 쉘 요소이며, 그 성형 해석에 사용하는 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    제 2 해석 조건에서의 요소의 메시 사이즈가 m [㎜] 이며,
    상기 제 1 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력을, 상기 제 2 해석 조건에서의 성형 해석으로 계산한 응력으로 변환하는 상기 변환 계수 K 는, 하기 (2) 식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 프로그램.
    K=1/(α[β(m/t)＋1]) ··· (2)
    단,
    계수 α 는, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 2 D 솔리드 요소인 경우, 0.7 ∼ 0.9 의 범위에서 선택한 정수로 하고, 제 2 해석 조건의 요소의 종류가 3 D 솔리드 요소 또는 쉘 요소인 경우에는, 1 로 하고,
    계수 β 는, 0.05 ∼ 0.15 의 범위에서 선택한 정수로 한다.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형 해석은 유한 요소법에 의한 성형 해석이며,
    제 1 해석 조건 및 제 2 해석 조건에서의 성형 해석에 있어서의, 성형 후의 형상에서의 응력의 출력 지점, 또는 쉘 요소의 경우에 있어서의 응력을 출력하는 적분점 위치에 대해서는, 판두께 내에서의 모든 요소 또는 적분점에서의 최대의 응력을 출력하는 것을 특징으로 하는 프로그램.
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