WO2022181401A1 - 応力試験装置、材料モデル同定処理装置、材料モデル同定処理ネットワークシステム、材料モデル同定処理方法及び材料モデル同定処理プログラム - Google Patents
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
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Definitions
- the present disclosure relates to a stress testing device, a material model identification processing device, a material model identification processing network system, a material model identification processing method, and a material model identification processing program.
- Japanese Patent No. 5838165 discloses a material testing machine that applies an internal pressure and an axial stress to a cylindrical test piece and measures the strain of the test piece.
- This material testing machine includes a plurality of radial displacement detectors for detecting radial displacement of the outer peripheral surface at the center of the effective length in the axial direction of the test piece, and an axis of the outer peripheral surface at the center of the effective length of the test piece.
- An axial displacement detector is provided for detecting directional displacement.
- the material testing machine is provided with a computing section that computes circumferential and axial strains at the center of the effective length of the test piece based on the detection results of the radial displacement detection section and the axial displacement detection section. It is In this material testing machine, the plurality of radial displacement detectors are configured to detect displacements in different azimuths about the axis of the test piece.
- plasticity the property of a material to permanently deform
- plastic working all processing techniques for materials that utilize plasticity are called plastic working.
- Many industrial products made of metals and resins are manufactured by plastic working.
- molding simulation numerical simulation of processing phenomena using a computer (hereinafter referred to as “molding simulation") is used to predict molding defects in advance and determine the optimum mold shape and process design without trial and error. has become the world standard.
- material model a mathematical model (hereinafter referred to as “material model”) is used to reproduce the plastic deformation characteristics of the target material on analysis software.
- the example shown in FIG. 20 is a method of applying loads in two orthogonal directions to a cross-shaped test piece in the directions of the arrows in the figure to generate vertical stress in two orthogonal directions.
- this method see Kuwabara, T., Ikeda, S. and Kuroda, T.: Measurement and Analysis of Differential Work Hardening in Cold-Rolled Steel Sheet under Biaxial Tension, J. Material Process. Technol. , 80/81 (1998), 517-523.”
- this test method was registered as an international standard as ISO16842 in 2014, and the continuation of registration until 2025 has been approved at present.
- the example shown in FIG. 21 is a method of applying an internal pressure P and an axial force T to a cylindrical test piece to generate vertical stress in two orthogonal directions at the center of the cylindrical test piece.
- This method is also described in ⁇ Toshihiko Kuwabara, Koji Narihara, Kengo Yoshida, Susumu Takahashi: Measurement and Analysis of Plastic Deformation Characteristics of 5000 Series Aluminum Alloy Pipe Subjected to Axial Force and Internal Pressure, Plasticity and Working,'' by the present inventors. 44-506 (2003), 281-286.”, so the explanation here is omitted.
- a dedicated servo-controlled testing machine is used to measure stress-strain curves in two orthogonal directions, and a material model is determined based on that data.
- a material model is determined based on that data.
- at least 9 test pieces are prepared (usually 18 test pieces are used to increase the reliability of the test), and as an example, as shown in FIG.
- An object of the present invention is to provide a material model identification processing device, a material model identification processing network system, a material model identification processing method, and a material model identification processing program.
- a first aspect of the present disclosure includes a loading unit that loads a nonlinear stress path on a test piece to be identified as a material model, and the load according to the load of the nonlinear stress path by the loading unit an acquisition unit configured to acquire a measurement value indicating deformation behavior of a test piece;
- a stress testing apparatus comprising: a subject material testing apparatus;
- a second aspect of the present disclosure is the stress testing apparatus of the first aspect, wherein the nonlinear stress path is at least one of a stepped stress path, a curved stress path, and a triangular wave stress path. .
- a third aspect of the present disclosure is the stress testing apparatus of the first aspect or the second aspect, wherein the test piece is a cylindrical test piece or a cross-shaped test piece.
- a fourth aspect of the present disclosure is the stress testing apparatus according to the third aspect, wherein the test piece is a cylindrical test piece.
- a fifth aspect of the present disclosure is the stress test apparatus of the fourth aspect, wherein the loading section loads the non-linear stress path on the test piece using a biaxial bulge testing apparatus, and the acquisition section includes: The measurements are obtained from the biaxial bulge tester.
- a sixth aspect of the present disclosure includes a loading unit that loads a nonlinear stress path on a test piece to be identified as a material model, and the load according to the load of the nonlinear stress path by the loading unit.
- An acquisition unit that acquires a measured value that indicates deformation behavior of a test piece, and a presentation unit that presents information about a difference between the measured value acquired by the acquisition unit and a calculated value based on each of a plurality of predetermined material models. and a material model identification processing device.
- a seventh aspect of the present disclosure is the material model identification processing device of the sixth aspect, wherein the difference between the measured value acquired by the acquisition unit and the calculated value by each of the plurality of predetermined material models is the smallest An identifying unit that identifies the material model most suitable for the test piece, and the presenting unit presents information indicating the material model identified by the identifying unit as the information on the difference.
- the presentation unit visually presents the difference itself as the information about the difference.
- a ninth aspect of the present disclosure is the material model identification processing device according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the nonlinear stress path includes a stepped stress path, a curved stress path, and At least one of the triangular stress paths.
- a tenth aspect of the present disclosure is the material model identification processing apparatus according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the test piece is a cylindrical test piece or a cross-shaped test piece.
- An eleventh aspect of the present disclosure is the material model identification processing device of the tenth aspect, wherein the test piece is a cylindrical test piece.
- a twelfth aspect of the present disclosure is the material model identification processing device of the eleventh aspect, wherein the loading section loads the non-linear stress path on the test piece using a biaxial bulge testing device, and the acquiring section obtains the measurements from the biaxial bulge test apparatus.
- a thirteenth aspect of the present disclosure is the material model identification processing device of any one of the sixth to twelfth aspects, wherein the deformation behavior is a curve showing the relationship between the reference plastic strain and the stress angle.
- a fourteenth aspect of the present disclosure is a loading unit that loads a nonlinear stress path on a test piece to be identified as a material model, and the test according to the load of the nonlinear stress path by the loading unit.
- an acquisition unit that acquires a measured value indicating deformation behavior of a piece; and a presentation unit that presents information about a difference between the measured value acquired by the acquisition unit and a calculated value based on each of a plurality of predetermined material models.
- an information storage device storing information indicating the plurality of predetermined material models; and a material testing device from which the measurement values are acquired by the acquisition unit.
- the material model identification processing device uses the measurement values acquired by the acquisition unit and each of the plurality of predetermined material models An identification unit that identifies the material model with the smallest difference from the calculated value by Information indicative of the material model identified by the identification unit is presented.
- a sixteenth aspect of the present disclosure is the material model identification processing network system of the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein the presenting unit of the material model identification processing device visually presents the difference itself as information about the difference. do.
- a seventeenth aspect of the present disclosure loads a nonlinear stress path on a test piece to be identified as a material model, and measures the deformation behavior of the test piece in response to the load of the nonlinear stress path.
- a material model identification processing method that acquires a measured value that indicates a material model and presents information about a difference between the acquired measured value and a calculated value based on each of a plurality of predetermined material models.
- An eighteenth aspect of the present disclosure loads a nonlinear stress path on a test piece to be identified as a material model, and measures the deformation behavior of the test piece in response to the load of the nonlinear stress path. It is a material model identification processing program for causing a computer to execute a process of acquiring a measured value shown and presenting information about the difference between the acquired measured value and a calculated value by each of a plurality of predetermined material models. .
- FIG. 1 is a block diagram showing an example of functional configuration of a material model identification processing device according to first and third embodiments;
- FIG. It is a front view showing an example of composition of a material testing device concerning an embodiment.
- FIG. 4 is a perspective view showing an example of a state in which the test piece according to the embodiment is deformed by the material testing device;
- 4 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a stress course database according to the embodiment;
- FIG. It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the material model database which concerns on embodiment.
- FIG. 7 is a graph showing an example of command values and measured values of stress paths according to the embodiment
- 8 is a graph showing an example of comparison results between measured values of deformation behavior of a test piece with respect to the stress paths shown in FIG. 7 and calculated values based on various material models
- It is a graph showing an example of a comparison result of the yield curve calculated by various material models and the measurement points of the isoplastic work surface measured by the conventional biaxial bulge test method according to the embodiment.
- 4 is a schematic diagram showing calculated values and experimental values of a yield curve based on a material model in the ⁇ x ⁇ y stress space according to the embodiment; 4 is a graph showing changes in the relative error between the calculated value of the yield surface by the material model Yld2000-2d and the experimental value (equiplastic work surface) as the standard plastic strain increases according to the embodiment.
- 4 is a flowchart showing an example of material model identification processing according to the first and third embodiments;
- FIG. 5 is a front view showing an example of the configuration of a stress path selection screen displayed when executing material model identification processing according to the embodiment;
- FIG. 11 is a front view showing an example of the configuration of an identification result presentation screen displayed when material model identification processing according to the first and third embodiments is executed;
- FIG. 11 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a material model identification processing device according to second and third embodiments; 9 is a flowchart showing an example of material model identification processing according to the second and third embodiments; FIG. 11 is a front view showing an example of the configuration of a material model identification support screen displayed when executing material model identification processing according to the second and third embodiments; FIG. 11 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a material model identification processing network system according to a third embodiment; FIG. 7 is a graph showing another example of command values for stress paths according to the embodiment; 18 is a graph showing an example of comparison results between measured values of deformation behavior of a test piece with respect to the stress paths shown in FIG.
- FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional technique, and is a graph showing a stress path (arrow) and a measurement example of a stress point with respect to a prescribed standard plastic strain in each stress path.
