CN107249772A - 面形状不良产生区域推断方法、面形状不良原因区域推断方法、面形状不良产生区域推断装置、面形状不良原因区域推断装置、程序、以及记录介质 - Google Patents
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Abstract
该面形状不良产生区域推断方法是推断将被加工材料塑性加工而得的塑性加工品的面形状不良的产生区域的面形状不良产生区域推断方法,具备取得第一应力分布σ(T1)的第一应力分布取得工序、取得第二应力分布σ(T2)的第二应力分布取得工序、取得比较应力分布σ(T1,T2)的比较应力分布取得工序、取得分割比较应力分布σDIV(T1,T2)的分割比较应力分布取得工序、以及分别推断分割区域Dk是否是面形状不良的产生区域的面形状不良产生区域推断工序。
Description
技术领域
本发明涉及用于对将被加工材料进行塑性加工时产生的面形状不良推断其产生区域或者原因区域的方法、装置、程序、以及记录介质。
本申请基于2015年1月26日在日本提出申请的特愿2015-012325号主张优先权,在此引用其内容。
背景技术
车门及保险杠等大多数汽车用部件、家电部件、建材等通过钢板的压制成形而制造。近年来,提高了针对这些部件(压制成形品)的轻量化要求,为了实现该要求,通过使用具有高强度的钢材,实现了使钢材轻薄化等的应对。
然而,伴随着钢板的高强度化,确保压制成形下的部件形状需要严格的管理。在这样的管理中,作为重要的项目,可列举回弹的产生、或压制成形中的挠曲所引起的褶皱的产生,上述回弹是钢板的弹性变形部分以压制成形时钢板所产生的残留应力作为驱动力而弹性恢复的变形。
特别是,最近,为了减少汽车等的开发工时以及成本,处于在造型设计阶段的同时开始对其成形部件的成形方法进行研究的设计阶段的趋势。然而,若在造型设计阶段产生造型设计变更,则与此同时也会产生设计阶段中的成形部件的变更,因此对成形部件的成形方法进行研究的设计阶段的工时及成本,在汽车等的开发工序及开发费中成为更大的问题。
因此,近年来,期望能够在研究成形方法的设计阶段、即实际进行成形之前的阶段,推断上述那种“回弹”及“褶皱”的产生区域及原因区域的方法。
专利文献1~3中,作为确定回弹的原因区域的方法,记载了如下方法:通过有限元法,将成形下死点处的应力状态分割成多个特定区域,对该特定区域的应力进行数值运算,并执行回弹计算,从而确定出回弹的原因区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5068783号公报
专利文献2:日本专利第4894294号公报
专利文献3:日本特开2009-286351号公报
发明内容
发明将要解决的课题
以往,虽然如专利文献1~3那样,研究了通过残留应力等客观的指标来推断“回弹”的产生区域及原因区域的方法,但对于定量地推断压制成形时产生的“褶皱”及“面变形”等面形状不良的产生区域及原因区域的方法,尚未做过研究,要求该方法的确立。
相同的课题并不局限于钢板的压制成形,也存在于纵长形状的钢材的滚轧成形及钢管的液压成形等的情况中。另外,被加工材料的材料也并不局限于钢,在铝及钛等金属材料、FRP及FRTP等玻璃纤维强化树脂材料、还有它们的复合材料等的情况下,也存在相同的课题。
本发明鉴于上述情况而完成,目的在于提供一种用于对将被加工材料塑性加工时产生的面形状不良推断其产生区域以及原因区域的方法、装置、程序、以及记录介质。
用于解决课题的手段
以解决上述课题为目的本发明的主旨如以下所述。
(1)本发明的第一方式为一种面形状不良产生区域推断方法,推断从塑性加工开始时刻TSTART起至塑性加工结束时刻TEND为止将被加工材料塑性加工而得的塑性加工品的面形状不良的产生区域,该面形状不良产生区域推断方法具备:第一应力分布取得工序,通过有限元法,取得作为上述塑性加工开始时刻TSTART之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前的第一加工时刻T1的上述被加工材料的应力的分布即第一应力分布σ(T1);第二应力分布取得工序,通过有限元法,取得作为上述第一加工时刻T1之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前或者与之同时的第二加工时刻T2的上述被加工材料的应力的分布即第二应力分布σ(T2);比较应力分布取得工序,基于上述第一应力分布σ(T1)与上述第二应力分布σ(T2)的比较,取得上述被加工材料的比较应力的分布即比较应力分布σ(T1,T2);分割比较应力分布取得工序,通过将上述比较应力分布σ(T1,T2)分割成多个分割区域Dk,取得各个分割区域Dk的比较应力的分布即分割比较应力分布σDIV(T1,T2);以及面形状不良产生区域推断工序,基于使用上述分割比较应力分布σDIV(T1,T2),分别对上述分割区域Dk求出的面形状不良产生评价指标α,推断上述分割区域Dk各自是否是面形状不良的产生区域。
(2)在上述(1)所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良产生评价指标α是比较应力的最小值。
(3)在上述(1)所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值。
(4)在上述(1)所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
(5)在上述(1)~(4)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,在上述分割比较应力分布取得工序中,将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
(6)在上述(1)~(4)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,在上述分割比较应力分布取得工序中,将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
(7)在上述(1)~(4)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,在上述分割比较应力分布取得工序中,将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
(8)在上述(1)~(7)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述第二加工时刻T2是上述塑性加工结束时刻TEND。
(9)在上述(1)~(8)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述被加工材料是金属。
(10)在上述(1)~(9)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述塑性加工是压制成形。
(11)在上述(1)~(10)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良是褶皱。
(12)本发明的第二方式为一种面形状不良原因区域推断方法,具备:区域分割工序,将通过上述(1)~(11)中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法推断出的上述面形状不良的产生区域确定为基准区域m0,并且将上述基准区域m0的周围分割成多个周边区域mk(k=1,2,3,···n);校正第一应力分布取得工序,在上述第一应力分布σ(T1)中,对各周边区域mk的每一个取得变更了上述多个周边区域mk中的任意的周边区域mn的应力值的情况下的校正第一应力分布σ’(T1);校正第二应力取得工序,对于上述校正第一应力分布σ’(T1),通过有限元法进行成形分析直至上述第二加工时刻T2,从而对各周边区域mk的每一个取得校正第二应力分布σ’(T2);校正比较应力分布取得工序,对于各个上述周边区域mk,基于上述校正第一应力分布σ’(T1)和上述校正第二应力分布σ’(T2)的比较,取得上述被加工材料的校正比较应力的分布即校正比较应力分布σ’(T1,T2);以及面形状不良原因区域推断工序,基于使用上述周边区域mk各自的上述校正比较应力分布σ’(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(mk)、以及使用上述比较应力分布σ(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(m0)的比较值β(mk,m0),推断上述周边区域mk各自是否是面形状不良原因区域。
