金屬板的彎曲斷裂判定方法、程序及存儲介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及金屬板的彎曲斷裂預(yù)測方法、程序及存儲介質(zhì)。更詳細地講，本發(fā)明設(shè) 及在對汽車的車體部件進行沖壓加工的成型工序或者汽車的車體部件的碰撞變形過程中 用于對金屬板的彎曲斷裂的危險性進行判定的金屬板的彎曲斷裂判定方法、程序及存儲介 質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于碰撞安全性及輕型化的要求，高強度鋼板向汽車車體的應(yīng)用迅速地 發(fā)展。汽車車體所使用的高強度鋼板不增加板厚就能夠提高碰撞時的吸收能量并提高壓曲 強度。然而，伴隨著鋼板的高強度化，鋼板的延展性、彎曲性降低，因此沖壓成型時及碰撞變 形時鋼板可能會斷裂。為了判定沖壓成型時及碰撞變形時的鋼板的狀態(tài)，對基于有限元法 進行的高精度的鋼板的斷裂判定的需求越來越高。
[0003]為了評價成型性、碰撞性能評價時的相對于斷裂的富裕度，已知使用板厚減少率 或者成型極限線圖（化D，F(xiàn)ormingLimitDiagram)。
[0004] 圖1是表示從單軸變形到平面應(yīng)變變形、W及從平面應(yīng)變變形到等雙軸變形的應(yīng) 變場中的FLD的一個例子的圖。
[0005] 如該圖所示，F(xiàn)LD是表示給出斷裂極限的最大主應(yīng)變與最小主應(yīng)變之間的關(guān)系的 圖。簡單地說明實驗的FLD的測定方法。首先，通過液壓成型或者用剛體工具進行的鼓脹 成型，使通過蝕刻等而在表面描繪出圓圈狀或柵格狀圖形的金屬板斷裂。接著，根據(jù)斷裂后 的金屬板的表面的圖形的變形量，決定斷裂極限應(yīng)變。對金屬板施加負荷W使面內(nèi)的應(yīng)變 比變化，通過繪制各個應(yīng)變比下的斷裂極限應(yīng)變曲線而得到斷裂極限線。
[0006]此外，作為FLD的理論預(yù)測，已知化11的局部縮頸模型及Swift的擴散縮頸模型 的并用、Marciniak-Kuc巧nski法、Storen-化ce模型等。材料的延展性破壞在由于局部縮 頸而變形局部化的位置發(fā)生。若產(chǎn)生局部縮頸，則材料會在極短時間內(nèi)斷裂，因此，多數(shù)情 況下將斷裂極限視為與局部縮頸產(chǎn)生極限相同。因而，多數(shù)情況下將斷裂極限預(yù)測作為塑 性不穩(wěn)定現(xiàn)象的問題來對待。在特開2012-33039號公報所記載的W往的斷裂預(yù)測方法中， 對斷裂極限線與通過有限元法進行的模擬中得到的各要素的應(yīng)變狀態(tài)之間的位置關(guān)系進 行比較，由此預(yù)測斷裂的危險性。目P，從模擬中得到的變形過程的應(yīng)變達到了由斷裂極限線 規(guī)定的極限應(yīng)變時，判定為斷裂或者斷裂的危險性很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明所要解決的課題
[0008]如上述那樣，從實驗或理論預(yù)測中得到的FLD是在同等的應(yīng)力狀態(tài)的前提下W材 料分離的現(xiàn)象或者產(chǎn)生局部縮頸的現(xiàn)象為對象的，但是在彎曲的情況下，從彎曲外側(cè)朝向 內(nèi)側(cè)而存在較大的應(yīng)變梯度。
[0009] 圖2是說明同等應(yīng)力狀態(tài)下的局部縮頸的圖，圖3是說明彎曲部的板厚方向應(yīng)變 梯度的圖。
[0010] 如圖3所示，在彎曲部，從彎曲外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)存在較大的應(yīng)變梯度，因此，在彎曲 外側(cè)達到了同等應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂條件時，在彎曲內(nèi)側(cè)未達到斷裂條件。即使在彎曲外側(cè) 已達到斷裂條件的情況下，有時由于彎曲內(nèi)側(cè)的支撐效果而作為材料整體未成為塑性不穩(wěn) 定狀態(tài)，不會斷裂。
[0011] 彎曲外側(cè)已達到斷裂條件但彎曲內(nèi)側(cè)還未達到斷裂條件運樣的條件是彎曲部所 特有的，彎曲部的局部縮頸產(chǎn)生不同于圖2所示的單軸拉伸、鼓脹及深沖壓那樣的同等應(yīng) 力狀態(tài)下的局部縮頸產(chǎn)生。彎曲部的局部縮頸產(chǎn)生不同于同等應(yīng)力狀態(tài)下的局部縮頸產(chǎn) 生，通過基于彎曲部的斷裂進行的成型解析或者碰撞解析來判定彎曲斷裂的方法仍然是未 知的。
[0012] 本發(fā)明的目的在于，提供一種金屬板的彎曲斷裂判定方法，無論形成金屬板的金 屬的特性和將金屬板彎曲時的負荷狀態(tài)如何，都能夠根據(jù)有限元法的成型解析或者碰撞解 析的結(jié)果來定量地判定彎曲斷裂的危險性。此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠定量地 判定彎曲斷裂的危險性的金屬板的彎曲斷裂判定方法的程序及存儲有該程序的記錄介質(zhì)。