- the application target of the material model identification processing device of the technology of the present disclosure is not limited to general-purpose personal computers.
- the material model identification processing device of the technology of the present disclosure can be applied not only to dedicated computers but also to portable information processing devices such as smartphones, tablet terminals, and notebook personal computers.
- FIG. 1 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a material model identification processing device 10 according to this embodiment.
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the material model identification processing device 10 according to this embodiment.
- the material model identification processing device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a memory 12 as a temporary storage area, a nonvolatile storage unit 13, and an input such as a keyboard and mouse. A portion 14 is provided.
- the material model identification processing device 10 according to the present embodiment also includes a display unit 15 such as a liquid crystal display, a medium read/write device (R/W) 16 and a communication interface (I/F) unit 18 .
- the CPU 11, memory 12, storage unit 13, input unit 14, display unit 15, medium read/write device 16, and communication I/F unit 18 are connected to each other via a bus B.
- the medium read/write device 16 reads information written in the recording medium 17 and writes information to the recording medium 17 .
- the storage unit 13 is implemented by a HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), flash memory, or the like.
- a material model identification processing program 13A is stored in the storage unit 13 as a storage medium.
- the material model identification processing program 13A is set in the medium reading/writing device 16 by setting the recording medium 17 in which the program 13A is written, and the medium reading/writing device 16 reads out the program 13A from the recording medium 17.
- stored (installed) in the The CPU 11 reads out the material model identification processing program 13A from the storage unit 13, develops it in the memory 12, and sequentially executes the processes of the material model identification processing program 13A.
- the material model identification processing program 13A is installed in the material model identification processing device 10 via the recording medium 17, but the present invention is not limited to this.
- the material model identification processing program 13A may be installed in the material model identification processing device 10 by downloading via the communication I/F unit 18 .
- the storage unit 13 also stores a stress path database 13B and a material model database 13C. Details of the stress path database 13B and the material model database 13C will be described later.
- the communication I/F section 18 is connected to a material testing device 20 that performs a material test on the test piece.
- the material model identification processing device 10 can control the operation of the material testing device 20 and acquire the measured values by the material testing device 20 . Details of the material testing apparatus 20 will also be described later.
- the material model identification processing device 10 includes a load section 11A, an acquisition section 11B, an identification section 11C, and a presentation section 11D.
- the CPU 11 of the material model identification processing device 10 executes the material model identification processing program 13A, it functions as a load section 11A, an acquisition section 11B, an identification section 11C, and a presentation section 11D.
- it is good also as a form of 10 A of stress testing apparatuses containing 11 A of load parts, the acquisition part 11B, and the material testing apparatus 20.
- the load section 11A loads a non-linear stress path on a later-described test piece 50 (see also FIGS. 3 and 4), which is the target of material model identification.
- the load section 11A functions as a load path creation section and a calculated value creation section.
- the load path creation unit creates a stress path for loading the test piece 50 .
- the calculated value creation unit creates calculated values (for example, isoplastic work surface and direction of plastic strain rate) for this stress path based on various material models.
- a cylindrical test piece is used as the test piece 50, but the test piece is not limited to this.
- a configuration may be adopted in which a cross-shaped test piece shown in FIG. 20 is applied.
- any one of three types of stress paths namely, a stepped stress path, a curved stress path, and a triangular wave stress path
- a configuration may be adopted in which two of the three types of stress paths or a combination of three stress paths is applied. That is, all non-linear stress paths, in other words, stress paths consisting of a plurality of line segments, curved stress paths, and stress paths combining them can be applied.
- the acquisition unit 11B acquires a measurement value indicating the deformation behavior of the test piece 50 according to the load of the non-linear stress path by the load unit 11A.
- a curve indicating the relationship between the reference plastic strain ⁇ 0 p and the stress angle ⁇ shown in FIG. 8 to be described later is applied. is not.
- the change in the relative error between the calculated value of the yield surface by the material model and the experimental value (isoplastic work surface) accompanying the increase in the standard plastic strain ⁇ 0 p may be applied as information indicating the deformation behavior. good.
- the presentation unit 11D presents information about the difference between the measured value acquired by the acquisition unit 11B and the calculated value based on each of a plurality of predetermined material models.
- the difference the total value of the difference between the measured value and the calculated value of the reference plastic strain ⁇ 0 p for each predetermined step size (0.001 as an example) is applied.
- the similarity may be derived by performing pattern matching between the curve indicated by the measured value and the curve indicated by the calculated value, and the reciprocal of the similarity may be applied as the difference.
- the identification unit 11C identifies the material model with the smallest difference as the most suitable material model for the test piece 50.
- the material model with the highest similarity may be identified as the most suitable material model for the test piece 50 .
- the presentation unit 11D presents information indicating the material model identified by the identification unit 11C as the information regarding the difference.
- information indicating the material model a later-described model ID assigned in advance to the material model is applied, but the information is not limited to this. Needless to say, any information that can specify the material model can be applied as the information indicating the material model.
- FIG. 3 is a front view showing an example of the configuration of the material testing apparatus 20 according to this embodiment.
- the material testing apparatus 20 is a biaxial bulge test that independently applies an axial force T in the axial direction and an internal pressure P in the radial direction to a cylindrical test piece 50. configured as a device.
- the material testing apparatus 20 according to the present embodiment includes a main body 22, a pair of driving units 30 and 32, a pressure adjusting unit 34, a pair of cameras 38 and 40, and a controller 24 that controls them. have.
- the pair of driving parts 30 and 32 respectively has a gripping part 26 and a gripping part 28 for gripping the axial ends of the test piece 50 .
- the pair of driving portions 30 and 32 move in the axial direction to test the axial force T as tension or compression force. Give 50 pieces.
- the pressure adjusting section 34 is connected to the hollow section 52 of the test piece 50 via the flow path 36 provided in the driving section 32 .
- Fluid such as oil is accommodated in the pressure adjustment portion 34 .
- a radial internal pressure P is applied to the inner wall of the hollow portion 52 .
- a pair of camera 38 and camera 40 images a predetermined area of the surface of the test piece 50 from different directions.
- a pattern in which black ink is sprayed on a white background is formed in the relevant region of the test piece 50 .
- This pattern is imaged by the cameras 38 and 40, and changes in the position of each black point included in the pattern are observed to detect how much the region of the test piece 50 is deformed in the axial direction and the circumferential direction. can do.
- the pair of cameras 38 and 40 take images from different directions, the deformation can be three-dimensionally detected according to the principle of stereoscopic vision.
- FIG. 4 is a perspective view showing an example of a state in which the test piece 50 according to this embodiment is deformed by the material testing apparatus 20.
- the stress in the axial direction generated in the test piece 50 is expressed as ⁇ x , the strain as ⁇ x , the stress in the circumferential direction as ⁇ y , and the strain as ⁇ y .
- the axial force T and the internal pressure P can be controlled independently. , stresses ⁇ x , ⁇ y and strains ⁇ x , ⁇ y are calculated.
- the controller 24 calculates the stresses ⁇ x , ⁇ y and the strains ⁇ x , ⁇ y and feeds back the axial force T and the internal pressure P for servo control.
- the controller 24 loads the test piece 50 with a stress path corresponding to the command value received from the material model identification processing device 10, and calculates the stress ⁇ x when each of a plurality of predetermined reference plastic strains ⁇ 0 p is reached. , ⁇ y is output to the material model identification processing device 10 in association with the reference plastic strain ⁇ 0 p .
- the material testing apparatus 20 is also described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-15092 by the inventors of the present invention, so further description will be omitted.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the stress path database 13B according to this embodiment.
- the stress path database 13B is for storing information indicating each stress path that is selectable by the user for each predetermined type. .
- a stress course ID (Identification) and each piece of information on the stress course are associated and stored.
- the stress path ID is assigned in advance as a different number for each stress path in order to individually identify the corresponding stress path. Further, the stress path is information indicating the corresponding stress path itself. Note that the example shown in FIG. 5 illustrates a case where the stress path having the stress path ID "S001" is a stepped stress path.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the material model database 13C according to this embodiment.
- the material model database 13C stores material models for each predetermined type and applicable in the material model identification process (see also FIG. 10), which will be described later. It is for storing information indicating each. As shown in FIG. 6, the material model database 13C according to the present embodiment stores model IDs and material model information in association with each other.
- the above model ID is assigned in advance as a different ID for each material model in order to individually identify the corresponding material model. Further, the material model is information indicating the corresponding material model itself. In addition, in the example shown in FIG. 6, the case where the material model given "M001" as model ID is the material model 1 is illustrated.
- FIG. 7 is a graph showing an example of command values and measured values of stress paths according to the present embodiment.
- FIG. 8 is a graph showing an example of comparison results between the measured values of the deformation behavior of the test piece with respect to the stress paths shown in FIG. 7 and the calculated values based on various material models.
- FIG. 9A is a graph showing an example of comparison results between the measurement points of the isoplastic work surface measured by the conventional biaxial bulge test method according to the present embodiment and the yield curves calculated by various material models.
- the inventors of the present invention used a biaxial bulge tester to conduct a test in which a stepped stress path was applied to two types of test pieces formed in a cylindrical shape from a mild steel plate. Prior to this test, the inventors of the present invention prepared three types of material models: von Mises, r-Hill'48, and Yld2000-2d.
- the inventors found a curve showing the relationship between the standard plastic strain ⁇ 0 p and the stress angle ⁇ , which indicates the deformation behavior of the test piece with respect to the stress path applied , hereinafter referred to as “measured values”).