(13)在上述(12)所述的面形状不良原因区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是校正比较应力的最小值。
(14)在上述(12)所述的面形状不良原因区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值。
(15)在上述(12)所述的面形状不良原因区域推断方法中,也可以是,上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
(16)本发明的第三方式为一种面形状不良产生区域推断装置,推断从塑性加工开始时刻TSTART起至塑性加工结束时刻TEND为止将被加工材料塑性加工而得的塑性加工品的面形状不良的产生区域,该面形状不良产生区域推断装置具备:第一应力分布取得部,通过有限元法,取得作为上述塑性加工开始时刻TSTART之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前的第一加工时刻T1的上述被加工材料的应力的分布即第一应力分布σ(T1);第二应力分布取得部,通过有限元法,取得作为上述第一加工时刻T1之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前或者与之同时的第二加工时刻T2的上述被加工材料的应力的分布即第二应力分布σ(T2);比较应力分布取得部,基于上述第一应力分布σ(T1)与上述第二应力分布σ(T2)的比较,取得上述被加工材料的比较应力的分布即比较应力分布σ(T1,T2);分割比较应力分布取得部,通过将上述比较应力分布σ(T1,T2)分割成多个分割区域Dk,取得各个分割区域Dk的比较应力的分布即分割比较应力分布σDIV(T1,T2);以及面形状不良产生区域推断部,基于使用上述分割比较应力分布σDIV(T1,T2),分别对上述分割区域Dk求出的面形状不良产生评价指标α,推断上述分割区域Dk各自是否是面形状不良的产生区域。
(17)在上述(16)所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良产生评价指标α是比较应力的最小值。
(18)在上述(16)所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值。
(19)在上述(16)所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
(20)在上述(16)~(19)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,在上述分割比较应力分布取得部中,将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
(21)在上述(16)~(19)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,在上述分割比较应力分布取得部中,将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
(22)在上述(16)~(19)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,在上述分割比较应力分布取得部中,将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
(23)在上述(16)~(22)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述第二加工时刻T2是上述塑性加工结束时刻TEND。
(24)在上述(16)~(23)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述被加工材料是金属。
(25)在上述(16)~(24)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述塑性加工是压制成形。
(26)在上述(16)~(25)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良是褶皱。
(27)本发明的第四方式为一种面形状不良原因区域推断装置,具备:区域分割部,将通过上述(16)~(26)中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置推断出的上述面形状不良的产生区域确定为基准区域m0,并且将上述基准区域m0的周围分割成多个周边区域mk(k=1,2,3,···n);校正第一应力分布取得部,在上述第一应力分布σ(T1)中,对各周边区域mk的每一个取得变更了上述多个周边区域mk中的任意的周边区域mn的应力值的情况下的校正第一应力分布σ’(T1);校正第二应力取得部,对于上述校正第一应力分布σ’(T1),通过有限元法进行成形分析直至上述第二加工时刻T2,从而对各周边区域mk的每一个取得校正第二应力分布σ’(T2);校正比较应力分布取得部,对于各个上述周边区域mk,基于上述校正第一应力分布σ’(T1)和上述校正第二应力分布σ’(T2)的比较,取得上述被加工材料的校正比较应力的分布即校正比较应力分布σ’(T1,T2);以及面形状不良原因区域推断部,基于使用上述周边区域mk各自的上述校正比较应力分布σ’(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(mk)、以及使用上述比较应力分布σ(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(m0)的比较值β(mk,m0),推断上述周边区域mk各自是否是面形状不良原因区域。
(28)在上述(27)所述的面形状不良原因区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是校正比较应力的最小值。
(29)在上述(27)所述的面形状不良原因区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值。
(30)在上述(27)所述的面形状不良原因区域推断装置中,也可以是,上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
(31)本发明的第五方式为一种程序,执行上述(1)所述的面形状不良产生区域推断方法。
(32)本发明的第六方式为一种程序,执行上述(12)所述的面形状不良原因区域推断方法。
(33)本发明的第七方式为一种能够由计算机读取的记录介质,记录有上述(31)所述的程序。
(34)本发明的第八方式为一种能够由计算机读取的记录介质,记录有上述(32)所述的程序。
发明效果
根据本发明,能够提供一种推断将被加工材料塑性加工时产生的塑性加工品的面形状不良的产生区域或者原因区域的方法、装置、程序、以及记录介质。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的面形状不良产生区域推断方法、以及本发明的第二实施方式的面形状不良原因区域推断方法的数值分析所使用的压制模具模型的说明示意图。
图2是表示本发明的第一实施方式的面形状不良产生区域推断方法的处理顺序的流程图。
图3是第一加工时刻T1的钢板S的第一应力分布σ(T1)的等高线图。
图4是第二加工时刻T2的钢板S的第二应力分布σ(T2)的等高线图。
图5是基于第一应力分布σ(T1)与第二应力分布σ(T2)的差分取得的比较应力分布σ(T1,T2)的等高线图。
