ES2711905T3 - Método de predicción de fractura, dispositivo de procesamiento de cálculo, programa y soporte de registro - Google Patents

Abstract

Un método implementado por ordenador para predecir una fractura en una parte de objetivo de análisis en un proceso de formación, que comprende: un primer paso de discretizar una parte de objetivo de análisis mediante una primera malla de elementos finitos y una segunda malla de elementos finitos, donde el tamaño del elemento de la segunda malla de elementos finitos es mayor que el de la primera malla de elementos finitos respectivamente, y realizar un análisis de formación utilizando un método de elementos finitos; un segundo paso de calcular valores promediados de distorsión principal máxima o proporción de reducción de espesor de lámina para cada una de las mallas de elementos finitos; y un tercer paso de extraer una porción de riesgo de fractura a partir de la parte de objetivo de análisis discretizada por la primera malla de elementos finitos, donde la diferencia de los valores promediados calculados de la distorsión principal máxima o proporción de reducción de espesor de lámina entre valores promediados calculados correspondientes de elementos de la primera malla de elementos finitos y elementos de la segunda malla de elementos finitos es mayor que un valor predeterminado en una posición correspondiente a una misma ubicación en la parte de objetivo de análisis.

Description

DESCRIPCION

Metodo de prediccion de fractura, dispositivo de procesamiento de calculo, programa y soporte de registro Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un metodo de prediccion de fractura para extraer una porcion de riesgo de fractura cuando se efectua un analisis de deformacion por medio de un metodo de elementos finitos, un dispositivo de procesamiento, un producto de programa y un soporte de registro.

Antecedentes de la tecnica

En anos recientes, en la industria automotriz, se ha vuelto un problema urgente desarrollar una estructura de vehlculo capaz de reducir las lesiones a un pasajero al momento de una colision. Por otro lado, la reduction del peso de la carrocerla de los vehlculos es tambien importante para mejorar la eficiencia de combustible. Para resolver estos problemas, se considera la aplicacion de materiales con resistencia mas alta, laminas de acero de alta resistencia como materiales de acero en particular. Sin embargo, en general, se dice que el incremento de la resistencia conlleva al deterioro de la capacidad de formation. Para aplicacion de expansion, es importante mejorar la capacidad de formacion, en particular la capacidad de formacion de reborde estirado.

Para resolver tales problemas, el desarrollo de un material con excelente capacidad de formacion de reborde estirado esta en progreso. Por ejemplo, en el Documento de Patente 1, se divulga un material con capacidad de formacion de reborde estirado mejorada mediante el control de microestructura de tipo ferrita y bainita. Ademas, en el Documento de Patente 2, se divulgan laminas de aleacion de aluminio con excelente capacidad de formacion de reborde estirado mediante la definition de anisotropla plastica y elongation uniforme en una prueba de tension en una direction especlfica.

Sin embargo, la capacidad de formacion en una parte actual es determinada de manera compleja no solamente con las propiedades de material sino tambien es afectada por configuration de dado, condiciones de lubrication, condiciones de formacion, y/o similares. Por consiguiente, es necesario establecer apropiadamente estos factores complicados, conjuntamente con materiales, con el objeto de aprovechar excelentes propiedades de material. Para tales propositos, se aplican tecnicas de analisis numerico.

En el Documento de Patente 3, se divulga un metodo para predecir una fractura o una arruga que es un defecto de formacion al momento de la formacion, utilizando un metodo de elementos finitos. De acuerdo con este metodo, se efectua un analisis con el metodo de elementos finitos y se determina la generation de fractura o arruga utilizando datos de distorsion y/o estres de un elemento de interes. Sin embargo, cuando se utiliza un metodo de este tipo, se requiere efectuar una discretization de elementos con un tamano apropiado segun la meta del analisis. Cuando el analisis es efectuado con una discretizacion de elementos inapropiada existe el temor que la prediccion resulte en una sobreestimacion o en una subestimacion y por consiguiente no corresponda a la realidad.

[Documento de Patente 1] Solicitud de Patente Japonesa Abierta n.° 2002-60898

[Documento de Patente 2] Solicitud de Patente Japonesa Abierta n.° 2006-257506

[Documento de Patente 3] Solicitud de Patente Japonesa Abierta n.° Hei 8-339396.

Sumario de la invencion

Como se describio anterior, ha sido muy diflcil extraer una porcion de riesgo de fractura de manera fiable a traves de las tecnicas convencionales cuando se predice la generacion de una fractura o una arruga, que es un defecto de formacion en el momento de la formacion, utilizando el metodo de elementos finitos.

La presente invencion se efectua tomando en cuenta los problemas descritos arriba, y un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo de prediccion de fracturas para extraer una porcion de riesgo de fractura facil y fiablemente cuando se predice una fractura por el metodo de elementos finitos, un dispositivo de procesamiento, un producto de programa, y un soporte de registro.

Los presentes inventores consideraron el metodo de prediccion de fractura mientras enfocaban su atencion en el hecho que la deformacion se localiza en una porcion de riesgo de fractura y un gradiente de deformacion grande ocurre alrededor de la porcion, y encontraron que la porcion de riesgo de fractura puede ser determinada de manera fiable, la esencia de la presente invencion se presenta a continuation.

1. Un metodo de prediccion de fractura incluye:

un primer paso de discretizar una parte de objetivo de analisis por una primera area y una segunda area mayor que la primera area respectivamente y efectuar un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

un segundo paso de calcular una distorsion principal maxima o proportion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las partes discretizadas por la primera area y la segunda area; y un tercer paso de extraer una porcion de riesgo de fractura a partir de la parte de objetivo de analisis discretizada por la primera area, en el que la diferencia de distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina entre valores calculados en la parte discretizada por la primera area y los valores en la parte discretizados por la segunda area es mayor que un valor predeterminado en la posicion correspondiente a una misma porcion en la parte de objetivo de analisis.

2. En el metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 1., en el primer paso, un tamano de primera area y un tamano de segunda area son determinados por una relacion con un valor n de la parte de objetivo de analisis.

3. En el metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 1. o 2., en el tercer paso, cuando una porcion de riesgo de fractura en el que la diferencia es mayor que el valor predeterminado no es extraldo, por lo menos la primera area entre la primera area y la segunda area es establecida para que sea de menor tamano, y el primer paso, el segundo paso y el tercer paso se ejecutan otra vez secuencialmente.

4. En el metodo de prediccion de fractura de acuerdo con cualquiera de 1. a 3., en el primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por la primera area y la segunda area, respectivamente, y despues se efectua un analisis de formacion.

5. Un metodo de prediccion de fractura que incluye:

un primer paso de discretizar una parte de objetivo de analisis en varias areas y efectuar un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

un segundo paso de calcular una distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las areas;

un tercer paso de combinar dos o mas areas adyacentes y calcular una distorsion principal maxima o una proporcion de reduccion de espesor de lamina en el area combinada; y

un cuarto paso de extraer, como porcion de riesgo de fractura de la parte de objetivo de analisis, el area en el que la diferencia de distorsion principal maxima o la proporcion de reduccion de espesor de lamina antes y despues de la combinacion de las areas es mayor que un valor predeterminado.

6. En el metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 5., en el primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por el area y despues se efectua el analisis de formacion.

7. Un dispositivo de procesamiento utilizado para metodo de prediccion de fractura de una parte de objetivo de analisis que incluye:

una primera unidad que discretiza una parte de objetivo de analisis por una primera area y una segunda area mayor que la primera area, respectivamente, y que efectua un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

una segunda unidad que calcula la distorsion principal maxima o una proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las partes discretizadas por la primera area y la segunda area; y una tercera unidad que extrae una porcion de riesgo de fractura a partir de la parte de objetivo de analisis discretizada por la primera area, en el que la diferencia de distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina entre los valores calculados en la parte discretizada por la primera area y los valores en la parte discretizados por la segunda area es mayor que un valor predeterminado en la posicion que corresponde a una misma porcion en la parte de objetivo de analisis.

8. En el dispositivo de procesamiento de acuerdo con 7., la primera unidad determina el tamano de una primera area y el tamano de la segunda area a traves de una relacion con un valor n de la parte de objetivo de analisis.