- the graph shown in FIG. 8 shows the measured values obtained for one of the test pieces (Exp. 1) and the calculated values based on the three types of material models described above.
- the calculated value of Yld2000-2d almost matches the measured value of the test piece (Exp.1), and the material model suitable for the test piece (Exp.1) is It was identified as Yld2000-2d.
- FIG. 9B is a schematic diagram showing calculated values (solid line) and experimental values (isoplastic work surface) of the yield curve based on the material model in the ⁇ x ⁇ y stress space.
- ⁇ represents the distance from the origin to the experimental value (isoplastic work surface)
- ⁇ ′ represents the distance from the origin to the calculated value of the yield surface (solid line).
- FIG. 9C is a graph showing changes in the relative error between the yield surface calculated by the material model Yld2000-2d and the experimental value (isoplastic work surface) as the standard plastic strain ⁇ 0 p increases.
- the solid line in FIG. 9C is a curve showing the relative error with the isoplastic work surface identified from the nonlinear stress path, and the dashed line is the curve showing the relative error with the isoplastic work surface identified from the linear stress path. .
- the relative error from the calculated value is less than 2% in both stress paths, indicating that the identification accuracy of the material model is equivalent.
- FIG. 10 is a flowchart showing an example of material model identification processing according to this embodiment.
- FIG. 11 is a front view showing an example of the configuration of the stress path selection screen displayed when the material model identification process according to this embodiment is executed.
- FIG. 12 is a front view showing an example of the configuration of the identification result presentation screen displayed when the material model identification process according to this embodiment is executed.
- the material model identification processing shown in FIG. 10 is executed by the CPU 11 of the material model identification processing device 10 executing the material model identification processing program 13A.
- the material model identification process shown in FIG. 10 is executed when the user inputs an instruction via the input unit 14 to start executing the material model identification process program 13A.
- the stress path database 13B and the material model database 13C have already been constructed will be described below.
- the test piece 50 is provided at a predetermined measurement position of the material testing apparatus 20 in the state shown in FIG. 3 as an example will be described.
- step 100 of FIG. 10 the CPU 11 controls the display unit 15 to display a stress route selection screen configured in advance, and in step 102, the CPU 11 waits until predetermined information is input. .
- the stress route selection screen displays a message prompting selection of a stress route.
- the designation frame 15A specified when selecting the stress path to be applied in the material model identification process from among a plurality of types of predetermined stress paths is It is displayed together with information indicating the type (shape) of the stress path.
- the user uses the input unit 14 to specify the designation frame 15A corresponding to the stress route to be applied. If any of the designation frames 15A is designated by the user, the determination in step 102 becomes affirmative and the process proceeds to step 104.
- FIG. 11 illustrates the stress route selection screen shown in FIG. 11 in the stress route selection screen shown in FIG. 11 in the stress route selection screen shown in FIG. 11 in the stress route selection screen shown in FIG. 11 in the stress route selection screen shown in FIG. 11 is displayed on the display unit 15, the user uses the input unit 14 to specify the designation frame 15A corresponding to the stress route to be applied. If any of the designation frames 15A is designated by the user, the determination in step 102 becomes affirmative and the process proceeds to step 104.
- FIG. 11 illustrates the stress route selection screen shown in FIG. 11 in the stress route to be applied.
- the CPU 11 reads information indicating the stress path designated by the user (hereinafter referred to as "applied stress path") from the stress path database 13B.
- the CPU 11 transmits instruction information for starting loading of the applied stress path to the test piece 50 together with information indicating the applied stress path (corresponding to the "command value” described above) to the material testing apparatus 20. .
- the controller 24 of the material testing apparatus 20 starts loading the test specimen 50 along the applied stress path indicated by the received information, and calculates the above-described measured value measured in response to this load. Transmission of the indicated information to the material model identification processing device 10 is started.
- step 108 the CPU 11 starts storing the measured value indicated by the information received from the material testing apparatus 20 into the storage unit 13 every predetermined period (0.1 second in this embodiment).
- the CPU 11 waits until a predetermined period of time (10 minutes in this embodiment) as the measurement period of the material testing apparatus 20 elapses.
- the CPU 11 ends the storage of the measured values started by the process of step 108 in the storage unit 13.
- the CPU 11 transmits to the material testing apparatus 20 instruction information for ending the load on the test piece 50 along the applied stress path started by the processing at step 106 .
- the controller 24 of the material testing apparatus 20 terminates the loading of the applied stress path to the specimen 50 and also terminates the transmission of the information indicative of the measured values to the material model identification processor 10 .
- the CPU 11 reads from the storage unit 13 the measured values stored by the above processing.
- the CPU 11 determines the difference between the read measured value and the calculated value based on one of the plurality of material models stored in the material model database 13C (hereinafter referred to as "target material model"). is derived as described above. Then, the CPU 11 stores the derived difference in the storage unit 13 in association with the target material model.
- the CPU 11 determines whether or not the processing of step 118 has been completed for all of the plurality of material models stored in the material model database 13C. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 122 . It should be noted that, when repeatedly executing the processes of steps 118 to 120, the CPU 11 applies material models that have not been targeted so far as target material models. Through the above processing, the difference is derived for all material models prepared in advance and stored in the storage unit 13 .
- the CPU 11 selects the material model with the smallest difference (hereinafter referred to as “identified material model”) among the prepared material models stored in the storage unit 13 as the most suitable material model for the test piece 50 . is identified as
- the CPU 11 controls the display unit 15 to display an identification result presentation screen configured in advance, and at step 126, the CPU 11 waits until predetermined information is input.
- the identification result presentation screen displays information indicating the identified material model (the material model ID in the example shown in FIG. 12). Therefore, the user can grasp the identified material model by referring to the identification result presentation screen.
- the user uses the input unit 14 to specify the end button 15E after checking the displayed identified material model.
- the end button 15E is designated by the user, a positive determination is made in step 126 and the material model identification process ends.
- a non-linear stress path is applied to the test piece, a measured value indicating the deformation behavior of the test piece corresponding to this is acquired, and the acquired measured value and , presents information about the difference from the calculated value by each of a plurality of predetermined material models. Therefore, as a result of being able to identify the material model with only one measurement, the material model suitable for the test piece can be identified more easily than when using a linear stress path.
- the material model with the smallest difference between the obtained measured value and the calculated value by each of the plurality of predetermined material models is identified as the most suitable material model for the test piece, and the above Information indicating the identified material model is presented as information about the difference. Therefore, the material model can be identified more easily than when the computer does not identify the most suitable material model for the test piece.
- the nonlinear stress path is any one of a stepped stress path, a curved stress path, and a triangular wave stress path. Therefore, the material model can be appropriately identified according to the type of applied stress path.
- a cylindrical test piece is applied as the test piece. Therefore, compared with the case of applying a cross-shaped test piece as a test piece, a wider range of stress material tests can be performed.
- a non-linear stress path is applied to the test piece using a biaxial bulge testing device, and measured values are obtained from the biaxial bulge testing device. Therefore, the material test can be performed with higher accuracy than when using a material testing apparatus that uses only one axis.
- a curve indicating the relationship between the standard plastic strain and the stress angle is applied as the deformation behavior. Therefore, by comparing the relationship curve between the reference plastic strain and the stress angle measured by the experiment and the calculated curve of the reference plastic strain and the stress angle based on the assumed material model, the difference between the two can be visualized and the assumption It is easy to judge the appropriateness of the material model.
- the identified material model is displayed by the display unit, but the present invention is not limited to this.
- the identified material model may be presented by voice from an audio output unit such as a microphone, or the identified material model may be presented by printing with an image forming apparatus such as a printer.
- FIG. 13 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the material model identification processing device according to this embodiment. 13 that are the same as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted.
- the material model identification processing device 10 does not have an identification unit 11C, and the presentation unit 11D is a presentation unit 11E that executes processing different from that of the presentation unit 11D. It is different from the material model identification processing device 10 according to the first embodiment only in one point.
- the presenting unit 11E according to the present embodiment visually presents the difference itself as information about the difference between the measured value and the calculated value described above, which is different from the material model identification processing device 10 according to the first embodiment. is different from the presentation unit 11D of .
- the configurations of the material testing apparatus 20, the stress path database 13B, and the material model database 13C according to the present embodiment are the same as those according to the first embodiment (see FIGS. 3 to 6). Description is omitted.
- FIG. 14 is a flowchart showing an example of material model identification processing according to this embodiment.
- FIG. 15 is a front view showing an example of the configuration of the material model identification support screen displayed when the material model identification process according to the present embodiment is executed.
- the same step numbers as in FIG. 10 are assigned to steps that execute the same processing as in FIG. 10, and the description thereof will be omitted.
- the process of steps 130 to 132 is executed instead of the process of steps 118 to 126, except that the material model identification process according to the first embodiment is executed. It is different from model identification processing.
- step 130 the CPU 11 uses the measured values obtained by the processes up to that point and the calculated values based on the plurality of material models stored in the material model database 13C to create a material having a predetermined configuration.
- the display unit 15 is controlled to display the model identification support screen.
- step 132 the CPU 11 waits until predetermined information is input.
- the measured values and the calculated values based on a plurality of material models prepared in advance are superimposed in the same range. It is displayed so as to be visually recognizable in the same manner as the graph shown in FIG. Therefore, by referring to the material model identification support screen, the user can visually compare the deformation behavior states of the test piece 50 and each material model. A model can be identified.
- the user grasps the deformation behavior state of the test piece 50 and each material model, and then uses the input unit 14 to press the end button 15E. Specify When the end button 15E is designated by the user, a positive determination is made in step 132 and the material model identification process ends.