图6是表示在图5所示的比较应力分布σ(T1,T2)的等高线图中的分割区域D0~D10的位置的图。
图7是对于图6所示的分割区域D0~D10分别表示分割比较应力分布σDIV(T1,T2)的图。
图8是表示本发明的第二实施方式的面形状不良原因区域推断方法的处理顺序的流程图。
图9是将被推断为面形状不良产生区域的分割区域D0确定为基准区域m0并且将其周围分割成周边区域m1~m10的图。
图10是使第一应力分布σ(T1)中的、周边区域m1的应力值近似为0而取得的校正第一应力分布σ’(T1)的等高线图。
图11是从图10所示的校正第一应力分布σ’(T1)的状态起直至第二加工时刻T2为止持续进行成形分析而取得的校正第二应力分布σ’(T2)的等高线图。
图12是基于校正第一应力分布σ’(T1)与校正第二应力分布σ’(T2)的差分取得的校正比较应力分布σ’(T1,T2)的等高线图。
图13是表示本发明的第三实施方式的面形状不良产生区域推断装置10的示意图。
图14是表示本发明的第四实施方式的面形状不良原因区域推断装置20的示意图。
图15是表示使计算机程序运行的***总线的图。
图16A是对第一加工时刻T1的钢板S施加了阴影的图。
图16B是对第二加工时刻T2的钢板S施加了阴影的图。
具体实施方式
首先,对以往采用的褶皱产生区域的推断方法进行说明。
在图16A、图16B中,示出使用之后详细说明的图1的压制模具模型进行了压制成形的压制成形品(钢板S)的阴影图。图16A是上模101位于下死点的跟前5毫米时的钢板S的阴影图,图16B是上模101位于下死点时的钢板S的阴影图。
在图16A中,可确认浓淡的部位是在压制前至下死点跟前5毫米的期间,钢板S的形状变化了的部位。即,虽然也能够推断为该部位产生了成为褶皱的起源的挠曲部,但施加了浓淡的部位只是钢板S的形状变化的部位,即能够推断为挠曲部,也能够推断为产品形状。
并且,如图16B所示,从上模101处于下死点时的阴影图中,浓淡不清楚,难以推断褶皱产生区域。
换句话说,在使用了前述那种阴影图的推断方法中,难以定量地推断褶皱产生区域。特别是,在产品形状复杂的情况下,极难从阴影图中辨别是挠曲部或者褶皱、还是应加工的形状(造型设计)。
另外,作为求出钢板中的应力分布的方法,有利用了FEM分析法的钢板的压制成形的分析法。在该分析法中,能够将钢板分割成多个有限元,对各有限元的每一个推测应力,并求出钢板中的应力分布。然而,难以从应力分布中直接预测褶皱产生区域。这是因为,应力分布所产生的原因,除了褶皱的产生以外也考虑有各种重要因素,不能唯一地将应力分布的产生与褶皱的产生连结起来。
本发明者们着眼于钢板所产生的褶皱随着钢板的加工量变大而更容易产生、并在上模即将到达下死点之前最容易产生这一点,得出了不同的加工时刻的钢板的应力分布的比较在褶皱产生的预测中较为重要的见解。
而且,本发明者们着眼于上模到达下死点而压制成形结束后成为褶皱的起源的挠曲部被模具挤压、结果产生应力的分布这一点,得出了比较下死点到达前的钢板的应力分布和下死点到达后的钢板的应力分布在更准确地预测褶皱产生上较为重要的见解。
以下,基于实施方式,详细地说明根据上述见解完成的本发明的面形状不良产生区域推断方法、面形状不良原因区域推断方法、面形状不良产生区域推断装置、面形状不良原因区域推断装置、程序、以及记录介质。
另外,对于任意一个实施方式,为了更易于理解地说明本发明,都是列举如下情况为例进行说明:作为被加工材料,对于拉伸强度462MPa、屈服应力360MPa的440MPa级冷轧钢板的钢板S,通过有限元法对使用了后述的压制模具模型的压制成形进行数值分析,并预测褶皱产生区域或者褶皱原因区域。
具体地说,该数值分析使用具备图1所示的上模(凸模)101、防皱压板模具102以及下模(凹模)103的压制模具模型来进行。该压制模具模型被设为如下模型:将钢板S放置于下模103的上方,使防皱压板模具102下降而以利用下模103与防皱压板模具102夹住钢板S的状态,使上模101相对地下降,从而进行压制成形。
另外,在本说明书中,
(1)将被加工材料的塑性变形开始的时刻定义为塑性加工开始时刻TSTART,
(2)将被加工材料的塑性变形结束的时刻定义为塑性加工结束时刻TEND,
(3)将塑性加工开始时刻TSTART之后、并且是塑性加工结束时刻TEND之前的时刻定义为第一加工时刻T1,
(4)将第一加工时刻T1之后、并且是塑性加工结束时刻TEND之前或者与之同时的时刻定义为第二加工时刻T2。
另外,在以下所示的附图中,图示的部件的形状及大小、尺寸等有时与实际部件的尺寸等不同。
“区域”是有限元法中的一个以上的元素所构成的微小区域、或者使元素连续而成的集合体等。
<第一实施方式>
本发明的第一实施方式是推断从压制成形的开始时刻(塑性加工开始时刻TSTART)起至压制成形的结束时刻(塑性加工结束时刻TEND)为止将钢板S压制成形而得的压制成形品(塑性加工品)的褶皱产生区域(面形状不良产生区域)的面形状不良产生区域推断方法。
如图2所示,本实施方式的面形状不良产生区域推断方法具备第一应力分布取得工序S11、第二应力分布取得工序S12、比较应力分布取得工序S13、分割比较应力分布取得工序S14、以及面形状不良产生区域推断工序S15。
以下,详细叙述各工序。
(第一应力分布取得工序S11)
在第一应力分布取得工序S11中,通过基于有限元法的数值分析,取得作为压制成形的对象的钢板S在第一加工时刻T1的应力分布即第一应力分布σ(T1)。具体而言,在第一加工时刻T1、即上模101接触钢板S进而钢板S开始变形之后,通过基于有限元法的数值分析,取得上模101到达下死点之前的时刻的钢板S的应力分布作为第一应力分布σ(T1)。
在图3中示出通过第一应力分布取得工序S11取得的第一应力分布σ(T1)的等高线图(contour diagram)。
(第二应力分布取得工序S12)
在第二应力分布取得工序S12中,通过基于有限元法的数值分析,取得作为压制成形的对象的钢板S在第二加工时刻T2的应力分布即第二应力分布σ(T2)。具体而言,通过基于有限元法的数值分析,取得在第二加工时刻T2、即第一加工时刻T1之后并且是塑性加工结束时刻TEND之前或与之同时的时刻的钢板S的应力分布,作为第二应力分布σ(T2)。
在图4中示出通过第二应力分布取得工序S12取得的第二应力分布σ(T2)的等高线图。
如图3以及图4所示,在第一加工时刻T1以及第二加工时刻T2,能够确认残留应力局部变高的部位(例如图4所示的箭头)。该部位是加工度较高、且被实施了过度成形的部位,并且是材料从周边部位流入的部位。换句话说,虽然也不能否定该部位产生了褶皱(或者挠曲部)的可能性,但与以往的阴影图下的推断法相同,不能辨别是褶皱还是应加工的形状(造型设计)。另外,即使推断为产生了褶皱,也难以定量地推断褶皱的大小等。
此外,基于有限元法的数值分析,能够使用市售的有限元法(FEM)分析***(例如市售的软件PAM-STAMP、LS-DYNA、Autoform、OPTRIS、ITAS-3D、ASU/P-FORM、ABAQUS、ANSYS、MARC、HYSTAMP、Hyperform、SIMEX、Fastform3D、Quikstamp)来进行。通过使用这些有限元法(FEM)分析***,能够基于压制成形的钢板S的形状数据(板厚、长度、宽度等)以及强度、拉伸等钢板特性,设定模具形状(凹模以及凸模形状、曲率、润滑条件)、压制压力(温度、压力等)等成形条件,并进行压制成形分析,并且能够定量地推断压制成形后的成形品的应力分布。
(比较应力分布取得工序S13)
在比较应力分布取得工序S13中,基于第一应力分布σ(T1)和第二应力分布σ(T2)的比较,取得作为第一应力与第二应力的比较应力的分布的比较应力分布σ(T1,T2)。
更具体而言,通过比较第一应力分布σ(T1)和第二应力分布σ(T2),并求出每个有限元的应力的差分或者变化率,能够取得比较应力分布σ(T1,T2)。
在图5中示出通过比较应力分布取得工序S13取得的比较应力分布σ(T1,T2)的等高线图。
伴随着塑性加工的进行,挠曲部被挤压,因此在褶皱的产生部位产生压缩残留应力,而且在其周边部位产生拉伸残留应力。因此,如图5所示,计算第一加工时刻T1的钢板S的第一应力分布σ(T1)和比第一加工时刻T1进一步进行了塑性加工后的第二加工时刻T2的钢板S的第二应力分布σ(T2)之间的应力值的差分或者变化率,并用等高线图显示,由此能够清楚地观察到褶皱的产生部位(图中的箭头)。