9. Un dispositivo de procesamiento utilizado para un metodo de prediccion de fractura de una parte de objetivo de analisis que incluye:

una primera unidad que discretiza una parte de objetivo de analisis en varias areas y efectua un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

una segunda unidad que calcula una distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las areas;

una tercera unidad que combina dos o mas de las areas adyacentes y calcula una distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina en el area combinada; y

una cuarta unidad que extrae, como porcion de riesgo de fractura de la parte de objetivo de analisis, el area en el que la diferencia de la distorsion principal maxima o la proporcion de reduccion de espesor de lamina antes y despues de la combinacion de las areas es mayor que un valor predeterminado.

10. Un producto de programa que hace que un ordenador ejecute:

un primer paso de discretizar una parte de objetivo de analisis por una primera area y una segunda area mayor que la primera area, respectivamente, y efectuar un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

un segundo paso de calcular una distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las partes discretizadas por la primera area y la segunda area; y

un tercer paso de extraer una porcion de riesgo de fractura a partir de la parte de objetivo de analisis discretizada por la primera area, en el que la diferencia de distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina entre valores calculados en la parte discretizada por la primera area y los valores en la parte discretizados por la segunda area es mayor que un valor predeterminado en la posicion correspondiente a una misma porcion en la parte de objetivo de analisis.

11. En el producto de programa de acuerdo con 10., en el primer paso, un tamano de la primera area y un tamano de la segunda area son determinados por una relacion con un valor n de la parte de objetivo de analisis.

12. En el producto de programa de acuerdo con 10. u 11., en el tercer caso, cuando una porcion de riesgo de fractura en el que la diferencia es mayor que el valor predeterminado no es extralda, por lo menos la primera area entre la primera area y la segunda area es establecida de un menor tamano, y el primer paso, el segundo paso, y el tercer paso son ejecutados otra vez secuencialmente.

13. En el producto de programa de acuerdo con cualquiera de 10. a 12., en el primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por la primera area y la segunda area respectivamente, y despues se efectua el analisis de formation.

14. Un producto de programa que causa que un ordenador ejecute:

un primer paso de discretizar una parte de objetivo de analisis en varias areas y efectuar un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

un segundo paso de calcular una distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las areas;

un tercer paso de combinar dos o mas areas adyacentes y calcular la distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina en el area combinada; y

un cuarto paso de extraer, como porcion de riesgo de fractura de la parte de objetivo de analisis, el area en el que la diferencia de la distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina antes y despues de la combination de las areas es mayor que un valor predeterminado.

15. En el producto de programa de acuerdo con 14., en el primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por el area y despues se efectua el analisis de formacion.

16. Un soporte de registro legible en ordenador que registra un producto de programa de acuerdo con cualquiera de 10. a 15.

Mediante la realization de prediction de fractura de una parte a procesar con base en la presente invention, la dependencia de la selection de condiciones de analisis puede ser reducida y se puede extraer una porcion de riesgo de fractura de manera facil y fiable. Por consiguiente, los costos necesarios para el desarrollo pueden ser reducidos y se logra una reduccion de peso mediante la aplicacion de un material que tiene una resistencia mas elevada a una parte a procesar.

Breve description de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de flujo de un metodo de prediccion de fractura (dispositivo) de la presente invencion;

La Figura 2 es una tabla que muestra resultados de simulation cuando se determinan llmites superior e inferior de discretization de elementos gruesos y finos;

La Figura 3 es una grafica caracterlstica que muestra resultados de simulacion cuando se determinan los llmites superior e inferior de la discretizacion de elementos gruesos;

La Figura 4 es una grafica caracterlstica que muestra los resultados de simulacion cuando se determinan los llmites superior e inferior de la discretizacion de elementos finos;

La Figura 5 es un diagrama de flujo de un metodo de prediccion de fractura (dispositivo) de la presente invencion;

La Figura 6 es una vista de explication de una lamina de material utilizada para un experimento de formacion; La Figura 7A es una vista esquematica que muestra un corte transversal vertical antes del inicio de una prueba de formacion de reborde;

La Figura 7B es una vista esquematica que muestra una superficie plana antes del inicio de prueba de formacion de reborde;

La Figura 7C es una vista esquematica que muestra un corte transversal vertical despues de acabar la prueba de formacion de reborde;

La Figura 8A es una vista esquematica que muestra la discretizacion de elemento por un tamano pequeno utilizado para analisis de formacion;

La Figura 8B es una vista esquematica que muestra discretizacion de elemento por un tamano grande utilizado para analisis de formacion;

La Figura 9 es una grafica caracterlstica que muestra los resultados de analisis de una distribucion de distorsion principal maxima con elementos grandes y pequenos; y

La Figura 10 es un diagrama esquematico que muestra una estructura interna de un dispositivo terminal de usuario personal.

Description detallada de las realizaciones preferidas

Primero, los presentes inventores examinaron estados de deformation de porciones de fractura de partes de objetivo de analisis con detalles. Como consecuencia, se encontro que existe un pico en la position en el que ocurre realmente la fractura y deformation, como, por ejemplo, una proportion de reduction de espesor de lamina o distorsion disminuye gradualmente en la cercanla a este pico. Especlficamente, es concebible que despues que la deformation se concentre en alguna area (elemento) en una parte de meta de analisis, la localization de la deformation ocurre adicionalmente en el area y lleva eventualmente a una fractura. Esto significa que, en otras palabras, en una portion de fractura de una parte de objetivo de analisis, lo que se conoce como gradiente de deformation es grande. El gradiente de deformation es una variation (gradiente) que depende de una position de una cantidad de deformation como por ejemplo la proportion de reduction de espesor de hoja o una cantidad de distorsion en una cierta portion de una parte de objetivo de analisis. El gradiente de deformation es un coeficiente diferencial obtenido diferenciando una cantidad de deformation por position (distancia), y puede representarse, por ejemplo, considerando un area diminuta, como gradiente de deformation = [cantidad de deformacion/distancia (mm)].

Como metodo convencional para distinguir una fractura mediante la realization de un analisis de deformation de una parte de objetivo de analisis a traves de un metodo de elementos finitos, generalmente se adopta un metodo para comparar una cantidad de deformation de cada area (cada elemento discretizado en forma de malla) obtenida por calculo con un llmite de fractura de un material que se obtiene separadamente. Especlficamente, en el metodo convencional, durante el analisis de deformation utilizando el metodo de elementos finitos, una portion es determinada como una portion de riesgo de fractura cuando una cantidad de deformation en un cierto elemento rebasa un llmite de fractura definido con base en el llmite de fractura de un material de la parte de objetivo de analisis. Sin embargo, en este caso, ocurren problemas como se presenta a continuation.

En el metodo de elementos finitos, la cantidad de deformation calculada para cada elemento sera el valor promedio dentro de este elemento. Por consiguiente, cuando el tamano del elemento es establecido para que sea relativamente grande, en un elemento en el cual existe la portion con una cantidad de information grande, esta portion existe localmente en un area angosta en el elemento de interes. En este caso, aun cuando el llmite de fractura se ha rebasado localmente en la portion de interes, promediando las cantidades de deformation en el elemento provoca como resultado que, para decirlo de alguna manera, la cantidad de deformation la portion de interes este integrada en el valor promedio, y por consiguiente el valor producido como promedio en el elemento no rebasa el llmite de fractura. En este caso, la portion de interes no puede ser determinada como la portion de riesgo de fractura.

Por consiguiente, para tratar con la ubicacion de deformation, una discretization en elementos adecuadamente pequenos es concebible. Sin embargo, en el metodo de elementos finitos, el tiempo de circulation depende en gran medida del tamano de elementos y el numero total de elementos. Cuando se utiliza la discretization en elementos adecuadamente pequenos que puede manejar la localization de deformation, se requiere de un tiempo bastante largo para analisis de deformation. Especlficamente, el tiempo de procesamiento es proporcional al numero inverso del cubo de una proportion de reduction de tamano de elemento. Por ejemplo, el tiempo de calculo se vuelve aproximadamente ocho es mayor cuando el tamano de elemento es reducido a 1/2, y aproximadamente 64 veces mayor cuando el tamano de elemento es reducido a 1/4. Mientras que la utilization de un elemento con un lado de 2 mm requiere de aproximadamente diez horas de tiempo de calculo para la escala de una parte de objetivo de analisis normal, por ejemplo, el uso de un elemento con un lado de 0,5 mm para mejorar la exactitud requiere de aproximadamente 64 veces mas tiempo, 640 horas de tiempo de calculo, por lo que no es practico.