- the difference itself is visually presented as information about the difference. Therefore, a user's judgment can be used to identify a suitable material model for the specimen.
- FIG. 16 shows a block diagram showing an example of the hardware configuration of the material model identification processing network system 90 according to this embodiment.
- a material model identification processing network system 90 includes a material model identification processing device 10, a material testing device 20, and an information storage device 70, each of which can access a network 80.
- the information storage device 70 include information processing devices such as personal computers and server computers.
- the network 80 include various wired and wireless networks such as the Internet, an intranet, a LAN (Local Area Network), and a telephone line network.
- the information storage device 70 is provided as a cloud server provided at a location different from the material model identification processing device 10 and the material testing device 20, but it is not limited to this.
- the information storage device 70 may be provided in the same place as the material model identification processing device 10 and the material testing device 20, and the material model identification processing device 10, the material testing device 20, and the information storage device 70 may may be provided in different remote locations.
- the material testing apparatus 20 according to this embodiment is the same as those in the first and second embodiments. Further, the material model identification processing device 10 according to the present embodiment is also similar to those of the first and second embodiments. However, in the material model identification processing network system 90 according to the present embodiment, the material model database 13C is not stored in the material model identification processing device 10, but is stored in the storage unit 73 of the information storage device 70. is different from the above embodiments.
- the material model identification processing (see FIGS. 10 and 14) executed by the material model identification processing program 13A in the material model identification processing device 10 according to the present embodiment, when accessing the material model database 13C , the information storage device 70 is accessed.
- the load section 11A that applies a nonlinear stress path to the test piece for which the material model is to be identified, and the nonlinear stress path by the load section 11A.
- Acquisition unit 11B for acquiring measured values indicating deformation behavior of the test piece according to the load, and information on the difference between the measured values acquired by the acquiring unit 11B and the values calculated by each of a plurality of predetermined material models material model identification processing device 10 having a presentation unit 11D (or presentation unit 11E) that presents the above, an information storage device 70 that stores information indicating the plurality of predetermined material models, and a test piece.
- a material testing apparatus 20 which is subject to stress path loading and which is subject to measurement acquisition. Therefore, also in this embodiment, it is possible to identify a material model suitable for a test piece more easily than in the case of using a linear stress path.
- FIG. 18 shows the results of comparing the measured values of the deformation behavior of the test piece with respect to the stress path in this case and the calculated values based on various material models.
- the calculated value of Yld2000-2d is almost identical. Therefore, also in this case, the material model suitable for the test piece (Exp. 1) is identified as Yld2000-2d.
- FIG. 19 An example of the curved stress path described above is shown in FIG. As shown in FIG. 19, the curved shape here does not have to have any particular regularity, in short, any non-linear shape can be applied as a stress path.
- processors include, in addition to the CPU, which is a general-purpose processor that executes software (programs) and functions as a processing unit, FPGA (Field-Programmable Gate Array), etc. Programmable Logic Device (PLD), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc. etc. are included.
- the processing unit may be configured with one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a combination of multiple FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA). may consist of Also, the processing unit may be configured with a single processor.
- one processor is configured by combining one or more CPUs and software, as typified by computers such as clients and servers. There is a form that functions as a processing unit. Second, as represented by System On Chip (SoC), etc., there is a form of using a processor that realizes the function of the entire system including the processing unit with one IC (Integrated Circuit) chip. In this way, the processing unit is configured using one or more of the above various processors as a hardware structure.
- SoC System On Chip
- an electric circuit combining circuit elements such as semiconductor elements can be used.
- the above embodiment may be in the form of a non-temporary storage medium storing programs.
- non-temporary storage media include CD-ROMs (Compact Disc Read Only Memory), magneto-optical discs, HDDs, DVD-ROMs (Digital Versatile Disc Read Only Memory), flash memories, memory cards, and the like.
- a non-transitory storage medium storing a program executable by a computer to perform a material model identification process
- the material model identification process includes: A non-linear stress path is applied to the specimen for identification of the material model, obtaining measurements indicative of the deformation behavior of the specimen in response to loading of the non-linear stress path; A non-transitory storage medium that presents information about the difference between the obtained measured value and the calculated value by each of a plurality of predetermined material models.