(分割比较应力分布取得工序S14)
在分割比较应力分布取得工序S14中,将比较应力分布σ(T1,T2)分割成多个分割区域Dk(k=1,2,3,···n),从而取得各个分割区域Dk的比较应力的分布即分割比较应力分布σDIV(T1,T2)。
在图6中示出将比较应力分布σ(T1,T2)分割成分割区域D0~D10的情况下的一个例子。
另外,在图7中示出图6所示的分割区域D0~D10各自的分割比较应力分布σDIV(T1,T2)。
另外,在图7中,Min表示“比较应力的最小值(GPa)”,Max表示“比较应力的最大值(GPa)”,Max-Min表示“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值(GPa)”,Grad.Max表示“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值(GPa/mm)”。
另外,关于分割区域Dk的划分方法,虽然不被特别限定,但也可以使用后述的方法。
(面形状不良产生区域推断工序S15)
在面形状不良产生区域推断工序S15中,基于使用分割比较应力分布σDIV(T1,T2),分别对分割区域Dk求出的面形状不良产生评价指标α,分别推断上述分割区域Dk是否是褶皱产生区域。
作为面形状不良产生评价指标α,能够使用例如下述的评价指标。
面形状不良产生评价指标α1:比较应力的最小值;
面形状不良产生评价指标α2:相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值;
面形状不良产生评价指标α3:相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
(面形状不良产生评价指标α1)
在使用面形状不良产生评价指标α1的情况下,将分割比较应力分布σDIV(T1,T2)各自的“比较应力的最小值”比阈值小的分割区域Dk推断为褶皱产生区域。
成为褶皱的起源的挠曲部在第一加工时刻T1产生,之后,随着成形的进行而被挤压。因此,在第二加工时刻T2,产生由被挤压后的挠曲部(褶皱)或者正在被挤压的挠曲部(褶皱)引起的压缩残留应力。
因此,在压缩残留应力较大的分割区域Dk中,可以说产生了褶皱的可能性较高。
因此,能够将“比较应力的最小值”比阈值小的分割区域Dk推断为褶皱产生区域。
若列举具体例,则考虑图7所示的“Min”的值,例如将阈值设定为-0.700(GPa)的情况下,能够将分割区域D0、分割区域D5、分割区域D7推断为褶皱产生区域。
关于使用面形状不良产生评价指标α1的情况下的阈值,根据在最终产品(压制成形品)中可允许何种高度的褶皱来决定即可。换句话说,例如,在更严苛的环境下使用的压制成形品的情况下,即使是较小的褶皱也会很大程度地作用于产品性能,因此将阈值设定为“低”,从而能够更严格地评价褶皱的产生。
(面形状不良产生评价指标α2)
在使用面形状不良产生评价指标α2的情况下,将分割比较应力分布σDIV(T1,T2)各自的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”比阈值大的分割区域Dk推断为褶皱产生区域。
如上述那样,成为褶皱的起源的挠曲部在第一加工时刻T1产生,之后,随着成形的进行而被挤压。因此,在第二加工时刻T2,产生由被挤压后的挠曲部(褶皱)或者正在被挤压的挠曲部(褶皱)引起的压缩残留应力。而且,在该压缩残留应力的周围产生拉伸残留应力。
因此,在残留应力的最大值与最小值的差分较大的分割区域Dk中,可以说产生了褶皱的可能性较高。
因此,优选的是将“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”比阈值大的分割区域Dk推断为褶皱产生区域。
若列举具体例,则考虑图7所示的“Max-Min”的值,例如将阈值设定为1.500(GPa)的情况下,能够将分割区域D0、分割区域D5、分割区域D7推断为褶皱产生区域。
关于使用面形状不良产生评价指标α2的情况下的阈值,也与面形状不良产生评价指标α1相同,根据在最终产品(压制成形品)中可允许何种高度的褶皱来决定即可。在使用面形状不良产生评价指标α2的情况下,将阈值设定为“高”,从而能够更严格地评价褶皱的产生。
另外,在使用面形状不良产生评价指标α2的情况下,与使用面形状不良产生评价指标α1的情况相比,也考虑到褶皱的周围的拉伸残留应力的值,因此相比于使用面形状不良产生评价指标α1的情况,能够更准确地推断褶皱产生区域。
(面形状不良产生评价指标α3)
在使用面形状不良产生评价指标α3的情况下,将分割比较应力分布σDIV(T1,T2)各自的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值”比阈值大的分割区域Dk推断为褶皱产生区域。
如上述那样,在残留应力的最大值与最小值的差分较大的分割区域Dk中,产生了褶皱的可能性较高。但是,根据分割区域Dk的划分方法的不同,有在一个分割区域Dk中包含多个褶皱产生部位的情况。在该情况下,存在对一个褶皱产生部位所引起的残留应力的最大值和其他褶皱产生部位所引起的残留应力的最小值的差分进行计算的可能性。
因此,为了更可靠地进行褶皱产生区域的推断,可以说优选的是将“一个”的褶皱产生部位所引起的压缩残留应力与拉伸残留应力的差分作为评价指标。
因此,优选的是将“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值”比阈值大的分割区域Dk推断为褶皱产生区域。
若列举具体例,则考虑图7所示的“Grad.Max”的值,例如将阈值设定为0.260(GPa/mm)的情况下,能够将分割区域D0、分割区域D9、分割区域D10推断为褶皱产生区域。
关于使用面形状不良产生评价指标α3的情况下的阈值,也与面形状不良产生评价指标α1、α2相同,根据在最终产品(压制成形品)中可允许何种高度的褶皱来决定即可。在使用面形状不良产生评价指标α3的情况下,与面形状不良产生评价指标α2相同,将阈值设定为“高”,从而能够更严格地评价褶皱的产生。
另外,在使用面形状不良产生评价指标α3的情况下,与使用面形状不良产生评价指标α1,α2的情况相比,由于考虑到差分梯度,因此相比于使用面形状不良产生评价指标α1、α2的情况,能够更准确地推断褶皱产生区域。
另外,关于上述的分割比较应力分布取得工序S14,对于分割区域Dk的划分方法来说,可以机械式地进行等分割(例如骰子状),也可以根据经验值推测容易产生褶皱的位置、和难以产生褶皱的位置,并基于该预测来决定。
但是,为了进一步提高精度,也可以考虑上述的面形状不良产生评价指标α1~α3,如下述那样划分分割区域Dk。
(分割区域划分方法1)
在分割区域划分方法1中,首先,将比较应力分布σ(T1,T2)中的包含“比较应力最小的元素”的第一分割区域D1划分为多个分割区域Dk中的一个。
然后,将从比较应力分布σ(T1,T2)中将第一分割区域D1排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含“比较应力最小的元素”的第二分割区域D2划分为多个分割区域Dk中的一个。
通过重复相同的划分方法,能够机械式地划分分割区域Dk。重复相同的划分方法的次数并不被特别限制,例如可以重复上述的方法,直至将划分出的分割区域Dk排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的“比较应力的最小值”达到第一分割区域D1的“比较应力的最小值”的2倍以上为止。
(分割区域划分方法2)
在分割区域划分方法2中,首先,将比较应力分布σ(T1,T2)中的包含“相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素”的第一分割区域D1划分为多个分割区域Dk中的一个。
然后,将从比较应力分布σ(T1,T2)中将第一分割区域D1排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含“相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素”的第二分割区域D2划分为多个分割区域Dk中的一个。