Ademas, cuando el tamano de elemento es pequeno, ocurre tambien el problema siguiente. Especlficamente, cuando se utiliza un tamano de elemento inferior a la longitud de calibration (longitud de calibration es la referencia cuando tiene de una deformation de una portion de fractura al momento de obtener el llmite de fractura de un material de la parte de objetivo de analisis, un valor de salida proveniente del elemento y el llmite de fractura no pueden compararse directamente. En este caso, se requiere de algun tipo de correction.

Ademas, en primer lugar, independientemente de que tan pequeno es el tamano del elemento discretizado, puede existir un caso en el cual la posibilidad de generation de fracturas no puede determinarse con exactitud. Especlficamente, aun cuando existe en la parte de objetivo de analisis una portion que tiene una cantidad de deformation tan grande que es suficiente para la generation de fractura, puede existir un caso en el cual la portion de interes tiene una cantidad de deformation sustancialmente uniforme en un area relativamente grande, y no ocurre una fractura puesto que no hay localization de deformation ahl. Un ejemplo es lo que se conoce como deformation con rebabas de tal manera que en la periferia de un orificio formado en la parte de objetivo de analisis se observe una cantidad de deformation sustancialmente uniforme. En un caso de este tipo, aun cuando no ocurre realmente una fractura, un valor de salida en el elemento que corresponde a la portion de interes rebasa el llmite de fractura y se puede determinar que la portion es una portion de riesgo de fractura.

Como se explico arriba, en el metodo convencional de determination de fractura, se requiere tener un alto grado de experiencia para efectuar una determination precisa de fractura, y es tambien posible olvidar una portion de riesgo de fractura segun la forma de ocurrencia de deformation y/o condiciones.

Para mejorar esta situacion, los presentes inventores enfocaron su atencion en el hecho que un gradiente de deformacion es grande alrededor de una porcion de riesgo de fractura, y por consiguiente inventaron un nuevo metodo de determinacion de fraccion que utiliza el punto en el cual se efectua el promedio segun el tamano de elemento en el analisis por el metodo de elementos finitos. De acuerdo con la presente invencion, dos criterios de elementos (aqul, para comodidad, el mas pequeno de ellos se conoce como el primer elemento y el mas grande de ellos se conoce como el segundo elemento), que tienen tamanos diferentes de discretizacion en el metodo de elementos finitos se utilizan para efectuar un analisis para una porcion que tiene un gradiente de deformacion. En el metodo de elementos finitos, una cantidad de deformacion en un elemento de interes es promediada y producida. Por consiguiente, en el caso en el cual existe en un cierto elemento una porcion de deformacion que tiene un gran gradiente de deformacion, cuando el elemento de interes es el primer elemento y cuando es el segundo elemento, el primero se vuelve el valor de salida mas grande que el segundo.

De acuerdo con la presente invencion, diferencia entre valores promedio calculados en la parte discretizada por el primer elemento y los en la parte discretizada por el segundo elemento se utilizan para extraer una porcion de riesgo de fractura para el primer elemento y el segundo elemento separadamente en una posicion que corresponde a la misma porcion en la parte de objetivo de analisis. En este caso, cuando salidas de valores promedio son diferentes entre el primer elemento y el segundo elemento, es concebible que un gradiente de deformacion exista en el elemento de interes. Esta diferencia entre valores de salida corresponde al grado de los gradientes de deformacion. Entre mayor es el gradiente de deformacion, mas alto es el riesgo de fractura, y el grado de riesgo de fractura puede determinarse a traves de la diferencia entre valores de analisis.

De acuerdo con la presente invencion, una estructura posible es tal que, despues de analizar con elementos que tienen un tamano predeterminado en lugar de utilizar dos tipos de elementos que tienen tamanos de discretizacion diferentes de acuerdo con lo descrito arriba, dos o mas elementos se combinan con el objeto de tomar la diferencia entre valores de salida antes y despues de la combinacion de los elementos. En este caso, cuando salidas de valores promedio antes y despues de la combinacion de los elementos son diferentes, es concebible que exista un gradiente de deformacion en los elementos de interes. Entre mayor es el gradiente de deformacion, mayor es el riesgo de fractura, y el grado de riesgo de fractura puede determinarse a traves de la diferencia entre valores de analisis.

Como valores de analisis mencionados aqul, cualquier valor puede utilizarse como, por ejemplo, el espesor de lamina, proporcion de reducciones de espesor de lamina, distorsion principal maxima, holgura de formacion en un diagrama de llmite de formacion presentado por deformaciones principales maximas o mlnimas y similares, generalmente utilizadas en la determinacion de fractura. Es deseable utilizar la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima debido a la facilidad de manejo en analisis. Ademas, en el analisis de metodo de elementos finitos de proceso de formacion, se utiliza generalmente como elemento un elemento de envoltura (bidimensional) constituido de varios nodos en un plano, pero que no tiene nodo en la direccion de espesor, y la presente invencion es preferida para este elemento. Sin embargo, la presente invencion puede aplicarse exactamente de la misma manera a un elemento unidimensional (elemento de barra) utilizado para productos procesados en una forma de barra, y un elemento tridimensional (elemento solido) utilizado para mejorar la exactitud analltica de una formacion en la direccion del espesor con mayores detalles.

Se encontro que, utilizando un metodo de este tipo, es posible efectuar simple y fiablemente determinacion de fractura que ha sido diflcil convencionalmente a menos que se optimice el tamano de elemento debido a la dependencia del grado de deformacion local de una porcion de riesgo de fractura, un metodo de medicion cuando se determina un llmite de fractura, o similar.

Especlficamente, de acuerdo con la presente invencion, todos los problemas descritos arriba en la tecnica convencional pueden ser resueltos.

Especlficamente, de acuerdo con la presente invencion, como primer elemento o elemento antes de combinacion no es necesario utilizar un elemento que tiene un tamano muy pequeno como en la tecnica convencional, y por consiguiente se logra una reduccion significativa del tiempo de procesamiento. Asimismo, en este caso, no es necesario utilizar un tamano de elemento inferior a la longitud de calibrador al momento de obtener un llmite de fractura de un material de una parte de objetivo de analisis, y por consiguiente se vuelve posible comparar directamente el valor producido a partir de un elemento y el llmite de fractura.

De acuerdo con la presente invencion, mediante la utilization de un punto en un sentido reverso, para decirlo de alguna manera, en el que la cantidad de deformacion es promediada en un elemento por el metodo de elementos finitos, se utilizan dos tipos de elementos que tienen tamanos diferentes. Por consiguiente, mientras que convencionalmente la contribution de una porcion que tiene una gran cantidad de deformacion esta integrada, para ponerlo de una manera, en el valor promedio mediante el hecho de promediar una cantidad de deformacion de un elemento, la presente invencion permite determinar con precision una porcion de riesgo de fractura.

Ademas, como en la deformacion de rebabas, aun cuando existe una porcion que tiene una cantidad de deformacion tan grande que es suficiente para generar una fractura existe en la parte de objetivo de analisis, la presente invencion puede manejar hasta el caso en el cual la porcion de interes tiene una cantidad de deformacion sustancialmente uniforme en un area relativamente grande, y no ocurre una fractura puesto que no hay localizacion de deformacion hay. Especlficamente, en este caso, la porcion de interes tiene un gradiente de deformacion pequeno (o bien, sustancialmente no tiende gradiente de deformacion) y por consiguiente tomando una diferencia entre valores de salida del primer elemento y el segundo elemento resulta en un valor relativamente pequeno que puede ser determinado con precision como no siendo una porcion de riesgo de fractura.

Ademas, como resultado de estudios delicados efectuados por los presentes inventores, se encontro que la exactitud de la determinacion de fractura se incrementa significativamente en comparacion con un metodo convencional para la forma de deformacion que se conoce como fractura de reborde estirado, entre varios tipos de fractura. La formacion de reborde estirado puede verse como una porcion de ralz de un pilar central que es una porcion de un panel lateral de cuerpo, una porcion procesada de reborde para soldar miembros, o similar, y un estado de deformacion del mismo cercano a una tension uniaxial. En un modo de deformacion de este tipo, el gradiente de deformacion de una porcion de riesgo de fractura es relativamente grande. Ademas, la deformacion es mas local en comparacion con otras formas de fractura. Por consiguiente, en general es necesario utilizar un elemento relativamente pequeno cuando se efectua un analisis por el metodo de elementos finitos. Esto hace que el tiempo de calculo sea excesivo y es diflcil relacionar el valor calculado con el valor de llmite de fractura de un material medido por una cierta longitud de calibrador especlfica.