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Abstract
材料モデル同定処理装置は、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部と、負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部と、取得部によって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する提示部と、を備える。
Description
本開示は、応力試験装置、材料モデル同定処理装置、材料モデル同定処理ネットワークシステム、材料モデル同定処理方法及び材料モデル同定処理プログラムに関する。
高精度なプレス成形シミュレーションを実現するには、多軸応力試験による高精度な材料特性評価が必要である。この材料特性評価のために適用することのできる材料試験機に関する技術として、以下の技術があった。
特許第５８３８１６５号公報には、円管状の試験片に内圧と軸方向の応力とを与えて該試験片のひずみを計測する材料試験機が開示されている。この材料試験機は、前記試験片の軸方向の有効長中央部における外周面の半径方向の変位を検出する複数の径方向変位検出部と、前記試験片の有効長中央部における外周面の軸方向の変位を検出する軸方向変位検出部が備えられている。また、この材料試験機は、前記径方向変位検出部及び前記軸方向変位検出部の検出結果に基づいて、前記試験片の有効長中央部における周方向及び軸方向ひずみを演算する演算部が備えられている。そして、この材料試験機は、前記複数の径方向変位検出部が、前記試験片の軸周りの互いに異なる方位における変位を検出するように構成されている。
ところで、材料が永久変形する性質を塑性といい、塑性を利用した材料の加工技術全般を塑性加工と呼ぶ。金属や樹脂製の工業製品の多くは塑性加工で製造される。
この塑性加工では、破断、しわ、弾性回復など、様々な成形不具合が発生し、効率的な部品製造の障害となっている。そこで、コンピュータを活用した加工現象の数値シミュレーション（以下、「成形シミュレーション」という。）を活用して、成形不具合を事前に予測し、最適な金型形状や工程設計を試行錯誤なしで決定する方法が世界標準になっている。この成形シミュレーションでは、対象とする材料の塑性変形特性を解析ソフトウェア上で再現するための数学モデル（以下、「材料モデル」という。）が用いられる。
最適な材料モデルを決定する従来の材料試験方法としては、本発明の発明者らによる、図２０及び図２１に示す２種類の形状の試験片によるものがある。
図２０に示す例は、十字状の試験片に直交二方向の荷重を図の矢印方向に加えて、直交二方向の垂直応力を発生させる方法である。この方法については、本発明者らによる「Kuwabara, T., Ikeda, S. and Kuroda, T.: Measurement and Analysis of Differential Work Hardening in Cold-Rolled Steel Sheet under Biaxial Tension, J. Material Process. Technol., 80/81(1998), 517-523.」に詳述されているため、ここでの説明は省略する。ちなみに、本試験方法はＩＳＯ１６８４２として２０１４年に国際規格として登録され、現時点で２０２５年までの登録継続が承認されている。
一方、図２１に示す例は、円管状の試験片に内圧Ｐと軸力Ｔを加えて、円管試験片の中央部に直交二方向の垂直応力を発生させる方法である。なお、この方法についても、本発明者らによる「桑原利彦、成原浩二、吉田健吾、高橋 進：軸力と内圧を受ける5000系アルミニウム合金管の塑性変形特性の測定と解析，塑性と加工，44-506 (2003),281-286．」に詳述されているため、ここでの説明は省略する。
これらの２種類の何れの材料試験方法においても、専用のサーボ制御試験機を用いて直交二方向の応力－ひずみ曲線を測定し、そのデータに基づいて材料モデルを決定する。この際、何れの材料試験方法においても、最低でも９個の試験片を作成し（試験の信頼性を高めるために通常は１８個の試験片を用いる）、一例として図２２に示すように、それぞれに異なる応力比で線形応力経路を負荷する必要があり、試験片に適した材料モデルを同定するのに多くの労力を要する、という問題点があった。
なお、特許第５８３８１６５号公報に開示されている技術においても、この問題点については考慮されていないため、当該問題点については無力である。
本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、直線的な応力経路を用いる場合に比較して、より簡易に試験片に適した材料モデルを同定することができる応力試験装置、材料モデル同定処理装置、材料モデル同定処理ネットワークシステム、材料モデル同定処理方法及び材料モデル同定処理プログラムを提供することを目的とする。
本開示の第１態様は、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部と、前記負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部と、前記試験片が設けられて、前記負荷部による前記応力経路の負荷の対象とされ、かつ、前記取得部による前記測定値の取得の対象とされる材料試験装置と、を備えた応力試験装置である。
本開示の第２態様は、第１態様の応力試験装置において、前記非直線的な応力経路は、階段状の応力経路、曲線状の応力経路、及び三角波状の応力経路の少なくとも１つである。
本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様の応力試験装置において、前記試験片は、円管状の試験片又は十字状の試験片である。
本開示の第４態様は、第３態様の応力試験装置において、前記試験片は、円管状の試験片である。
本開示の第５態様は、第４態様の応力試験装置において、前記負荷部は、二軸バルジ試験装置を用いて前記試験片に前記非直線的な応力経路を負荷し、前記取得部は、前記二軸バルジ試験装置から前記測定値を取得する。
本開示の第６態様は、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部と、前記負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部と、前記取得部によって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する提示部と、を備えた材料モデル同定処理装置である。
本開示の第７態様は、第６態様の材料モデル同定処理装置において、前記取得部によって取得された測定値と、前記予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差が最も小さい材料モデルを前記試験片に最も適した材料モデルとして同定する同定部、を更に備え、前記提示部は、前記差に関する情報として、前記同定部により同定された材料モデルを示す情報を提示する。
本開示の第８態様は、第６態様又は第７態様の材料モデル同定処理装置において、前記提示部は、前記差に関する情報として、当該差そのものを視認可能に提示する。
本開示の第９態様は、第６態様～第８態様の何れか１態様の材料モデル同定処理装置において、前記非直線的な応力経路は、階段状の応力経路、曲線状の応力経路、及び三角波状の応力経路の少なくとも１つである。
本開示の第１０態様は、第６態様～第９態様の何れか１態様の材料モデル同定処理装置において、前記試験片は、円管状の試験片又は十字状の試験片である。
本開示の第１１態様は、第１０態様の材料モデル同定処理装置において、前記試験片は、円管状の試験片である。
本開示の第１２態様は、第１１態様の材料モデル同定処理装置において、前記負荷部は、二軸バルジ試験装置を用いて前記試験片に前記非直線的な応力経路を負荷し、前記取得部は、前記二軸バルジ試験装置から前記測定値を取得する。
本開示の第１３態様は、第６態様～第１２態様の何れか１態様の材料モデル同定処理装置において、前記変形挙動は、基準塑性ひずみと応力角との関係を示す曲線である。
本開示の第１４態様は、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部、前記負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部、及び前記取得部によって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する提示部を備えた材料モデル同定処理装置と、前記予め定められた複数の材料モデルを示す情報を記憶した情報蓄積装置と、前記試験片が設けられて、前記負荷部による前記応力経路の負荷の対象とされ、かつ、前記取得部による前記測定値の取得の対象とされる材料試験装置と、を有する材料モデル同定処理ネットワークシステムである。
本開示の第１５態様は、第１４態様の材料モデル同定処理ネットワークシステムにおいて、前記材料モデル同定処理装置は、前記取得部によって取得された測定値と、前記予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差が最も小さい材料モデルを前記試験片に最も適した材料モデルとして同定する同定部、を更に備え、前記材料モデル同定処理装置の前記提示部は、前記差に関する情報として、前記同定部により同定された材料モデルを示す情報を提示する。
本開示の第１６態様は、第１４態様又は第１５態様の材料モデル同定処理ネットワークシステムにおいて、前記材料モデル同定処理装置の前記提示部は、前記差に関する情報として、当該差そのものを視認可能に提示する。
本開示の第１７態様は、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、前記非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する、材料モデル同定処理方法である。
本開示の第１８態様は、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、前記非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する、処理をコンピュータに実行させるための材料モデル同定処理プログラムである。
本開示によれば、直線的な応力経路を用いる場合に比較して、より簡易に試験片に適した材料モデルを同定することができる。
以下、図面を参照して、本開示の技術の実施形態の例を詳細に説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
［第１実施形態］
本実施形態では、本開示の技術における材料モデル同定処理装置を汎用のパーソナルコンピュータに適用した場合について説明する。但し、本開示の技術の材料モデル同定処理装置の適用対象は汎用のパーソナルコンピュータに限るものではない。例えば、専用のコンピュータは勿論のこと、スマートフォン、タブレット端末、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の携帯型の情報処理装置にも、本開示の技術の材料モデル同定処理装置を適用することができる。
本実施形態では、本開示の技術における材料モデル同定処理装置を汎用のパーソナルコンピュータに適用した場合について説明する。但し、本開示の技術の材料モデル同定処理装置の適用対象は汎用のパーソナルコンピュータに限るものではない。例えば、専用のコンピュータは勿論のこと、スマートフォン、タブレット端末、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の携帯型の情報処理装置にも、本開示の技術の材料モデル同定処理装置を適用することができる。
まず、図１、図２を参照して、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、一時記憶領域としてのメモリ１２、不揮発性の記憶部１３、及びキーボードとマウス等の入力部１４を備えている。また、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０は、液晶ディスプレイ等の表示部１５、媒体読み書き装置（Ｒ／Ｗ）１６、及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１８を備えている。ＣＰＵ１１、メモリ１２、記憶部１３、入力部１４、表示部１５、媒体読み書き装置１６、及び通信Ｉ／Ｆ部１８はバスＢを介して互いに接続されている。媒体読み書き装置１６は、記録媒体１７に書き込まれている情報の読み出し及び記録媒体１７への情報の書き込みを行う。