通过重复相同的划分方法,能够机械式地划分分割区域Dk。重复相同的划分方法的次数并不被特别限制,例如可以重复上述的方法,直至将划分出的分割区域Dk排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”达到第一分割区域D1的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”的50%以下为止。
(分割区域划分方法3)
在分割区域划分方法3中,首先,将比较应力分布σ(T1,T2)中的包含“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素”的第一分割区域D1划分为多个分割区域Dk中的一个。
然后,将从比较应力分布σ(T1,T2)中将第一分割区域D1排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素”的第二分割区域D2划分为多个分割区域Dk中的一个。
通过重复相同的划分方法,能够机械式地划分分割区域Dk。重复相同的划分方法的次数并不被特别限制,例如可以重复上述的方法,直至将划分出的分割区域Dk排除后的比较应力分布σ(T1,T2)中的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值”达到第一分割区域D1的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值”的50%以下为止。
另外,分割区域划分方法1是考虑了面形状不良产生评价指标α1的方法,分割区域划分方法2是考虑了面形状不良产生评价指标α2的方法,分割区域划分方法3是考虑了面形状不良产生评价指标α3的方法。因此,在使用分割区域划分方法1划分分割区域的情况下,优选的是使用面形状不良产生评价指标α1。
另外,第一加工时刻T1,对于本实施方式,基于压制成形的钢板S的形状及钢板特性、模具形状、压制条件等而适当地决定即可。例如,可以设为距上模101的下死点的分离距离超过0mm且为5mm以下的加工时刻,或者距上模101的下死点的分离距离达到压制成形品的每个部位所允许的褶皱高度的1~5倍的高度的加工时刻。
另外,第二加工时刻T2优选的是上模101达到下死点的加工时刻,即塑性加工结束时刻TEND。
通过以上说明的各步骤,能够定量地推断压制成形品的褶皱产生区域,能够减少在研究压制成形品的成形方法的设计阶段的工时及成本。
<第二实施方式>
本发明的第二实施方式是对于根据上述“面形状不良产生区域推断方法”推断出的褶皱产生区域,推断其原因区域的面形状不良原因区域推断方法。
如图8所示,本实施方式的面形状不良原因区域推断方法具备区域分割工序S21、校正第一应力分布取得工序S22、校正第二应力取得工序S23、校正比较应力分布取得工序S24、以及面形状不良原因区域推断工序S25。
以下,详细叙述各工序。
(区域分割工序S21)
在区域分割工序S21中,将通过上述“面形状不良产生区域推断方法”推断出的褶皱产生区域的一个确定为基准区域m0,并且将该基准区域m0的周围分割成多个周边区域mk(k=1,2,3,…n)。
以下,作为具体例,基于将图6所示的分割区域D0确定为基准区域m0、将其周围分割成周边区域m1~m10的情况进行说明。
另外,在该例中,虽然与图6所示的分割区域D1~D10相同地划分了周边区域m1~m10,但周边区域mk的划分方法不被特别限定,可以机械式地进行等分割(例如骰子状),也可以根据经验值推测容易成为褶皱的原因的位置、和难以成为褶皱的原因的位置,并基于该预测来决定。另外,也可以按照在上述第一实施方式中说明的分割区域划分方法1~3来划分周边区域mk。
另外,通过对于褶皱产生区域的附近的周围区域mk细微地划分其区域(将有限元限定为较小),能够高精度地推断褶皱原因区域。
(校正第一应力分布取得工序S22)
在校正第一应力分布取得工序S22中,在第一加工时刻T1的钢板S的第一应力分布σ(T1)中,对每个区域mk取得将各周边区域mk中的任意的周边区域mk的应力值变更为0的情况下的应力分布即校正第一应力分布σ’(T1)。
另外,“周边区域m1的校正第一应力分布σ’(T1)”的意思是对于周边区域m1变更应力而取得的校正第一应力分布σ’(T1)。同样,“周边区域m2的校正第一应力分布σ’(T1)”的意思是对于周边区域m2变更应力而取得的校正第一应力分布σ’(T1)。在本实施方式中,由于存在10个周边区域m1~m10,因此取得10个校正第一应力分布σ’(T1)。
在图10中示出将周边区域m1的应力值变更为0而取得的周边区域m1的校正第一应力分布σ’(T1)的等高线图。
另外,虽然在本实施方式中,对于周边区域m1~m10分别将应力值变更为0,但应力值也可以变更为除0以外的规定的值、例如近似0的值。另外,例如,也可以变更为比较应力值的最大值的10倍、或1/10倍的比较应力值。而且,也可以使周边区域mk的各元素的比较应力值以一定的倍率增大或者减少。之后详细叙述,通过这样变更周边区域mk的各元素的比较应力值,能够验证伴随该变更的对基准区域m0的应力值的影响度。
(校正第二应力分布取得工序S23)
在校正第二应力分布取得工序S23中,对每个周边区域mk取得通过基于上述校正第一应力分布σ’(T1)并进行有限元法下的成形分析直至第二加工时刻T2而得的应力分布、即校正第二应力分布σ’(T2)。即,继续根据将各周边区域mk的应力值变更为规定值后的应力状态进行数值分析,并分析至到达第二加工时刻T2为止,从而取得各周边区域mk的每一个的校正第二应力分布σ’(T2)。
另外,“周边区域m1的校正第二应力分布σ’(T2)”的意思是通过基于周边区域m1的校正第一应力分布σ’(T1)进行有限元法下的成形分析直至第二加工时刻T2而得的校正第二应力分布σ’(T2)。同样,“周边区域m2的校正第二应力分布σ’(T2)”的意思是通过基于周边区域m2的校正第一应力分布σ’(T1)进行有限元法下的成形分析直至第二加工时刻T2而得的校正第二应力分布σ’(T2)。在本实施方式中,由于存在10个周边区域m1~m10,因此取得10个校正第二应力分布σ’(T1)。
在图11中示出通过基于图10所示的周边区域m1的校正第一应力分布σ’(T1)进行有限元法下的成形分析直至第二加工时刻T2而取得的周边区域m1的校正第二应力分布σ’(T2)的等高线图。
(校正比较应力分布取得工序S24)
在校正比较应力分布取得工序S24中,对每个周边区域mk取得校正比较应力分布σ’(T1,T2),该校正比较应力分布σ’(T1,T2)是基于在校正第一应力分布取得工序S22中取得的校正第一应力分布σ’(T1)、与在校正第二应力分布取得工序S23中取得的校正第二应力分布σ’(T2)的比较而得的校正比较应力的分布。
更具体而言,通过比较各周边区域mk的校正第一应力分布σ’(T1)和校正第二应力分布σ’(T2),求出每个有限元的应力的差分或者变化率,从而能够取得校正比较应力分布σ’(T1,T2)。
另外,“周边区域m1的校正比较应力分布σ’(T1,T2)”的意思是基于周边区域m1的校正第一应力分布σ’(T1)与周边区域m1的校正第二应力分布σ’(T2)的比较取得的校正比较应力分布σ’(T1,T2)。同样,“周边区域m2的校正比较应力分布σ’(T1,T2)”的意思是基于周边区域m2的校正第一应力分布σ’(T1)与周边区域m2的校正第二应力分布σ’(T2)的比较取得的校正比较应力分布σ’(T1,T2)。在本实施方式中,由于存在10个周边区域m1~m10,因此取得10个校正比较应力分布σ’(T1,T2)。
在图12中示出通过比较图10所示的周边区域m1的校正第一应力分布σ’(T1)与图11所示的周边区域m1的校正第二应力分布σ’(T2)并求出各有限元的每一个的校正比较应力的差分而取得的周边区域m1的校正比较应力分布σ’(T1,T2)的等高线图。在图12中示出了周边区域m1的校正比较应力分布σ’(T1,T2)的基准区域m0中的下述的数据。
Min:“校正比较应力的最小值(GPa)”,
Max:“校正比较应力的最大值(GPa)”,