En contraste, con la presente invencion, se encontro que el gradiente de deformacion puede ser evaluado como una diferencia de valores de analisis cambiando tamanos de elementos para calcular los valores de analisis, y una porcion de riesgo de fractura puede ser extralda de manera fiable. Cuando la presente invencion es aplicada a laminas de acero de alta resistencia que tienen una resistencia a la tension ultima de 440 MPa o mas, en el que la fractura de reborde estirado puede ocurrir facilmente con relacion a gradiente de deformacion, la exactitud de prediction mejora significativamente, y por consiguiente la presente invencion es preferible para una aplicacion de este tipo.

Ademas, la presente invencion no se limita al metodo de elementos finitos, puede aplicarse a cualquier metodo de analisis en la medida en que efectua una discretization de elementos. Ademas, la invencion es efectiva para predecir no solamente una fractura durante deformacion sino tambien una fractura de un material al momento de una deformacion por colision.

A continuation, se explicara especlficamente la presente invencion.

La presente invencion de acuerdo con 1., como se muestra en la Figura 1, cuando una parte de objetivo de analisis es discretizada en varias areas (elementos) y se efectua un analisis de formacion por un metodo de elementos finitos, dos tipos de elementos, un elemento que tiene un tamano pequeno (primer elemento) y un elemento (segundo elemento) de mayor tamano que el primer elemento, se utilizan para efectuar el analisis de formacion (unidad (paso) de discretizacion 11), y la proportion de reduction de espesor de lamina o la distorsion principal maxima se calcula para cada uno de los elementos (unidad de analisis (paso) 12). Despues, el primer elemento en el que un valor de diferencia de la distorsion principal maxima o la proporcion de reduccion de espesor de lamina entre el primer elemento y el segundo elemento es mayor que un valor predeterminado en una position que corresponde a la misma porcion en la parte de objetivo de analisis es extraldo como porcion de riesgo de fractura de la parte de objetivo de analisis (unidad de extraction (paso) 15).

Aqul, la unidad de discretizacion 11, la unidad de analisis 12 y la unidad de extraccion 15 se realizan como funciones de una unidad de procesamiento central (CPU) de un ordenador, por ejemplo.

Observese que en la Figura 1 y la Figura 5 una llnea solida indica una unidad o paso requerido, y una llnea interrumpida se refiere a una unidad o paso alternativo.

Primero, para discretizar la parte de objetivo de analisis en varios elementos (unidad (paso) de discretizacion 11), la parte de objetivo de analisis es expresada por datos digitales (datos CAD o bien datos de medicion de forma) de una forma tridimensional de la parte como un agregado de areas de plano bidimensional. En este momento, una porcion de esquina de la parte es discretizada por elementos suficientemente pequenos por que cambia de forma de manera importante, asegurando por consiguiente una reproducibilidad de forma. Ademas, cuando se analiza una fractura de reborde estirado en una porcion de borde, es preferible que la discretizacion de elemento se efectue de tal manera que la llnea periferica externa de la parte sea lisa sin proyeccion o rebaje. Ademas, cuando se efectua la discretizacion de elementos por el primer elemento y el segundo elemento con tamanos diferentes, toda la parte meta de analisis puede ser uniformemente finamente discretizada (o bien discretizada de manera gruesa), o bien algunas areas de la parte en el que se efectua la determinacion de fractura pueden ser discretizadas de manera fina o gruesa. Lo primero es conveniente en terminos de pasos de operation, y lo ultimo es provechoso para reducir el tiempo de calculo. Por consiguiente, ambos pueden seleccionarse o combinarse apropiadamente tomando en cuenta la carga global.

Aqul, en la unidad (paso) de discretizacion 11, se determinan el tamano del primer elemento y el tamano del segundo elemento a traves de una relacion con n valores de la parte meta de analisis.

De acuerdo con la presente invencion, cuando se efectua un analisis con la discretizacion de elementos por metodo de elementos finitos, la discretizacion de elementos debe efectuarse de manera suficientemente fina para reproducir la forma geometrica de una porcion meta, especlficamente, la curvatura de una porcion de borde, el radio de cobertura de una porcion de esquina o similares, por ejemplo. Ademas, de acuerdo con la presente invencion, cuando se efectua un analisis con la discretizacion de elementos cambiando con dos tipos, el primer elemento y el segundo elemento, y despues se toma una diferencia con relacion a proporcion de reduccion de espesor de lamina o distorsion principal maxima entre el primer elemento y el segundo elemento, se debe tomar un cuidado adicional para los dos tamanos de discretizacion de elementos (gruesa y fina). Los presentes inventores efectuaron estudios dedicados en un metodo de establecimiento de los tamanos de discretizacion de elementos gruesos y finos, y encontraron que los tamanos se relacionan con la propiedad de endurecimiento de trabajo de un material. Se encontro se podia obtener una excelente exactitud de prediccion de fractura cuando un tamano promedio "L grueso" (en unidades de mm) de la discretizacion de elemento grueso y un tamano promedio "L fino" (en unidades de mm) de la discretizacion de elemento fino cumplen la relacion siguiente, con la propiedad de endurecimiento de trabajo de un material representandose por un valor n que se obtiene generalmente por una prueba de tension:

f(2, n) < L grueso f(10, n) (1)

f(0,5, n) < L fino f(5, n) (2)

Aqul, n es el valor n del material, y las expresiones arriba se cumplen cuando n > 0,05. Cuando n < 0,05, un valor de n = 0,05 puede utilizarse para obtener L grueso y L fino. Ademas, una funcion f(L*, n) se proporciona de la manera siguiente:

f(L*, n) = L*(1 - exp(0,37/n)/3200) (3)

En otras palabras, las expresiones arriba (1) a (3) se vuelven:

2(1 - exp(0,37/n)/3200) < L grueso < 10 (1 - exp(0,37/n)/3200) (4)

0,5(1 - exp(0.37/n)/3200) < L fino < 5 (1-exp(0,37/n)/3200) (5)

Esta funcion f tiene un valor que se vuelve mas grande junto con el valor n. La localizacion de deformacion no ocurre facilmente cuando el valor n es grande, y por consiguiente la exactitud de prediccion de fractura puede asegurarse aun en el caso de discretizacion de elementos con un valor grande. Por otro lado, la deformacion puede ocurrir facilmente localmente cuando el valor es pequeno. Por consiguiente, el gradiente de deformacion de una porcion de riesgo de fractura se vuelve grande y la exactitud de prediccion de fractura se reduce a menos que se efectue una discretizacion de elementos por un tamano suficientemente pequeno. Por consiguiente, el tamano de discretizacion de elemento debe hacerse pequeno, y por consiguiente se efectua este ajuste.

Aun cuando se anticipo que es mejor efectuar la discretizacion de elementos por un tamano pequeno cuando el valor n es bastante pequeno, inferior a 0,05, la discretizacion de elementos por un tamano excesivamente pequeno puede provocar el incremento del tiempo de calculo, y por consiguiente no se prefiere. Por consiguiente, se encontro que aun cuando se utiliza una discretizacion de elementos gruesos/finos con el valor n siendo 0,05, no hay problema en la practica en el rango de exactitud de analisis numerico por el metodo de elementos finitos actual. Por consiguiente, cuando el valor n es 0,05 o menos, la discretizacion de elementos puede ajustarse con el valor n siendo 0,05. Resultados de simulacion cuando se determina el llmite superior e inferior de la discretizacion de elementos gruesos y finos se muestran en la Figura 2, y graficas caracterlsticas se muestran en la Figura 3 y en la Figura 4.

Cuando se evalua el gradiente de informacion con exactitud mas elevada, la proporcion entre L grueso y L fino, L grueso/L fino puede ser 1,5 o mas, preferentemente 2 o mas.