一方、記憶部１３はＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等によって実現される。記憶媒体としての記憶部１３には、材料モデル同定処理プログラム１３Ａが記憶されている。材料モデル同定処理プログラム１３Ａは、当該プログラム１３Ａが書き込まれた記録媒体１７が媒体読み書き装置１６にセットされ、媒体読み書き装置１６が記録媒体１７からの当該プログラム１３Ａの読み出しを行うことで、記憶部１３へ記憶（インストール）される。ＣＰＵ１１は、材料モデル同定処理プログラム１３Ａを記憶部１３から読み出してメモリ１２に展開し、材料モデル同定処理プログラム１３Ａが有するプロセスを順次実行する。
このように、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０では、材料モデル同定処理プログラム１３Ａを、記録媒体１７を介して材料モデル同定処理装置１０にインストールしているが、これに限るものではない。例えば、通信Ｉ／Ｆ部１８を介してダウンロードすることにより、材料モデル同定処理プログラム１３Ａを材料モデル同定処理装置１０にインストールする形態としてもよい。
また、記憶部１３には、応力経路データベース１３Ｂ及び材料モデルデータベース１３Ｃが記憶される。応力経路データベース１３Ｂ及び材料モデルデータベース１３Ｃについては、詳細を後述する。
また、通信Ｉ／Ｆ部１８には、試験片に対する材料試験を行う材料試験装置２０が接続されている。材料モデル同定処理装置１０は、材料試験装置２０の作動を制御することができると共に、材料試験装置２０による測定値を取得することができる。材料試験装置２０についても、詳細を後述する。
次に、図２を参照して、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の機能的な構成について説明する。図２に示すように、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０は、負荷部１１Ａ、取得部１１Ｂ、同定部１１Ｃ、及び提示部１１Ｄを含む。材料モデル同定処理装置１０のＣＰＵ１１が材料モデル同定処理プログラム１３Ａを実行することで、負荷部１１Ａ、取得部１１Ｂ、同定部１１Ｃ、及び提示部１１Ｄとして機能する。なお、負荷部１１Ａ、取得部１１Ｂ、及び材料試験装置２０を含む応力試験装置１０Ａの形態としてもよい。
本実施形態に係る負荷部１１Ａは、材料モデルの同定の対象とする、後述する試験片５０（図３、図４も参照。）に対して非直線的な応力経路を負荷する。負荷部１１Ａは、負荷経路作成部及び計算値作成部として機能する。負荷経路作成部は、試験片５０に負荷する応力経路を作成する。計算値作成部は、この応力経路に対する各種材料モデルによる計算値（例えば、等塑性仕事面や塑性ひずみ速度の方向）を作成する。なお、本実施形態では、試験片５０として、円管状の試験片を適用しているが、これに限るものではない。例えば、一例として図２０に示した十字状の試験片を適用する形態としてもよい。また、本実施形態では、非直線的な応力経路として、階段状の応力経路、曲線状の応力経路、及び三角波状の応力経路の３種類の応力経路のうちの何れか１種類を選択的に適用する形態としているが、これに限るものではない。例えば、上記３種類の応力経路のうちの２種類、又は３種類を組み合わせた応力経路を適用する形態としてもよい。即ち、応力経路としては、非直線状のものの全て、換言すれば、複数の線分からなる応力経路、曲線状の応力経路、及びそれらを組み合わせた応力経路を適用することができる。
また、本実施形態に係る取得部１１Ｂは、負荷部１１Ａによる非直線的な応力経路の負荷に応じた試験片５０の変形挙動を示す測定値を取得する。なお、本実施形態では、上記変形挙動を示す情報として、一例として後述する図８に示す基準塑性ひずみε０
ｐと応力角φとの関係を示す曲線を適用しているが、これに限るものではない。例えば、基準塑性ひずみε０
ｐの増加に伴う、材料モデルによる降伏曲面の計算値と実験値（等塑性仕事面）との相対誤差の変化を、上記変形挙動を示す情報として適用する形態としてもよい。
また、本実施形態に係る提示部１１Ｄは、取得部１１Ｂによって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する。なお、本実施形態では、上記差として、所定の刻み幅（一例として、０．００１）毎の基準塑性ひずみε０
ｐの値における測定値と計算値との差分の合計値を適用しているが、これに限るものではない。例えば、測定値が示す曲線と、計算値が示す曲線とのパターン・マッチングを行うことにより類似度を導出し、当該類似度の逆数を上記差として適用する形態としてもよい。
ここで、本実施形態に係る同定部１１Ｃは、上記差が最も小さい材料モデルを試験片５０に最も適した材料モデルとして同定する。なお、上記差に関する値として上述した類似度を導出する場合、当該類似度が最も大きい材料モデルを、試験片５０に最も適した材料モデルとして同定する形態としてもよい。
そして、本実施形態に係る提示部１１Ｄは、上記差に関する情報として、同定部１１Ｃにより同定された材料モデルを示す情報を提示する。なお、本実施形態では、上記材料モデルを示す情報として、当該材料モデルに予め付与された、後述するモデルＩＤを適用しているが、これに限るものではない。当該材料モデルを特定することができる情報であれば如何なる情報も上記材料モデルを示す情報として適用することができることは言うまでもない。
次に、図３を参照して、本実施形態に係る材料試験装置２０の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る材料試験装置２０の構成の一例を示す正面図である。
図３に示すように、本実施形態に係る材料試験装置２０は、円管状の試験片５０に対して軸方向の軸力Ｔと、径方向の内圧Ｐとを独立して与える二軸バルジ試験装置として構成されている。本実施形態に係る材料試験装置２０は、本体２２と、一対の駆動部３０及び駆動部３２と、圧力調整部３４と、一対のカメラ３８及びカメラ４０と、これらを制御するコントローラ２４と、を有する。
一対の駆動部３０及び駆動部３２はそれぞれ、試験片５０の軸方向端部を把持する把持部２６及び把持部２８を有する。把持部２６及び把持部２８が試験片５０の軸方向端部を把持した状態で、一対の駆動部３０及び駆動部３２が軸方向に移動することで張力または圧縮力としての軸力Ｔを試験片５０に与える。
圧力調整部３４は、駆動部３２に設けられた流路３６を介して試験片５０の中空部５２に連結する。圧力調整部３４には油などの流体が収容されている。圧力調整部３４が流路３６を介して試験片５０の中空部５２に連結した状態で、流体を加圧することにより、中空部５２の内壁に径方向の内圧Ｐを与える。
一対のカメラ３８及びカメラ４０は、互いに異なる方向から試験片５０の表面の予め定められた領域を撮像する。この場合に、試験片５０の当該領域には白地に黒インクが噴霧された模様が形成されている。この模様をカメラ３８及びカメラ４０で撮像して、模様に含まれるそれぞれの黒点の位置の変化を観察することにより、試験片５０の当該領域が軸方向および周方向にどれくらい変形しているかを検出することができる。この場合に、一対のカメラ３８及びカメラ４０によって互いに異なる方向から撮像するので、立体視の原理により、その変形を三次元的に検出することができる。
図４は、本実施形態に係る試験片５０が材料試験装置２０によって変形した状態の一例を示す斜視図である。以下、試験片５０に生じた軸方向の応力をσｘ、ひずみをεｘ、周方向の応力をσｙ、ひずみをεｙと各々表記する。
軸力Ｔと内圧Ｐとは独立して制御することができるが、これらにより試験片５０は軸方向および周方向について刻々と変形するから、その時点での外形状と、軸力Ｔ及び内圧Ｐから、応力σｘ、σｙ、ひずみεｘ、εｙが算出される。コントローラ２４は、応力σｘ、σｙ、ひずみεｘ、εｙを算出して、軸力Ｔおよび内圧Ｐをフィードバックしてサーボ制御する。
コントローラ２４は、材料モデル同定処理装置１０から受信した指令値に応じた応力経路を試験片５０に負荷しつつ、予め定められた複数の基準塑性ひずみε０
ｐにそれぞれ達したときの応力σｘ、σｙから得られる応力角φを、基準塑性ひずみε０
ｐに対応付けて材料モデル同定処理装置１０に出力する。
なお、材料試験装置２０については、本発明の発明者らによる特開２０１６－１５０９２号公報にも詳述されているため、これ以上の説明は省略する。
次に、図５を参照して、本実施形態に係る応力経路データベース１３Ｂについて説明する。図５は、本実施形態に係る応力経路データベース１３Ｂの構成の一例を示す模式図である。
図５に示すように、本実施形態に係る応力経路データベース１３Ｂは、予め定められた種類毎で、かつ、ユーザによって選択可能とされた応力経路の各々を示す情報を記憶するためのものである。図５に示すように、本実施形態に係る応力経路データベース１３Ｂは、応力経路ＩＤ（Identification）、及び応力経路の各情報が関連付けられて記憶されている。
上記応力経路ＩＤは、対応する応力経路を個別に識別するために、応力経路の各々毎に異なるものとして予め付与されたものである。また、上記応力経路は、対応する応力経路そのものを示す情報である。なお、図５に示す例では、応力経路ＩＤとして「Ｓ００１」が付与された応力経路が階段状の応力経路である場合について例示されている。
次に、図６を参照して、本実施形態に係る材料モデルデータベース１３Ｃについて説明する。図６は、本実施形態に係る材料モデルデータベース１３Ｃの構成の一例を示す模式図である。
図６に示すように、本実施形態に係る材料モデルデータベース１３Ｃは、予め定められた種類毎で、かつ、後述する材料モデル同定処理（図１０も参照。）において適用可能とされた材料モデルの各々を示す情報を記憶するためのものである。図６に示すように、本実施形態に係る材料モデルデータベース１３Ｃは、モデルＩＤ、及び材料モデルの各情報が関連付けられて記憶されている。
上記モデルＩＤは、対応する材料モデルを個別に識別するために、材料モデルの各々毎に異なるものとして予め付与されたものである。また、上記材料モデルは、対応する材料モデルそのものを示す情報である。なお、図６に示す例では、モデルＩＤとして「Ｍ００１」が付与された材料モデルが材料モデル１である場合について例示されている。
ここで、図７～図９Ａを参照して、本実施形態に係る、後述する材料モデル同定処理における材料モデルの同定方法の原理について説明する。図７は、本実施形態に係る応力経路の指令値及び測定値の例を示すグラフである。また、図８は、図７に示した応力経路に対する試験片の変形挙動の測定値と各種材料モデルによる計算値との比較結果の例を示すグラフである。更に、図９Ａは、本実施形態に係る従来の二軸バルジ試験方法により測定された等塑性仕事面の測定点と各種材料モデルにより計算された降伏曲線の比較結果の例を示すグラフである。
本発明の発明者らは、二軸バルジ試験装置を用いて、軟鋼板により円管状に形成された２種類の試験片に対して階段状の応力経路を負荷する試験を行った。なお、この試験に先立ち、本発明の発明者らは、材料モデルとして、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ、ｒ－Ｈｉｌｌ’４８、Ｙｌｄ２０００－２ｄの３種類の材料モデルを用意した。
この試験の結果、一例として図７に示すように、２種類の試験片（図７では、「Ｅｘｐ．１」、「Ｅｘｐ．２」と表記。）ともに、指令値（図７では、「Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ」と表記。）に対して計測値が高精度で追従していることが確認された。
また、発明者らは、この試験において、負荷した応力経路に対する試験片の変形挙動を示す、基準塑性ひずみε０
ｐと応力角φとの関係を示す曲線（上述した「測定値」に相当し、以下、「測定値」という。）を取得した。図８に示すグラフは、取得した一方の試験片（Ｅｘｐ．１）の測定値と、上記３種類の材料モデルによる計算値とを重ねて示したものである。
図８に示すように、この場合、試験片（Ｅｘｐ．１）の測定値に対して、Ｙｌｄ２０００－２ｄの計算値がほぼ一致しており、試験片（Ｅｘｐ．１）に適した材料モデルはＹｌｄ２０００－２ｄであると同定された。
一方、図９Ａに示すように、従来の二軸バルジ試験方法で得られたＹｌｄ２０００－２ｄの降伏曲線が、試験片（Ｅｘｐ．１）に対する計測値にほぼ一致していることから、試験片（Ｅｘｐ．１）に適した材料モデルはＹｌｄ２０００－２ｄであることが確認された。
この結果は、図８を参照して示した材料モデルの同定結果と整合していることから、本発明の発明者らによる材料モデルの同定方法の妥当性が立証された。なお、以上の妥当性については、１種類の試験片のみならず、他の種類の試験片についても同様であることが本発明の発明者らによって得られている。また、後述するように、試験片に負荷する応力経路の形状も、階段状のみならず、三角波状の応力経路についても同様の結果（図１７、図１８参照。）が得られている。更に、対象とする材料としても、鋼材のみならず、アルミニウム等の他の種類の金属においても同様に適用可能であると考えられる。
図９Ｂは、σｘ－σｙ応力空間における、材料モデルによる降伏曲線の計算値（実線）と実験値（等塑性仕事面）とを示す模式図である。なお、図９Ｂにおいて、δは原点から実験値（等塑性仕事面）までの距離を表し、δ’は原点から降伏曲面の計算値（実線）までの距離を表す。