Max-Min:“相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值(GPa)”,
Grad.Max:“相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值(GPa/mm)”。
(面形状不良原因区域推断工序S25)
在面形状不良原因区域推断工序S25中,基于周边区域mk的校正比较应力分布σ’(T1,T2)中的基准区域m0的面形状不良原因评价指标β(mk)的值、与比较应力分布σ(T1,T2)中的基准区域m0的面形状不良原因评价指标β(m0)的值的比较值β(mk,m0),分别推断上述周边区域mk是否是褶皱原因区域。
在本实施方式中,由于存在10个周边区域m1~m10,因此对10个周边区域分别取得面形状不良原因评价指标β(mk)的值。
优选的是“面形状不良原因评价指标β(m0)”以及“面形状不良原因评价指标β(mk)”都为相同种类的面形状不良原因评价指标。作为面形状不良原因评价指标的种类,能够使用“校正比较应力的最小值”、“相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值”、或者“相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值”。
比较值β(mk,m0)是“周边区域mk的校正比较应力分布σ’(T1,T2)中的基准区域m0的面形状不良原因评价指标β(mk)的值”和“比较应力分布σ(T1,T2)中的基准区域m0的面形状不良原因评价指标β(m0)的值”的差分或者变化率的值即可。
然后,基于该比较值比规定的阈值大或小,将周边区域mk推断为褶皱原因区域。
另外,对于被推断为褶皱原因区域的周边区域mk,通过进行向模具的对应位置设置衬垫、材料设计变更、变更预料会产生褶皱的模具等,能够进行褶皱产生应对。
以下,作为面形状不良原因评价指标β(m0)、β(mk),列举例如使用“相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值”的情况为例进行说明。
在表1中示出关于各周边区域m1~m10的Min、Max、以及Max-Min的值。例如,m1的列中Max的行那一栏的意思是周边区域m1的校正比较应力分布σ’(T1,T2)中的基准区域m0的校正比较应力的最大值(GPa)。
表1中还示出了比较值。这里,作为面形状不良原因评价指标β(m0)、β(mk),使用“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”,因此将(1)周边区域mk的校正比较应力分布σ’(T1,T2)中的基准区域m0的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”除以(2)比较应力分布σ(T1,T2)中的基准区域m0的“相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值”(=1.528GPa)而得的值计算作为变化率。
另外,虽然这里将两者的变化率设为比较值,但也可以采用差分
[表1]
然后,将其比较值(变化率)比阈值大的周边区域mk推断为褶皱原因区域。例如,在将阈值设定为1.10(110%)的情况下,周边区域m2被推断为褶皱原因区域。
此外,作为用于推断褶皱原因区域的评价基准的“阈值”,根据在最终产品(压制成形品)中可允许何种高度的褶皱来决定即可。
如以上说明那样,根据本实施方式的面形状不良原因区域推断方法,着眼于处于第二加工时刻T2时的包含褶皱产生部位的基准区域m0的残留应力的变动,从而能够定量地评价使应力变化为规定值后的周边区域mk对褶皱产生区域带来了多少影响,从而能够推断哪个周边区域mk是压制成形品的褶皱原因区域。其结果,能够定量地推断压制成形品的褶皱原因区域,从而能够减少在研究压制成形品的成形方法的设计阶段的工时及成本。
<第三实施方式>
本发明的第三实施方式是对从压制成形开始的时刻(塑性加工开始时刻TSTART)至压制成形结束的时刻(塑性加工结束时刻TEND)为止将钢板压制成形而得的压制成形品(塑性加工品)的褶皱产生区域(面形状不良产生区域)进行推断的面形状不良产生区域推断装置10。
如图13所示,本实施方式的面形状不良产生区域推断装置10具备第一应力分布取得部11、第二应力分布取得部12、比较应力分布取得部13、分割比较应力分布取得部14、以及面形状不良产生区域推断部15。
关于各构成的说明,由于与第一实施方式的面形状不良产生区域推断方法相同,因此省略重复的说明。
在第一应力分布取得部11中,通过有限元法,取得塑性加工开始时刻TSTART之后、并且是塑性加工结束时刻TEND之前的第一加工时刻T1的被加工材料的应力的分布即第一应力分布σ(T1)。
在第二应力分布取得部12中,通过有限元法,取得第一加工时刻T1之后、并且是塑性加工结束时刻TEND之前或者与之同时的第二加工时刻T2的被加工材料的应力的分布即第二应力分布σ(T2)。
在比较应力分布取得部13中,基于第一应力分布σ(T1)与第二应力分布σ(T2)的比较,取得被加工材料的比较应力的分布即比较应力分布σ(T1,T2)。
在分割比较应力分布取得部14中,将比较应力分布σ(T1,T2)分割为多个分割区域Dk,从而取得各个分割区域Dk的比较应力的分布即分割比较应力分布σDIV(T1,T2)。
在面形状不良产生区域推断部15中,基于使用分割比较应力分布σDIV(T1,T2),分别对分割区域Dk求出的面形状不良产生评价指标α,分别推断分割区域Dk是否是褶皱产生区域。
根据本实施方式的面形状不良产生区域推断装置10,与在第一实施方式中说明的面形状不良产生区域推断方法相同,能够定量地推断压制成形品的褶皱产生部位,从而能够减少在研究压制成形品的成形方法的设计阶段的工时及成本。
<第四实施方式>
本发明的第四实施方式是对于通过上述“面形状不良产生区域推断装置10”推断出的褶皱产生区域推断其原因区域的面形状不良原因区域推断装置20。
如图13所示,本实施方式的面形状不良原因区域推断装置20具备区域分割工序S21、校正第一应力分布取得工序S22、校正第二应力取得工序S23、校正比较应力分布取得工序S24、以及面形状不良原因区域推断工序S25。
关于各构成的说明,由于与第二实施方式的面形状不良原因区域推断方法相同,因此省略重复的说明。
在区域分割部21中,将通过在第三实施方式中说明的面形状不良产生区域推断装置10推断出的褶皱产生区域确定为基准区域m0,并且将基准区域m0的周围分割为多个周边区域mk。
在校正第一应力分布取得部22中,在第一应力分布σ(T1)中,对每个周边区域mk取得变更了多个周边区域mk中的任意的周边区域mn的应力值的情况下的校正第一应力分布σ’(T1)。
在校正第二应力取得部23中,对于校正第一应力分布σ’(T1)通过有限元法进行成形分析直至第二加工时刻T2,从而对每个周边区域mk取得校正第二应力分布σ’(T2)。
在校正比较应力分布取得部24中,对周边区域mk分别比较校正第一应力分布σ’(T1)和校正第二应力分布σ’(T2)而取得校正比较应力分布σ’(T1,T2)。
在面形状不良原因区域推断部25中,基于使用周边区域mk各自的校正比较应力分布σ’(T1,T2)求出的基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(mk)、与使用比较应力分布σ(T1,T2)求出的基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(m0)的比较值β(mk,m0),分别推断周边区域mk是否是面形状不良原因区域。
根据本实施方式的面形状不良原因区域推断装置20,与在第二实施方式中说明的面形状不良原因区域推断方法相同,能够定量地推断压制成形品的褶皱原因部位,从而能够减少在研究压制成形品的成形方法的设计阶段的工时及成本。
在图15中示出使计算机程序运行的***总线。
构成上述面形状不良产生区域推断装置10或者面形状不良原因区域推断装置20的各单元的功能,能够通过使存储于计算机的RAM或ROM等的程序动作来实现。同样,面形状不良产生区域推断方法或者面形状不良原因区域推断方法的各步骤,能够通过使存储于计算机的RAM或ROM等的程序动作来实现。该程序以及记录有该程序的计算机可读取的存储介质也包含在本发明中。