[0013] 解決課題所采用的技術(shù)手段
[0014] 本發(fā)明的一方式為金屬板的彎曲斷裂判定方法，其中，
[0015] 按照每個（金屬板的板厚中屯、的彎曲半徑）/(所述金屬板的初始板厚），計算彎曲 斷裂極限應(yīng)力，
[0016] 根據(jù)從構(gòu)成所述金屬板的材料的單軸拉伸試驗得到的加工硬化特性，計算假定了 靜態(tài)應(yīng)變速度的應(yīng)力空間中的同等應(yīng)變狀態(tài)的斷裂極限線和平面應(yīng)變變形下的斷裂極限 應(yīng)力，
[0017] 決定與所述金屬板中的判定對象要素的（所述金屬板的板厚中屯、的彎曲半徑）/ (所述金屬板的初始板厚）對應(yīng)的所述彎曲斷裂極限應(yīng)力與所述平面應(yīng)變變形下的所述斷 裂極限應(yīng)力之比，將與所述判定對象要素的（所述金屬板的板厚中屯、的彎曲半徑）/(所述 金屬板的初始板厚）對應(yīng)的所述彎曲斷裂極限應(yīng)力與所述平面應(yīng)變變形下的斷裂極限應(yīng) 力之比，乘W所述同等應(yīng)變狀態(tài)的斷裂極限線的應(yīng)力成分，由此計算與（所述金屬板的板 厚中屯、的彎曲半徑）/(所述金屬板的初始板厚）對應(yīng)的斷裂極限線，
[0018] 根據(jù)所述判定對象要素的應(yīng)力和與所述（所述金屬板的板厚中屯、的彎曲半徑）/ (所述金屬板的初始板厚）對應(yīng)的所述斷裂極限線，計算其斷裂極限應(yīng)力，
[0019] 計算所述判定對象要素的應(yīng)力與所述斷裂極限應(yīng)力之比、即危險率，基于所述危 險率進行所述判定對象要素的斷裂判定，所述斷裂極限應(yīng)力是根據(jù)所述判定對象要素的應(yīng) 力和與所述（所述金屬板的板厚中屯、的彎曲半徑）/(所述金屬板的初始板厚）對應(yīng)的所述 斷裂極限線計算出的。
[0020] 根據(jù)上述方式，基于如上述那樣計算得到的危險率，進行金屬板的判定對象要素 的斷裂判定。目P，在危險率達到了 1.0時，能夠判斷為金屬板已斷裂，并且在危險率越接近 1. 0時，判斷為金屬板到斷裂為止的富裕度越小。此外，在本發(fā)明中，通過將從單軸拉伸試驗 得到的斷裂極限線用上述的比進行修正，來計算斷裂極限線，基于該修正后的斷裂極限線， 決定判定對象要素的斷裂極限應(yīng)力。因此，與僅基于從單軸拉伸試驗得到的斷裂極限線決 定判定對象要素的斷裂極限應(yīng)力的情況相比，能夠進行高精度的金屬板的斷裂判定。
[0021] 發(fā)明的效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)有限元法的成型解析或者碰撞解析的結(jié)果來定量地判定彎 曲斷裂的危險性。
【附圖說明】
[0023] 圖1是表示成型極限線圖的一個例子的圖。
[0024] 圖2是說明同等應(yīng)力狀態(tài)下的局部縮頸的圖。
[0025] 圖3是說明彎曲部的板厚方向應(yīng)變梯度的圖。
[0026] 圖4是用于說明開度90 °的V彎曲試驗的圖。
[0027] 圖5是用于說明拉伸彎曲試驗的圖。
[0028] 圖6是用于說明純彎曲和拉伸彎曲的應(yīng)變狀態(tài)的區(qū)別的圖。
[0029] 圖7是表示R/t。為2. 0時的實際應(yīng)力與實際應(yīng)變之間的關(guān)系的圖。
[0030] 圖8是各彎曲量R/t。下的彎曲斷裂極限應(yīng)力σα的圖
[0031] 圖9是表示應(yīng)力空間中標出的斷裂極限線的圖。
[0032] 圖10是用于說明根據(jù)應(yīng)力空間中標出的同等應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂極限線來求出與 彎曲量R/t。對應(yīng)的斷裂極限線的過程的圖。
[003引圖11是用于說明求出第2危險率F2 =σw/σ的過程的圖。
[0034] 圖12Α是表示斷裂判定裝置所執(zhí)行的算法的流程圖的一部分的圖。
[0035] 圖12Β是表示斷裂判定裝置所執(zhí)行的算法的流程圖的另一部分的圖。
[0036] 圖13是表示個人用戶終端裝置的內(nèi)部構(gòu)成的示意圖。
[0037] 圖14是表示本發(fā)明的實施例中使用的3點彎曲碰撞解析的計算條件的圖。
[0038] 圖15是對于本發(fā)明的實施例中使用的3點彎曲碰撞解析，將使用本發(fā)明而求出的 斷裂的危險性作為等值線來進行了等高線顯示的圖。
【具體實施方式】
[0039] W下，參照附圖來詳細地說明本發(fā)明的一個實施方式。
[0040] (基本思想）
[0041] 由金屬材料構(gòu)成的金屬板產(chǎn)生彎曲變形時，從材料的彎曲外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)，周方向 的拉伸應(yīng)力降低，并且半徑方向的壓縮應(yīng)力增加，運些應(yīng)力隨著彎曲進展而大小和應(yīng)力狀 態(tài)變化。