一方、図９Ｃは、基準塑性ひずみε０
ｐの増加に伴う、材料モデルＹｌｄ２０００－２ｄによる降伏曲面の計算値と実験値（等塑性仕事面）との相対誤差の変化を示すグラフである。なお、図９Ｃにおける実線は非線形応力経路から同定された等塑性仕事面との相対誤差を示す曲線であり、破線は直線応力経路から同定された等塑性仕事面との相対誤差を示す曲線である。図９Ｃに示すように、どちらの応力経路においても計算値との相対誤差は２％未満であり、材料モデルの同定精度は同等であることがわかる。
従来の直線的な応力経路を負荷して材料モデルを同定する方法では、一例として図２２を参照して説明したように、最低でも９個の試験片に対して、それぞれ異なる応力比で応力経路を負荷する必要があった。これは、１回の線形の応力経路の負荷では、材料モデルを同定するための物理量が１点のみしか得られないためである。これに対し、本実施形態に係る材料モデルの同定方法では、１回の非線形の応力経路の負荷により、材料モデルを同定するための物理量を面として多数得ることができる。このため、この同定方法では、１個の試験片に対する一度の測定のみでも、当該試験片に適した材料モデルを精度よく同定することができる。
次に、図１０～図１２を参照して、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の作用を説明する。図１０は、本実施形態に係る材料モデル同定処理の一例を示すフローチャートである。また、図１１は、本実施形態に係る材料モデル同定処理の実行時において表示される応力経路選択画面の構成の一例を示す正面図である。更に、図１２は、本実施形態に係る材料モデル同定処理の実行時において表示される同定結果提示画面の構成の一例を示す正面図である。
材料モデル同定処理装置１０のＣＰＵ１１が材料モデル同定処理プログラム１３Ａを実行することによって、図１０に示す材料モデル同定処理が実行される。図１０に示す材料モデル同定処理は、ユーザにより、材料モデル同定処理プログラム１３Ａの実行を開始する指示入力が入力部１４を介して行われた場合に実行される。なお、錯綜を回避するため、以下では、応力経路データベース１３Ｂ及び材料モデルデータベース１３Ｃが既に構築済みである場合について説明する。また、ここでは、試験片５０が材料試験装置２０の所定の測定位置に、一例として図３に示した状態で設けられている場合について説明する。
図１０のステップ１００で、ＣＰＵ１１は、予め定められた構成とされた応力経路選択画面を表示するように表示部１５を制御し、ステップ１０２で、ＣＰＵ１１は、所定情報が入力されるまで待機する。
図１１に示すように、本実施形態に係る応力経路選択画面では、応力経路の選択を促すメッセージが表示される。また、本実施形態に係る応力経路選択画面では、予め定められた複数種類の応力経路の中から、今回の材料モデル同定処理で適用する応力経路を選択する際に指定される指定枠１５Ａが、応力経路の種類（形状）を示す情報と共に表示される。
一例として図１１に示す応力経路選択画面が表示部１５に表示されると、ユーザは、入力部１４を用いて、適用する応力経路に対応する指定枠１５Ａを指定する。ユーザによって何れかの指定枠１５Ａが指定されると、ステップ１０２が肯定判定となってステップ１０４に移行する。
ステップ１０４で、ＣＰＵ１１は、ユーザによって指定された応力経路を示す情報（以下、「適用応力経路」という。）を応力経路データベース１３Ｂから読み出す。ステップ１０６で、ＣＰＵ１１は、適用応力経路の試験片５０への負荷を開始する指示情報を、当該適用応力経路を示す情報（上述した「指令値」に相当。）と共に材料試験装置２０に送信する。この指示情報を受信すると、材料試験装置２０のコントローラ２４は、受信した情報が示す適用応力経路の試験片５０への負荷を開始すると共に、この負荷に応じて測定される、上述した測定値を示す情報の材料モデル同定処理装置１０への送信を開始する。
そこで、ステップ１０８で、ＣＰＵ１１は、材料試験装置２０から受信した情報が示す測定値の、所定期間（本実施形態では、０．１秒）毎の記憶部１３への記憶を開始する。ステップ１１０で、ＣＰＵ１１は、材料試験装置２０による測定期間として予め定められた期間（本実施形態では、１０分間）が経過するまで待機する。
ステップ１１２で、ＣＰＵ１１は、ステップ１０８の処理によって開始した測定値の記憶部１３への記憶を終了する。ステップ１１４で、ＣＰＵ１１は、ステップ１０６の処理によって開始した適用応力経路の試験片５０への負荷を終了する指示情報を材料試験装置２０に送信する。この指示情報を受信すると、材料試験装置２０のコントローラ２４は、適用応力経路の試験片５０への負荷を終了し、上記測定値を示す情報の材料モデル同定処理装置１０への送信も終了する。
ステップ１１６で、ＣＰＵ１１は、以上の処理によって記憶した測定値を記憶部１３から読み出す。ステップ１１８で、ＣＰＵ１１は、読み出した測定値と、材料モデルデータベース１３Ｃに記憶されている複数の材料モデルのうちの何れか１つ（以下、「対象材料モデル」という。）による計算値との差を上述したように導出する。そして、ＣＰＵ１１は、導出した差を対象材料モデルと関連付けて記憶部１３に記憶する。
ステップ１２０で、ＣＰＵ１１は、材料モデルデータベース１３Ｃに記憶されている複数の材料モデルの全てについてステップ１１８の処理が終了したか否かを判定し、否定判定となった場合はステップ１１８に戻る一方、肯定判定となった場合はステップ１２２に移行する。なお、ステップ１１８～ステップ１２０の処理を繰り返し実行する際に、ＣＰＵ１１は、それまでに対象としなかった材料モデルを対象材料モデルとして適用する。以上の処理により、予め用意された全ての材料モデルについて上記差が導出されて記憶部１３に記憶される。
ステップ１２２で、ＣＰＵ１１は、予め用意された材料モデルにおける、記憶部１３に記憶された差が最も小さい材料モデル（以下、「同定材料モデル」という。）が、試験片５０に最も適した材料モデルであるとして同定する。
ステップ１２４で、ＣＰＵ１１は、予め定められた構成とされた同定結果提示画面を表示するように表示部１５を制御し、ステップ１２６で、ＣＰＵ１１は、所定情報が入力されるまで待機する。
図１２に示すように、本実施形態に係る同定結果提示画面では、同定材料モデルを示す情報（図１２に示す例では、材料モデルＩＤ）が表示される。従って、ユーザは、同定結果提示画面を参照することで、同定された材料モデルを把握することができる。
一例として図１２に示す同定結果提示画面が表示部１５に表示されると、ユーザは、表示された同定材料モデルを確認した後、入力部１４を用いて、終了ボタン１５Ｅを指定する。ユーザによって終了ボタン１５Ｅが指定されると、ステップ１２６が肯定判定となって本材料モデル同定処理が終了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、これに応じた試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示している。従って、一度の測定のみによって材料モデルを同定することができる結果、直線的な応力経路を用いる場合に比較して、より簡易に試験片に適した材料モデルを同定することができる。
また、本実施形態によれば、取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差が最も小さい材料モデルを試験片に最も適した材料モデルとして同定し、上記差に関する情報として、同定した材料モデルを示す情報を提示している。従って、試験片に最も適した材料モデルをコンピュータが同定しない場合に比較して、より簡易に材料モデルを同定することができる。
また、本実施形態によれば、非直線的な応力経路を、階段状の応力経路、曲線状の応力経路、及び三角波状の応力経路の何れか１つとしている。従って、適用した応力経路の種類に応じて材料モデルを適宜同定することができる。
また、本実施形態によれば、試験片として、円管状の試験片を適用している。従って、試験片として十字状の試験片を適用する場合に比較して、より広範囲な応力の材料試験を行うことができる。
また、本実施形態によれば、二軸バルジ試験装置を用いて試験片に非直線的な応力経路を負荷し、二軸バルジ試験装置から測定値を取得するものとしている。従って、一軸のみによる材料試験装置を用いる場合に比較して、より高精度に材料試験を行うことができる。
更に、本実施形態によれば、変形挙動として、基準塑性ひずみと応力角との関係を示す曲線を適用している。従って、実験により測定された基準塑性ひずみと応力角との関係曲線と、仮定した材料モデルによる基準塑性ひずみと応力角との計算曲線と、を比較することにより、両者の差異が可視化され、仮定した材料モデルの適否が容易に判断できる。
なお、本実施形態では、同定された材料モデルを表示部による表示により提示する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、マイク等の音声出力部による音声により、同定された材料モデルを提示する形態としてもよいし、プリンタ等の画像形成装置による印刷により、同定された材料モデルを提示する形態としてもよい。
［第２実施形態］
第１実施形態では、測定値と計算値との差が最も小さい材料モデルを試験片に最も適した材料モデルとして自動的に同定する場合の形態例について説明した。本第２実施形態では、測定値と計算値との差そのものを視認可能に提示する場合の形態例について説明する。
第１実施形態では、測定値と計算値との差が最も小さい材料モデルを試験片に最も適した材料モデルとして自動的に同定する場合の形態例について説明した。本第２実施形態では、測定値と計算値との差そのものを視認可能に提示する場合の形態例について説明する。
本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０のハードウェア構成は第１実施形態の材料モデル同定処理装置１０と同様であるので、以下では、まず、図１３を参照して、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の機能的な構成について説明する。図１３は、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。なお、図１３における図２と同一の構成要素には図２と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
図１３に示すように、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０は、同定部１１Ｃがない点、及び提示部１１Ｄが当該提示部１１Ｄとは異なる処理を実行する提示部１１Ｅとされている点のみが第１実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０と相違している。
即ち、本実施形態に係る提示部１１Ｅは、上述した測定値と計算値との差に関する情報として、当該差そのものを視認可能に提示する点が、第１実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の提示部１１Ｄと異なっている。
なお、本実施形態に係る材料試験装置２０、応力経路データベース１３Ｂ、及び材料モデルデータベース１３Ｃの構成は第１実施形態に係るもの（図３～図６参照。）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
次に、図１４～図１５を参照して、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０の作用を説明する。図１４は、本実施形態に係る材料モデル同定処理の一例を示すフローチャートである。また、図１５は、本実施形態に係る材料モデル同定処理の実行時において表示される材料モデル同定支援画面の構成の一例を示す正面図である。なお、図１４における図１０と同一の処理を実行するステップには図１０と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。
図１４に示すように、本実施形態に係る材料モデル同定処理は、ステップ１１８～ステップ１２６の処理に代えて、ステップ１３０～ステップ１３２の処理が実行される点のみが第１実施形態に係る材料モデル同定処理と相違している。
即ち、ステップ１３０で、ＣＰＵ１１は、それまでの処理によって得られた測定値、及び材料モデルデータベース１３Ｃに記憶されている複数の材料モデルによる計算値を用いて、予め定められた構成とされた材料モデル同定支援画面を表示するように表示部１５を制御する。そして、ステップ１３２で、ＣＰＵ１１は、所定情報が入力されるまで待機する。
図１５に示すように、本実施形態に係る材料モデル同定支援画面では、上記測定値と、予め用意された複数の材料モデルによる計算値とが、同一のレンジで重ね合わされた状態で、一例として図８に示したグラフと同様に視認可能に表示される。従って、ユーザは、材料モデル同定支援画面を参照することで、試験片５０及び各材料モデルによる変形挙動の状態を視覚的に比較することができる結果、独自の判断で試験片５０に適した材料モデルを同定することができる。
一例として図１５に示す材料モデル同定支援画面が表示部１５に表示されると、ユーザは、試験片５０及び各材料モデルによる変形挙動の状態を把握した後、入力部１４を用いて終了ボタン１５Ｅを指定する。ユーザによって終了ボタン１５Ｅが指定されると、ステップ１３２が肯定判定となって本材料モデル同定処理が終了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、上記差に関する情報として、当該差そのものを視認可能に提示している。従って、ユーザによる判断によって、試験片に適した材料モデルを同定することができる。