具体地说,上述程序例如记录于CD-ROM那样的记录介质中,或者经由各种传送介质提供给计算机。作为记录上述程序的记录介质,除了CD-ROM以外,能够使用软盘、硬盘、磁带、光磁盘、非易失性存储卡等。另一方面,作为上述程序的传送介质,能够使用用于将程序信息作为载波而传输并供给的计算机网络***中的通信介质。这里,计算机网络指的是LAN、因特网等的WAN、无线通信网络等,通信介质指的是光纤等有线线路、无线线路等。
另外,作为本发明所包含的程序,并非仅仅是通过由计算机执行供给的程序来实现上述实施方式的功能的程序。例如,在该程序可与在计算机中运行的OS(操作***)或其他应用软件等共同地实现上述实施方式的功能的情况下,所涉及的程序也包含在本发明中。另外,在供给的程序的处理的全部或一部分可由计算机的功能扩展板或功能扩展单元来进行从而实现上述实施方式的功能的情况下,所涉及的程序也包含在本发明中。
例如,图15是表示个人用户终端装置的内部构成的示意图。在该图15中,1200是具备CPU1201的个人计算机(PC)。PC1200执行存储于ROM1202或者硬盘(HD)1211中的、或由软盘(FD)1212供给的设备控制软件。该PC1200统一控制连接于***总线1204的各设备。
通过存储于PC1200的CPU1201、ROM1202或者硬盘(HD)1211的程序,可实现本实施方式中的各步骤。
1203是RAM,并作为CPU1201的主存储器、工作区等发挥功能。1205是键盘控制器(KBC),控制来自键盘(KB)1209或未图示的设备等的指示输入。
1206是CRT控制器(CRTC),控制CRT显示器(CRT)1210的显示。1207是磁盘控制器(DKC)。DKC1207控制与存储启动程序(booting program)、多个应用程序、编辑文件、用户文件及网络管理程序等的硬盘(HD)1211、以及软盘(FD)1212之间的访问。这里,启动程序是初始程序(initiating program):开始个人计算机的硬盘及软盘的执行(动作)的程序。
1208是网络接口卡(NIC),经由LAN1220而与网络打印机、其他网络机器或其他PC进行双方向的数据的交换。
根据上述的个人用户终端装置,能够定量地推断压制成形品的褶皱产生区域或者褶皱原因区域。
这样,本发明包含执行在第一实施方式中说明的面形状不良产生区域推断方法的程序、执行在第二实施方式中说明的面形状不良产生区域推断方法的程序、以及记录有这些程序的可由计算机读取的记录介质。
以上,基于实施方式详细地说明了本发明,但上述实施方式仅示出了实施本发明时的具体化的例子,不应仅通过它们来限定地解释本发明的技术范围。
例如,在上述实施方式的说明中,列举钢板的压制成形作为例子,但本发明并不局限于该例,也能够应用于纵长形状的钢材的滚轧成形及钢管的液压成形等。另外,被加工材料的材料也并不局限于钢,也可以是铝或钛等金属材料、FRP或FRTP等玻璃纤维强化树脂材料、还有它们的复合材料等。
另外,作为面形状不良,虽然列举褶皱为例,但也能够应用于面变形等面形状不良的推断方法。
工业上的可利用性
根据本发明,能够提供一种用于对将被加工材料塑性加工时产生的塑性加工品的面形状不良推断其产生区域以及原因区域的方法、装置、程序、以及记录介质。
附图标记说明
S 钢板
101 上模(凸模)
102 防皱压板模具
103 下模(凹模)
S11 第一应力分布取得工序
S12 第二应力分布取得工序
S13 比较应力分布取得工序
S14 分割比较应力分布取得工序
S15 面形状不良产生区域推断工序
S21 区域分割工序
S22 校正第一应力分布取得工序
S23 校正第二应力取得工序
S24 校正比较应力分布取得工序
S25 面形状不良原因区域推断工序
11 第一应力分布取得部
12 第二应力分布取得部
13 比较应力分布取得部
14 分割比较应力分布取得部
15 面形状不良产生区域推断部
21 区域分割部
22 校正第一应力分布取得部
23 校正第二应力取得部
24 校正比较应力分布取得部
25 面形状不良原因区域推断部
Claims (34)
1.一种面形状不良产生区域推断方法,推断从塑性加工开始时刻TSTART起至塑性加工结束时刻TEND为止将被加工材料塑性加工而得的塑性加工品的面形状不良的产生区域,其特征在于,该面形状不良产生区域推断方法具备:
第一应力分布取得工序,通过有限元法,取得作为上述塑性加工开始时刻TSTART之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前的第一加工时刻T1的上述被加工材料的应力的分布即第一应力分布σ(T1);
第二应力分布取得工序,通过有限元法,取得作为上述第一加工时刻T1之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前或者与之同时的第二加工时刻T2的上述被加工材料的应力的分布即第二应力分布σ(T2);
比较应力分布取得工序,基于上述第一应力分布σ(T1)与上述第二应力分布σ(T2)的比较,取得上述被加工材料的比较应力的分布即比较应力分布σ(T1,T2);
分割比较应力分布取得工序,通过将上述比较应力分布σ(T1,T2)分割成多个分割区域Dk,取得各个分割区域Dk的比较应力的分布即分割比较应力分布σDIV(T1,T2);以及
面形状不良产生区域推断工序,基于使用上述分割比较应力分布σDIV(T1,T2),分别对上述分割区域Dk求出的面形状不良产生评价指标α,推断上述分割区域Dk各自是否是面形状不良的产生区域。
2.如权利要求1所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良产生评价指标α是比较应力的最小值。
3.如权利要求1所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值。
4.如权利要求1所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
在上述分割比较应力分布取得工序中,
将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
6.如权利要求1至4中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
在上述分割比较应力分布取得工序中,
将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
7.如权利要求1至4中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
在上述分割比较应力分布取得工序中,
将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
8.如权利要求1至7中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述第二加工时刻T2是上述塑性加工结束时刻TEND。
9.如权利要求1至8中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述被加工材料是金属。
10.如权利要求1至9中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述塑性加工为压制成形。
11.如权利要求1至10中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良是褶皱。
12.一种面形状不良原因区域推断方法,其特征在于,具备:
区域分割工序,将通过权利要求1至11中任一项所述的面形状不良产生区域推断方法推断出的上述面形状不良的产生区域确定为基准区域m0,并且将上述基准区域m0的周围分割成多个周边区域mk,其中k=1,2,3,…n;
校正第一应力分布取得工序,在上述第一应力分布σ(T1)中,对各周边区域mk的每一个取得变更了上述多个周边区域mk中的任意的周边区域mn的应力值的情况下的校正第一应力分布σ’(T1);