Despues, cuando se efectua un analisis de formacion para el metodo de elementos finitos, como software comercialmente disponible, un software de tipo por incremento, como por ejemplo, PAM-STAMP, LS-DYNA, software de tipo de un paso, como por ejemplo AutoForm, HyperForm, o similares se utiliza para efectuar el analisis de formacion de una parte entera, y se calculan la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima de cada uno de los primeros elementos y cada uno de los segundos elementos (unidad (paso) de analisis 12). La proporcion de reduccion de espesor de lamina y la distorsion principal maxima se calculan como valores de la forma final para efectuar determinacion de fractura a partir de historias de incrementos de distorsion plastica utilizados por el metodo de elementos finitos. Como analisis de formacion, la presente invencion puede utilizarse para formar procesamiento de expansion de orificio relacionado, formacion de reborde, cualquier formacion de prensa, por ejemplo, estiramiento o embuticion profunda, formacion por hidropresion conjuntamente con la utilizacion de una presion interna, fuerza axial y presion interna de operation de hidroformacion sobre una tuberla y similar.

Aqul, una diferencia de la proportion de reduction de espesor de lamina descrita arriba o distorsion principal maxima se calcula como diferencia entre elementos extraldos u otros resultados de analisis que son mas cercanos a la position del elemento de interes con base en los resultados de analisis de la discretization de elementos por el tamano menor.

Despues un elemento con una diferencia de la proporcion de reduccion de espesor de lamina descrito arriba o distorsion principal maxima que es mayor que un valor predeterminado se extrae como una portion de riesgo de fractura (unidad (paso) de extraction 15).

Aqul, el valor predeterminado mencionado arriba puede ser obtenido como un valor de llmite de fractura por un experimento efectuado separadamente, o bien puede obtenerse como un valor correspondiente al tamano de un elemento combinado despues de efectuar un analisis de formation de una parte de forma sencilla.

Especlficamente, por ejemplo, cuando un elemento con un lado que tiene 2 mm se utiliza como el primer elemento, y un elemento con un lado que es de 4 mm se utiliza como el segundo elemento, el valor predeterminado cuando la cantidad de deformation es la distorsion principal maxima se encuentra preferentemente dentro de un rango de 0,01 a 0,50. Aqul, un valor inferior a 0.01, es posible que se produzca un fallo de juicio debido a la influencia de errores de analisis numerico o existe el temor que incluso una porcion que tiene un gradiente de deformacion relativamente pequeno sea reconocida como una porcion variable de fractura. Con un valor mayor que 0,50, existe el temor que incluso una porcion que tiene un gradiente de deformacion relativamente grande no pueda ser reconocida como una porcion de riesgo de fractura. Por consiguiente, no es posible identificar una porcion de deformacion con alta exactitud. Por consiguiente, un valor dentro del rango de 0,01 a 0,50 es preferible.

Preferentemente, en el rango mencionado arriba, un valor dentro de un rango de 0,03 a 0,20 es preferible. Con mayor preferencia, se considera un valor dentro de un rango de 0,05 a 0,10.

Por otro lado, el valor predeterminado cuando la cantidad de deformacion es la proporcion de reduccion de espesor de lamina se encuentra preferentemente dentro de un rango de 0,01 a 0,25. Aqul, cuando el valor es inferior a 0,01, es posible que ocurra un error de juicio debido a la influencia de errores de analisis numerico, o bien existe el temor que hasta una porcion que tiene un gradiente de deformacion relativamente pequena sea reconocida como una fraction de riesgo de fractura. Con un valor mayor que 0,25, existe el temor que hasta una porcion que tiene un gradiente de deformacion relativamente grande no pueda ser reconocida como una porcion de riesgo de fractura. Por consiguiente, no es posible identificar una porcion de deformacion con alta exactitud. Por consiguiente, es preferible un valor dentro de un rango de 0,01 a 0,25.

Preferentemente, en el rango arriba, es preferible un valor dentro de un rango de 0,02 a 0,15. Con mayor preferencia, es preferido un valor dentro del rango de 0,025 a 0,10.

El analisis descrito arriba (unidad (paso) de analisis 12) y extraccion (unidad (paso) de extraccion 15) pueden ser ejecutadas en el mismo ordenador. Alternativamente, despues de efectuar el analisis (unidad (paso) de analisis 12) en un ordenador, la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima de cada uno de dos o mas elementos de la discretizacion de elementos cambia en cuanto a tamano puesto que los resultados de analisis pueden ser ingresados a otro ordenador (unidad (paso) de entrada 13) para ejecutar la extraccion (unidad (paso) de extraccion 15).

En la presente invention de acuerdo con 2., como se describe arriba utilizando la Figura 2 a la Figura 4, en la unidad (paso) de discretizacion 11, un tamano del primer elemento y un tamano de un segundo elemento son determinados por una relation con un valor n de la parte de objetivo de analisis.

En la presente invencion de acuerdo con 3., en la extraccion (unidad (paso) de extraccion 15) de una porcion de riesgo de fractura, cuando el primer elemento en el que el valor de diferencia es mayor que el valor predeterminado no es extraldo, por lo menos el primer elemento entre el primer elemento y el segundo elemento es ajustado para que sea menor y entonces la discretizacion (unidad (paso) de discretizacion 11), el calculo (unidad (paso) de analisis 12) de la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima de cada elemento, y la extraccion (unidad (paso) de extraccion 15) de una porcion de riesgo de fractura fue ejecutada otra vez secuencialmente.

En la presente invencion de acuerdo con 4., en la unidad (paso) de discretizacion 11 de la Figura 1, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada en varios elementos y despues se efectuo un analisis de formacion, y en la unidad (paso) de extraccion 15, se extrae una de las porciones de borde como porcion de riesgo de fractura.

Para dividir la porcion de borde de la parte de objetivo de analisis en varios elementos, se efectuo la discretizacion de tal manera que el tamano de discretizacion de elemento cambie de manera segura particularmente en la porcion en el que se efectua la determinacion de fractura. En la porcion de borde en el que se efectua la determinacion de fractura, elementos deben estar conectados de manera lisa sin rebaje y/o proyeccion en el caso de tamanos de discretizacion tanto de elementos grandes como de elementos pequenos. Ademas, para efectuar de manera fiable la determinacion de fractura en la porcion de borde, es importante evaluar un gradiente de deformacion a lo largo de la porcion de borde, y es deseable que el tamano de discretizacion de elemento cambie con seguridad en la direccion a lo largo de la porcion de borde (vease Figura 8A y Figura 8B).

Cuando se extrae una de las porciones de borde como porcion de riesgo de fractura, de manera similar a la invencion de acuerdo con 1., una porcion de un elemento en el que una diferencia de la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima de cada elemento predeterminado es mayor que el valor predeterminado se extrae como porcion de riesgo de fractura.

En la presente invencion, de acuerdo con 5., como se muestra en la Figura 5, una parte de objetivo de analisis es discretizada en varios elementos (unidad (paso) de discretizacion 21), se efectua un analisis de formacion a traves del metodo de elementos finitos, y se calcula la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima para cada elemento (unidad (paso) de analisis 22). Despues, se combinan dos o mas elementos adyacentes, se calculan la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima en el elemento combinado (unidad (paso) de calculo 24), y el elemento en donde una diferencia de la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima antes y despues de la combination es mayor que un valor predeterminado es extraldo como una porcion de riesgo de fractura (unidad (paso) de extraction 25).

Aqul, la unidad de discretizacion 21, la unidad de analisis 22, la unidad de calculo 24 y la unidad de extraccion 25 se realizan como funciones de un sistema de procesamiento central (CPU) del ordenador, por ejemplo.

Primero, para discretizar la parte de objetivo de analisis en varios segmentos (unidad (paso) de discretizacion 21), la parte de objetivo de analisis es expresada por datos digitales (datos CAD o datos de medicion de forma) de una forma tridimensional de la parte como un agregado de regiones planas bidimensionales. En este momento, una porcion de esquina de la parte es discretizada por elementos suficientemente pequenos, puesto que cambia de forma de manera importante, para asegurar de esta manera una reproducibilidad de forma. Ademas, cuando se analiza una fractura de reborde estirado en una porcion de borde, es preferible que la discretizacion de elementos se efectue de tal manera que la llnea periferica externa de la parte sea lisa sin proyeccion ni rebaje.