［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では、材料モデル同定処理装置１０の単体で材料モデルの同定に関する処理を行う場合の形態例について説明した。本実施形態では、材料モデル同定処理装置１０を含む複数の装置を用いて材料モデルの同定に関する処理を行う場合の形態例について説明する。
第１実施形態及び第２実施形態では、材料モデル同定処理装置１０の単体で材料モデルの同定に関する処理を行う場合の形態例について説明した。本実施形態では、材料モデル同定処理装置１０を含む複数の装置を用いて材料モデルの同定に関する処理を行う場合の形態例について説明する。
図１６には、本実施形態に係る材料モデル同定処理ネットワークシステム９０のハードウェア構成の一例を示すブロック図が示されている。
図１６に示すように、本実施形態に係る材料モデル同定処理ネットワークシステム９０は、ネットワーク８０に各々アクセス可能とされた、材料モデル同定処理装置１０、材料試験装置２０、及び情報蓄積装置７０を含む。なお、情報蓄積装置７０の例としては、パーソナルコンピュータ及びサーバコンピュータ等の情報処理装置が挙げられる。また、ネットワーク８０の例としては、インターネット、イントラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、電話回線網等の有線及び無線の各種ネットワークが挙げられる。また、本実施形態では、情報蓄積装置７０が、材料モデル同定処理装置１０及び材料試験装置２０とは異なる場所に設けられたクラウドサーバとして設けられているが、これに限るものではない。例えば、材料モデル同定処理装置１０及び材料試験装置２０と同様の場所に情報蓄積装置７０を設ける形態としてもよいし、材料モデル同定処理装置１０、材料試験装置２０、及び情報蓄積装置７０が、何れも異なる遠隔地に設けられている形態としてもよい。
本実施形態に係る材料試験装置２０は、上記第１、第２実施形態と同様のものとされている。また、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０も、上記第１、第２実施形態と同様のものとされている。但し、本実施形態に係る材料モデル同定処理ネットワークシステム９０では、材料モデルデータベース１３Ｃが材料モデル同定処理装置１０には記憶されておらず、情報蓄積装置７０の記憶部７３に記憶されている点のみが上記各実施形態とは異なっている。
従って、本実施形態に係る材料モデル同定処理装置１０にて材料モデル同定処理プログラム１３Ａにより実行される材料モデル同定処理（図１０、図１４参照。）では、材料モデルデータベース１３Ｃへのアクセスを行う際に、情報蓄積装置７０にアクセスすることになる。
以上説明したように、本実施形態によれば、材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部１１Ａ、負荷部１１Ａによる非直線的な応力経路の負荷に応じた試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部１１Ｂ、及び取得部１１Ｂによって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する提示部１１Ｄ（又は提示部１１Ｅ）を備えた材料モデル同定処理装置１０と、上記予め定められた複数の材料モデルを示す情報を記憶した情報蓄積装置７０と、試験片が設けられて、応力経路の負荷の対象とされ、かつ、測定値の取得の対象とされる材料試験装置２０と、を備えている。従って、本実施形態においても、直線的な応力経路を用いる場合に比較して、より簡易に試験片に適した材料モデルを同定することができる。
なお、上記各実施形態では、応力経路として、一例として図７に示した階段状のもののみを図示していたが、上述した三角波状の応力経路の一例を図１７に示す。この場合の応力経路に対する試験片の変形挙動の測定値と各種材料モデルによる計算値との比較結果は図１８に示すものとなる。図１８に示すように、図１７に示す三角波状の応力経路を適用した場合においても上記各実施形態と同様に、試験片（Ｅｘｐ．１）の測定値に対して、Ｙｌｄ２０００－２ｄの計算値がほぼ一致している。このため、この場合においても、試験片（Ｅｘｐ．１）に適した材料モデルはＹｌｄ２０００－２ｄであると同定される。
また、上述した曲線状の応力経路の一例を図１９に示す。図１９に示すように、ここでいう曲線状は特に規則性を有するものでなくてもよく、要は、非直線状のものであれば、如何なるものも応力経路として適用することができる。
また、上記各実施形態において、例えば、負荷部１１Ａ、取得部１１Ｂ、同定部１１Ｃ、提示部１１Ｄ、及び提示部１１Ｅの各処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、前述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせや、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。
処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアント及びサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip：SoC）等に代表されるように、処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）を用いることができる。
２０２１年２月２５日に出願された日本国特許出願２０２１－０２８６７２号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
上記実施形態は、プログラムを記憶した非一時的記憶媒体の形態としてもよい。非一時的記憶媒体の例としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、光磁気ディスク、ＨＤＤ、ＤＶＤ-ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。
以上の実施形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記項１）
材料モデル同定処理を実行するようにコンピュータによって実行可能なプログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、
前記材料モデル同定処理は、
材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、
前記非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、
取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する
非一時的記憶媒体。
（付記項１）
材料モデル同定処理を実行するようにコンピュータによって実行可能なプログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、
前記材料モデル同定処理は、
材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、
前記非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、
取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する
非一時的記憶媒体。
Claims (18)
- 材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部と、
前記負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部と、
前記試験片が設けられて、前記負荷部による前記応力経路の負荷の対象とされ、かつ、前記取得部による前記測定値の取得の対象とされる材料試験装置と、
を備えた応力試験装置。 - 前記非直線的な応力経路は、階段状の応力経路、曲線状の応力経路、及び三角波状の応力経路の少なくとも１つである、
請求項１に記載の応力試験装置。 - 前記試験片は、円管状の試験片又は十字状の試験片である、
請求項１又は請求項２に記載の応力試験装置。 - 前記試験片は、円管状の試験片である、
請求項３に記載の応力試験装置。 - 前記負荷部は、二軸バルジ試験装置を用いて前記試験片に前記非直線的な応力経路を負荷し、
前記取得部は、前記二軸バルジ試験装置から前記測定値を取得する、
請求項４に記載の応力試験装置。 - 材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部と、
前記負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する提示部と、
を備えた材料モデル同定処理装置。 - 前記取得部によって取得された測定値と、前記予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差が最も小さい材料モデルを前記試験片に最も適した材料モデルとして同定する同定部、を更に備え、
前記提示部は、前記差に関する情報として、前記同定部により同定された材料モデルを示す情報を提示する、
請求項６に記載の材料モデル同定処理装置。 - 前記提示部は、前記差に関する情報として、当該差そのものを視認可能に提示する、
請求項６又は請求項７に記載の材料モデル同定処理装置。 - 前記非直線的な応力経路は、階段状の応力経路、曲線状の応力経路、及び三角波状の応力経路の少なくとも１つである、
請求項６～請求項８の何れか１項に記載の材料モデル同定処理装置。 - 前記試験片は、円管状の試験片又は十字状の試験片である、
請求項６～請求項９の何れか１項に記載の材料モデル同定処理装置。 - 前記試験片は、円管状の試験片である、
請求項１０に記載の材料モデル同定処理装置。 - 前記負荷部は、二軸バルジ試験装置を用いて前記試験片に前記非直線的な応力経路を負荷し、
前記取得部は、前記二軸バルジ試験装置から前記測定値を取得する、
請求項１１に記載の材料モデル同定処理装置。 - 前記変形挙動は、基準塑性ひずみと応力角との関係を示す曲線である、
請求項６～請求項１２の何れか１項に記載の材料モデル同定処理装置。 - 材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷する負荷部、前記負荷部による非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得する取得部、及び前記取得部によって取得された測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する提示部を備えた材料モデル同定処理装置と、
前記予め定められた複数の材料モデルを示す情報を記憶した情報蓄積装置と、
前記試験片が設けられて、前記負荷部による前記応力経路の負荷の対象とされ、かつ、前記取得部による前記測定値の取得の対象とされる材料試験装置と、
を有する材料モデル同定処理ネットワークシステム。 - 前記材料モデル同定処理装置は、
前記取得部によって取得された測定値と、前記予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差が最も小さい材料モデルを前記試験片に最も適した材料モデルとして同定する同定部、を更に備え、
前記材料モデル同定処理装置の前記提示部は、前記差に関する情報として、前記同定部により同定された材料モデルを示す情報を提示する、
請求項１４に記載の材料モデル同定処理ネットワークシステム。 - 前記材料モデル同定処理装置の前記提示部は、前記差に関する情報として、当該差そのものを視認可能に提示する、
請求項１４又は請求項１５に記載の材料モデル同定処理ネットワークシステム。 - 材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、
前記非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、
取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する、
材料モデル同定処理方法。 - 材料モデルの同定の対象とする試験片に対して非直線的な応力経路を負荷し、
前記非直線的な応力経路の負荷に応じた前記試験片の変形挙動を示す測定値を取得し、
取得した測定値と、予め定められた複数の材料モデルの各々による計算値との差に関する情報を提示する、
処理をコンピュータに実行させるための材料モデル同定処理プログラム。
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| JP2023502308A JPWO2022181401A1 (ja) | 2021-02-25 | 2022-02-15 |
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