校正第二应力取得工序,对于上述校正第一应力分布σ’(T1),通过有限元法进行成形分析直至上述第二加工时刻T2,从而对各周边区域mk的每一个取得校正第二应力分布σ’(T2);
校正比较应力分布取得工序,对于各个上述周边区域mk,基于上述校正第一应力分布σ’(T1)和上述校正第二应力分布σ’(T2)的比较,取得上述被加工材料的校正比较应力的分布即校正比较应力分布σ’(T1,T2);以及
面形状不良原因区域推断工序,基于使用上述周边区域mk各自的上述校正比较应力分布σ’(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(mk)、与使用上述比较应力分布σ(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(m0)的比较值β(mk,m0),推断上述周边区域mk各自是否是面形状不良原因区域。
13.如权利要求12所述的面形状不良原因区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是校正比较应力的最小值。
14.如权利要求12所述的面形状不良原因区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值。
15.如权利要求12所述的面形状不良原因区域推断方法,其特征在于,
上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
16.一种面形状不良产生区域推断装置,推断从塑性加工开始时刻TSTART起至塑性加工结束时刻TEND为止将被加工材料塑性加工而得的塑性加工品的面形状不良的产生区域,其特征在于,该面形状不良产生区域推断装置具备:
第一应力分布取得部,通过有限元法,取得作为上述塑性加工开始时刻TSTART之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前的第一加工时刻T1的上述被加工材料的应力的分布即第一应力分布σ(T1);
第二应力分布取得部,通过有限元法,取得作为上述第一加工时刻T1之后、并且是上述塑性加工结束时刻TEND之前或者与之同时的第二加工时刻T2的上述被加工材料的应力的分布即第二应力分布σ(T2);
比较应力分布取得部,基于上述第一应力分布σ(T1)与上述第二应力分布σ(T2)的比较,取得上述被加工材料的比较应力的分布即比较应力分布σ(T1,T2);
分割比较应力分布取得部,通过将上述比较应力分布σ(T1,T2)分割成多个分割区域Dk,从而取得各个分割区域Dk的比较应力的分布即分割比较应力分布σDIV(T1,T2);以及
面形状不良产生区域推断部,基于使用上述分割比较应力分布σDIV(T1,T2),分别对上述分割区域Dk求出的面形状不良产生评价指标α,推断上述分割区域Dk各自是否是面形状不良的产生区域。
17.如权利要求16所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良产生评价指标α是比较应力的最小值。
18.如权利要求16所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分的最大值。
19.如权利要求16所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良产生评价指标α是相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
20.如权利要求16至19中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
在上述分割比较应力分布取得部中,
将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含比较应力最小的元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
21.如权利要求16至19中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
在上述分割比较应力分布取得部中,
将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
22.如权利要求16至19中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
在上述分割比较应力分布取得部中,
将上述比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第一分割区域D1划分为上述多个分割区域Dk中的一个,并且将从上述比较应力分布σ(T1,T2)中排除上述第一分割区域D1后的比较应力分布σ(T1,T2)中的包含相互分离的两个元素间的比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度达到最大的组合的两个元素的第二分割区域D2划分为上述多个分割区域Dk中的一个。
23.如权利要求16至22中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述第二加工时刻T2是上述塑性加工结束时刻TEND。
24.如权利要求16至23中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述被加工材料是金属。
25.如权利要求16至24中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述塑性加工为压制成形。
26.如权利要求16至25中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良是褶皱。
27.一种面形状不良原因区域推断装置,其特征在于,具备:
区域分割部,将通过权利要求16至26中任一项所述的面形状不良产生区域推断装置推断出的上述面形状不良的产生区域确定为基准区域m0,并且将上述基准区域m0的周围分割成多个周边区域mk,其中k=1,2,3,…n;
校正第一应力分布取得部,在上述第一应力分布σ(T1)中,对各周边区域mk的每一个取得变更了上述多个周边区域mk中的任意的周边区域mn的应力值的情况下的校正第一应力分布σ’(T1);
校正第二应力取得部,对于上述校正第一应力分布σ’(T1),通过有限元法进行成形分析直至上述第二加工时刻T2,从而对各周边区域mk的每一个取得校正第二应力分布σ’(T2);
校正比较应力分布取得部,对于各个上述周边区域mk,基于上述校正第一应力分布σ’(T1)和上述校正第二应力分布σ’(T2)的比较,取得上述被加工材料的校正比较应力的分布即校正比较应力分布σ’(T1,T2);以及
面形状不良原因区域推断部,基于使用上述周边区域mk各自的上述校正比较应力分布σ’(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(mk)、与使用上述比较应力分布σ(T1,T2)求出的上述基准区域m0中的面形状不良原因评价指标β(m0)的比较值β(mk,m0),推断上述周边区域mk各自是否是面形状不良原因区域。
28.如权利要求27所述的面形状不良原因区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是校正比较应力的最小值。
29.如权利要求27所述的面形状不良原因区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分的最大值。
30.如权利要求27所述的面形状不良原因区域推断装置,其特征在于,
上述面形状不良原因评价指标β(mk)、β(m0)是相互分离的两个元素间的校正比较应力的差分除以其分离距离而得的差分梯度的最大值。
31.一种程序,执行权利要求1所述的面形状不良产生区域推断方法。
32.一种程序,执行权利要求12所述的面形状不良原因区域推断方法。
33.一种能够由计算机读取的记录介质,记录有权利要求31所述的程序。
34.一种能够由计算机读取的记录介质,记录有权利要求32所述的程序。
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