Despues, se utilizo el mismo tipo de software que para el analisis de la Figura 1 (unidad (paso) de analisis 12) para efectuar el mismo analisis de formacion que en la invencion de 1., y el analisis de formacion de la parte entera es efectuada con el objeto de calcular la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima de cada elemento de interes (unidad (paso) de analisis 22). El calculo de la proporcion de reduccion de espesor de lamina y la distorsion principal maxima es igual que en el analisis de la Figura 1 (unidad (paso) de analisis 12). Despues, para combinar dos o mas elementos adyacentes, se requiere de un valor calculado en cada elemento como meta de combinacion e information de la position (coordenadas) de cada elemento. El valor calculado del elemento despues de la combinacion (proporcion de reduccion de espesor de lamina o distorsion principal maxima) es la media aritmetica de valores calculados de los elementos respectivos. La posicion del elemento despues de la combinacion es el promedio aritmetico de las posiciones de los elementos respectivos o mas simplemente en la posicion del elemento central puede heredarse sin modification.

Despues, con los elementos en las posiciones mas cercanas entre ellas cuando se compara antes y despues de la combinacion extraldos respectivamente, se calcula una diferencia de la proporcion de reduccion de espesor de lamina antes y despues de la combinacion de los elementos como una diferencia entre las proporciones de reduccion de espesor de lamina de estos elementos extraldos. Asimismo, con relation a la distorsion principal maxima, una diferencia se calcula entre elementos en posiciones mas cercanas entre ellas antes y despues de la combinacion.

Despues, un elemento que tiene una diferencia de la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima mayor que un valor predeterminado antes y despues de la combinacion descrita arriba de elementos es extraldo como una porcion de riesgo de fractura (unidad (paso) de extraccion 25). El metodo para obtener el valor predeterminado es el mismo que la extraccion de la Figura 1 (unidad (paso) de extraccion 15). El analisis descrito arriba (unidad (paso) de analisis 22) y el calculo (unidad (paso) de calculo 24) pueden ejecutarse sucesivamente en el mismo ordenador. Alternativamente, despues de ejecutar el analisis (unidad (paso) de analisis 22) en un ordenador, la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima de cada elemento como resultado de analisis de esto puede ser ingresado a otro ordenador (unidad (paso) de ingreso 23), con el objeto de ejecutar el calculo (unidad (paso) de calculo 24) y la extraccion (unidad (paso) de extraccion 25). La presente invencion de acuerdo con 6. es similar a la presente invencion de acuerdo con 4., en el que la estructura de la presente invencion de acuerdo con 4. se aplica a la presente invencion con 5.

La presente invencion de acuerdo con 7. es una invencion de un dispositivo de procesamiento que corresponde a la invencion del metodo de prediction de fractura de acuerdo con 1., en el que los pasos en la Figura 1 pueden ser reemplazados por unidades.

Como la unidad de analisis 12, se puede instalar y utilizar el mismo software que el software comercialmente disponible explicado en la invencion de acuerdo con 1.

Este dispositivo tiene una unidad de entrada 13 que ingresa la proportion de reduction de espesor de lamina o la distorsion principal maxima obtenida para cada elemento discretizado a otro ordenador. Como la unidad de entrada, se puede utilizar un teclado, un raton, varios tipos de digitalizadores o similares.

Aqul, la unidad de entrada 13 y la unidad de extraction 15 pueden estar en una estructura de dispositivo separada de la unidad de discretization 11 y de la unidad de analisis 12. En este caso, mediante la entrada de un resultado a partir de un analisis de formation efectuado en un ordenador a otro ordenador como datos originales, el procesamiento puede efectuarse en paralelo, y por consiguiente se puede obtener un efecto de eficiencia mejorada. La presente invencion de acuerdo con 8. es una invencion de un dispositivo de procesamiento que corresponde a la invencion del metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 2., en el que los pasos en la Figura 1 pueden ser reemplazados por unidades.

La invencion de acuerdo con 9. es una invencion de un dispositivo de procesamiento que corresponde a la invencion del metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 5., en el que los pasos de la Figura 5 pueden ser reemplazados con unidades.

Aqul, la unidad de entrada 23, la unidad de calculo 24 y la unidad de extraccion 25 pueden encontrarse en la estructura de dispositivo separada de la unidad de discretizacion 21 y la unidad de analisis 22. En este caso, mediante la entrada de un resultado a partir del analisis de formacion efectuado en un ordenador a otro ordenador como datos originales, el procesamiento puede efectuarse en paralelo, y por consiguiente se puede obtener un efecto de eficiencia mejorada.

La invencion de acuerdo con 10. es una invencion de un producto de programa de ordenador que corresponde al metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 1., que es un producto de programa de ordenador para implementar los pasos respectivos en la Figura 1.

El paso de entrada 13 puede ser un paso de ingresar con un teclado, o bien puede ser un paso de ingresar (datos de lectura) en la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima calculada en el paso de analisis 12 automaticamente al paso de extraccion 15 en el producto de programa.

La presente invencion de acuerdo con 11. es una invencion de un producto de programa de ordenador que corresponde al metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 2., y es un producto de programa de ordenador para implementar los pasos respectivos en la figura 1.

La presente invencion de acuerdo con 12. es una invencion de un producto de programa de ordenador que corresponde al metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 3., y es un producto de programa de ordenador para implementar los pasos respectivos en la Figura 1.

La presente invencion de acuerdo con 13. es una invencion de un producto de programa de ordenador que corresponde al metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 4., y es un producto de programa de ordenador para implementar los pasos respectivos en la Figura 1.

La presente invencion de acuerdo con 14. es una invencion de producto de programa de ordenador de acuerdo con el metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 5., y es un producto de programa de ordenador para implementar los pasos respectivos en la Figura 5.

El paso de entrada 23 puede ser un paso de ingresar con un teclado, o bien puede ser un paso de ingresar (datos de lectura) la proporcion de reduccion de espesor de lamina o la distorsion principal maxima calculada en el paso de analisis 22 automaticamente al paso de extraccion 24 en el producto de programa.

La presente invencion de acuerdo con 15. es una invencion de producto de programa de ordenador que corresponde al metodo de prediccion de fractura de acuerdo con 6., y es un producto de programa de ordenador para implementar los pasos respectivos en la Figura 5.

La invencion de acuerdo con 16. es un soporte de registro legible en ordenador caracterizado por el registro de un producto de programa de ordenador de acuerdo con cualquiera de 10. a 15. descritas arriba, especlficamente un disco flexible, un CD-ROM, o similares.

[Ejemplo 1]

La presente invencion se explicara abajo a traves de ejemplos reales. Un experimento de formacion fue efectuado de tal manera que una forma de lamina de material de una prueba de expansion de orificio por un punzon cillndrico normalmente efectuado se divide y se imita a la formacion de reborde. Especlficamente, una lamina de material de 180 mm cuadrada con un orificio (diametro: 60 mm, o 40 mm, 20 mm) en el centro fue cortada a 1/4 como se muestra en la Figura 6, y como se muestra en las Figuras 7A a 7C, una lamina a procesar 4 fue mantenida en una matriz 106f 1 con un resalte R de 5 mm por un sujetador de pieza no terminada 2, y despues la formacion fue efectuada utilizando un punzon 3 de fondo plano cillndrico 100f con un resalte R de 10 mm. En este momento, la altura de reborde 5 es de aproximadamente 20 mm para un diametro de orificio de 60 mm, aproximadamente 30 mm para un diametro de orificio de 40 mm, y aproximadamente 40 mm para un diametro de orificio de 20 mm. Como material, se utilizo un acero laminado en frlo de clase 440 MPa que tiene un espesor de lamina de 1,6 mm. La formacion fue efectuada con un grupo de 4 laminas en el experimento. Por consiguiente, como se muestra de manera resumida en la Tabla 1, se genero una fractura en la porcion central en el caso de un orificio de 60 mm, pero no se genero fractura y la formacion de reborde fue posible en el caso de orificios de orificios de diametro de 40 mm y 20 mm.

Se efectuo un analisis de metodo de elementos finitos que simula este resultado experimental. Se repararon laminas de material discretizadas en elementos por dos tipos de tamanos de area cada elemento discretizado en una forma de malla), aproximadamente 2 mm (Figura 8A) y aproximadamente 4 mm (Figura 8B). Utilizando datos de forma creados por CAD, se efectuo la discretization automaticamente por un ordenador con el numero de elementos discretizados de una porcion circunferencial especificandose.

Otras condiciones de analisis fueron las mismas para ambos tipos. El analisis de formacion fue efectuado con PAM-STAMP. La distorsion principal maxima despues de formacion y el valor del espesor de lamina fueron extraldos para cada elemento discretizado de los datos analizados enteros, y se calculo la proportion de reduction de espesor de lamina a partir del espesor de lamina despues de formacion como (espesor de lamina inicial - espesor de lamina despues de formacion)/(espesor de lamina inicial). El valor obtenido fue producido con la information de position de cada elemento en la porcion circunferencial y fue ingresado a un ordenador para analisis de datos.

La Figura 9 es una grafica caracterlstica que muestra datos de la distorsion principal maxima ingresados al ordenador para analisis de datos con relation a los casos de tamano de elementos pequenos (aproximadamente 2 mm) y tamano de elemento grande (aproximadamente 4 mm), respectivamente. Como se muestra aqul, se encontro que, en el caso de tamano de elementos pequenos, el valor mas grande de la distorsion principal maxima es grande y la distribution es empinada. Esto puede concebirse en el sentido que indica que se genera un gran gradiente de deformation en la porcion central de la circunferencia en esta condition. Primero se obtuvo la posicion de un elemento para que tenga el valor mas grande de la distorsion principal maxima en el caso de elemento de tamano pequeno y su valor absoluto. Despues, en el ordenador para analisis de datos, una posicion mas cercana al elemento que toma el valor mas grande en el caso de elemento de tamano pequeno se encontro en resultados calculados del tamano de elemento grande, y se obtuvo el valor absoluto de la distorsion principal maxima del mismo. Finalmente, se calculo en el ordenador la diferencia entre los dos valores absolutos. Dicha operation es equivalente a tomar la diferencia entre valores pico de resultados de tamanos grande y pequeno de elementos en la Figura 9.

Los resultados se muestran en la Tabla 1. Ademas, la diferencia de proporciones de reduccion de espesor de lamina obtenida de manera similar se muestra en la misma tabla, mientras que diferencia en el caso del diametro de orificio de 60 mm son grandes, las diferencias se vuelven menores conforme los diametros de orificio se vuelven mas pequenos. Una gran diferencia indica que un gradiente de deformacion es grande, y corresponde a la generation de una fractura con el diametro de 60 mm en el experimento. En este ejemplo, una porcion de fractura es una deformacion de reborde estirado y se encuentra en un estado de tension uniaxial, y la proporcion de reduccion de espesor de lamina en el paso de un material isotropico es de aproximadamente 1/2 de la distorsion principal maxima. Por consiguiente, se puede utilizar cualquiera como valor de determination de analisis, pero es deseable utilizar la distorsion principal maxima que tiene un gran valor absoluto para aclarar la diferencia. En este ejemplo, el valor absoluto de una diferencia de un valor de analisis, como el valor predeterminado para la determinacion como porcion de riesgo de fractura es diflcil de encontrar por que cambia segun el tamano de elemento utilizado, pero en el rango de consideration es concebible utilizar aproximadamente 0,05 para la distorsion principal maxima y aproximadamente 0,025 para la proporcion de reduccion de espesor de lamina.

Aqul, se muestra por un punto A en la Figura 8A la porcion de prediction de fractura determinada en esta realization.

[Tabla 1]

[Ejemplo 2]

Dos o mas elementos adyacentes fueron combinados utilizando los resultados de analisis con el diametro de orificio de 60 mm y el tamano de elemento pequeno (aproximadamente 2 mm) en el Ejemplo 1, un gradiente de deformacion fue evaluado comparando la diferencia antes y despues de la combinacion. Por consiguiente, se examino si era posible o no determinar la fractura.

La discretizacion de elementos y analisis de formacion fueron efectuados de manera similar al caso del tamano de elemento pequeno en el Ejemplo 1 (Figura 8A).

Valores de analisis de los elementos (particularmente alrededor de la cercanla de los elementos en el que los valores de analisis alcanzan un pico) fueron producidos de antemano a partir de resultados de analisis de formacion junto con information de position. Los datos fueron ingresados al ordenador para analisis de datos, la media aritmetica de los valores de analisis fue calculada para cada 2 a 5 elementos adyacentes combinados seleccionados esta vez, y se calculo la diferencia con el valor maximo de valores de analisis del analisis inicial.

La diferencia entre el valor maximo obtenido a partir de una distribution de deformaciones principales maximas cuando los dos elementos adyacentes fueron promediados y el valor maximo antes de la realization del promedio fue de 0,007, la diferencia con relation al valor promedio de tres elementos fue de 0,02, la diferencia con relation a un valor promedio de cuatro elementos fue de 0,035, y la diferencia con relacion al valor promedio de cinco elementos fue de 0,040. Los valores fueron pequenos en comparacion con los valores calculados con el tamano de elemento cambiado de hecho como se muestra en el Ejemplo 1, pero que se encontro que la extraction del tamano de un gradiente de deformacion, especlficamente una portion de riesgo de fractura es posible tomando la diferencia entre un valor de analisis calculado con un elemento combinado a partir de varios elementos adyacentes y un valor de analisis antes de combinacion. En este momento, se determina aproximadamente el numero de elementos que deben combinarse por una proportion entre el tamano de gradiente de deformacion y el tamano de elemento despues de la combinacion, pero es preferible tomar varios numeros de elementos a combinar y revisar la dependencia de la diferencia de los valores de analisis. En este ejemplo, se encontro que cuando se toman diferencias entre el valor promedio a partir de la combinacion de cuatro elementos antes de la combinacion, una determination de fractura es posible estableciendo aproximadamente 0,03 o mas de distorsion principal maxima como valor predeterminado en el que ocurre una fractura.

[Ejemplo 3]

Se examino si la prediction de fractura de materiales que tienen varias resistencias es posible o no en la condition de prueba del diametro de orificio de 40 mm en el Ejemplo 1. Los materiales utilizados estan dentro de un rango que incluye desde acero dulce hasta una lamina de acero de clase 980 MPa que se muestra en la Tabla 2. Se utilizaron laminas de un espesor de 1,6 mm.

Como resultado de efectuar un experimento, ocurrio una grieta de reborde estirado en el centro de la porcion en la cual se iba a formar el reborde en la lamina de acero de clase 980 MPa. El analisis fue efectuado con dos tipos de tamano de elemento. Aproximadamente 2 mm y aproximadamente 4 mm. Como se muestra en la Figura 8A y Figura 8B, porciones de borde estan conectadas de manera lisa sin rebaja ni proyeccion, y para ser cuidadoso con relacion al marcado del cambio de tamano de elemento de manera segura a lo largo de la superficie de borde, se efectuo automaticamente una discretizacion de porciones de borde a traves de un ordenador con el numero de discretizaciones en la parte circunferencial especificandose. Un analisis de formacion de calculo de la distorsion principal maxima y proporcion de reduccion de espesor de lamina en cada elemento se efectuaron de manera similar al Ejemplo 1.

La diferencia de valores maximos de la distorsion principal maxima, y proporcion de reduccion de espesor de lamina despues de la formacion de reborde en las condiciones respectivas fueron calculadas, con resultados de analisis de formacion produciendose, a traves del ordenador para analisis de datos de manera similar al Ejemplo 1. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Se puede observar que las diferencias se vuelven mayores conforme la resistencia del material se vuelve mas elevada, y los gradientes de deformacion en la porcion concentrada de deformacion son grandes. De manera similar al Ejemplo 1, cuando se determina como fractura una diferencia de 0,05 o mas de la distorsion principal maxima, se encontro que una fractura era determinada con la lamina de acero de clase 980 MPa, y esto coincide con los resultados experimentales.

(Otras realizaciones de aplicacion de la presente invencion)

El metodo de prediccion de fractura en la realizacion descrita arriba (paso de discretizacion 11 a paso de extraccion 15 de la Figura 1, paso de discretizacion 21 a paso de extraccion 25 de la Figura 25, etc.) puede realizarse mediante la operacion de un producto de programa almacenado en una memoria RAM, ROM o similar de un ordenador. Este producto de programa y un soporte de registro legible en ordenador en donde se graba este producto de programa estan incluidos en la presente invencion.

Especlficamente, el producto de programa se proporciona a un ordenador mediante registro en el soporte de registro como por ejemplo CD-ROM o a traves de varios tipos de medios de transmision, por ejemplo. Conforme el soporte de registro graba el producto de programa, se puede utilizar un disco flexible, disco duro, cinta magnetica, disco magnetooptico, tarjeta de memoria no volatil, o similar diferente del CD-ROM. Por otro lado, como medio de transmision de producto de programa, es posible utilizar un medio de comunicacion en un sistema de red de ordenador para propagar la informacion de programa como ondas portadoras para suministro. Aqul, la red de ordenadores es una red LAN, WAN, como por ejemplo Internet, una red de comunicacion de radio, o similar, y el medio de comunicacion es una llnea alambrica de fibra optica o similar, una llnea inalambrica o similar.

Ademas, el producto de programa incluido en la presente invencion no es solamente de un tipo en el que las funciones de la realizacion descrita arriba se realizan mediante un ordenador que ejecuta un producto de programa suministrado. Por ejemplo, cuando el producto de programa coopera con la operacion del OS (Sistema Operativo) en un ordenador, otro software de aplicacion, o similar, para realizar las funciones de la realizacion descrita arriba, como, por ejemplo, un producto de programa esta incluido en la presente invencion. Ademas, cuando la totalidad o una parte del procesamiento del producto de programa suministrado se efectua a traves de una tarjeta de expansion de funciones o una unidad de expansion de funciones de un ordenador para realizar las funciones de la realizacion descrita arriba, dicho producto de programa es incluido en la presente invencion.

Por ejemplo, la Figura 10 es un diagrama esquematico que muestra una estructura interna de un dispositivo de terminal de usuario personal. En esta Figura 10, 1200 indica un ordenador personal que incluye una unidad central de procesamiento 1201. El ordenador personal 1200 ejecuta un software de control de dispositivo almacenado en una ROM 1202 o en un disco duro (HD) 1211 o bien suministrado a traves de una unidad de disco flexible (FD) 1212. Este ordenador personal 1200 controla las operaciones globales de dispositivos conectados a un bus de sistema 1204.

A traves del programa almacenado en la unidad central de procesamiento 1201, la ROM 1202 en el disco duro (HD) 1211 del ordenador personal 1200, procedimientos de paso de discretizacion 11 hasta el paso de extraccion 15 de la Figura 1, y paso de discretizacion 21 hasta paso de extraccion 25 de la Figura 5, o similar de esta realizacion se realizan.

1203 indica una RAM, y funciones tales como memoria principal, area de trabajo, o similar, para la unidad central de procesamiento 1201. 1205 indica un controlador de teclado (KBC) y controla instrucciones ingresadas a partir de un teclado (KB) 1209, un dispositivo no ilustrado, o similar.

1206 indica un controlador de CRT (CRTC), y controla una pantalla en una pantalla CRT (CRT) 1210. 1207 se refiere a un controlador de disco (DKC). El controlador de disco 1207 controla el acceso al disco duro (HD) 1211 almacenando un programa de arranque, varias aplicaciones, un archivo de edicion, un archivo de usuario, as! como un programa de administracion de red, etc., y a un disco flexible (FD) 1212. Aqul, el programa de arranque se refiere a un programa de arranque, un programa que inicia una ejecucion (operacion) de hardware y/o software en un ordenador personal.

1208 se refiere a una tarjeta de interfaz de red (NIC) y efectua un intercambio bidireccional de datos con una impresora de red, otro dispositivo de red, u otro ordenador personal a traves de la LAN 1220.

Aplicacion Industrial

Mediante la realizacion de prediccion de fractura de una parte a procesar con base en la presente invencion, se puede reducir la dependencia de la seleccion de condiciones de analisis y se puede extraer de manera sencilla y fiable una porcion de riesgo de fractura. Por consiguiente, los costos necesarios para el desarrollo pueden ser reducidos, y se puede lograr una reduccion de peso mediante la aplicacion del material que tiene una mayor resistencia a una parte a procesar.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un metodo implementado por ordenador para predecir una fractura en una parte de objetivo de analisis en un proceso de formacion, que comprende:

un primer paso de discretizar una parte de objetivo de analisis mediante una primera malla de elementos finitos y una segunda malla de elementos finitos, donde el tamano del elemento de la segunda malla de elementos finitos es mayor que el de la primera malla de elementos finitos respectivamente, y realizar un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

un segundo paso de calcular valores promediados de distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las mallas de elementos finitos; y

un tercer paso de extraer una porcion de riesgo de fractura a partir de la parte de objetivo de analisis discretizada por la primera malla de elementos finitos, donde la diferencia de los valores promediados calculados de la distorsion principal maxima o proporcion de reduccion de espesor de lamina entre valores promediados calculados correspondientes de elementos de la primera malla de elementos finitos y elementos de la segunda malla de elementos finitos es mayor que un valor predeterminado en una posicion correspondiente a una misma ubicacion en la parte de objetivo de analisis.

2. El metodo de prediccion de fractura de acuerdo con la reivindicacion 1,

en el que, en dicho primer paso, un tamano de la primera malla de elementos finitos y un tamano de segunda malla de elementos finitos se determinan por una relacion con un valor de la parte de objetivo de analisis.

3. El metodo de prediccion de fractura de acuerdo con la reivindicacion 1,

en el que, en dicho tercer paso, cuando una porcion de riesgo de fractura donde la diferencia es mayor que el valor predeterminado no es extralda, por lo menos la primera malla de elementos finitos fuera de la primera malla de elementos finitos y la segundo malla de elementos finitos se establece para que sea de menor tamano, y el primer paso, el segundo paso y el tercer paso se ejecutan otra vez secuencialmente.

4. El metodo de prediccion de fractura de acuerdo con la reivindicacion 1,

en el que, en dicho primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por la primera malla de elementos finitos y la segunda malla de elementos finitos, respectivamente, y despues se efectua un analisis de formacion.

5. Un dispositivo de procesamiento utilizado para un metodo de prediccion de fractura de una parte de objetivo de analisis que, en un proceso de formacion, que comprende:

una primera unidad que discretiza una parte porcion de una parte de objetivo de analisis por una primera malla de elementos finitos y una segunda malla de elementos finitos, donde el tamano de elemento de la segunda malla de elementos finitos es mayor que el de la primera malla de elementos finitos, respectivamente, y que efectua un analisis de formacion utilizando un metodo de elementos finitos;

una segunda unidad que calcula valores promediados de distorsion principal maxima o una proporcion de reduccion de espesor de lamina para cada una de las mallas de elementos finitos; y

una tercera unidad que extrae una porcion de riesgo de fractura a partir de la parte de objetivo de analisis discretizada por la primera malla de elementos finitos, donde la diferencia de los valores promediados calculados de la distorsion principal maxima o la proporcion de reduccion de espesor de lamina entre los valores promediados calculados correspondiente en la primera malla de elementos finitos y los elementos de la segunda malla de elementos finitos es mayor que un valor predeterminado en una posicion que corresponde a una misma ubicacion en la parte de objetivo de analisis.

6. El dispositivo de procesamiento de acuerdo con la reivindicacion 5,

en el que la primera unidad determina un tamano de una primera malla de elementos finitos y un tamano de la segunda malla de elementos finitos a traves de una relacion con un valor de la parte de objetivo de analisis.

7. Un producto de programa que hace que un ordenador ejecute un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1.

8. El producto de programa de acuerdo con la reivindicacion 7,

en el que, en dicho primer paso, un tamano de la primera malla de elementos finitos y un tamano de la segunda malla de elementos finitos se determinan por una relacion con un valor de la parte de objetivo de analisis.

9. El producto de programa de acuerdo con la reivindicacion 7,

en el que, en dicho tercer paso, cuando una porcion de riesgo de fractura donde la diferencia es mayor que el valor predeterminado no es extralda, por lo menos la primera malla de elementos finitos entre la primera malla de elementos finitos y la segunda malla de elementos finitos es establecida a un menor tamano, y el primer paso, el segundo paso, y el tercer paso son ejecutados otra vez secuencialmente.

10. El producto de programa de acuerdo con la reivindicacion 7,

en el que, en dicho primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por la primera malla de elementos finitos y la segunda malla de elementos finitos respectivamente, y despues se efectua el analisis de formacion.

11. Un soporte de registro legible por ordenador en el que se registra un producto de programa para hacer que un ordenador ejecute un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1.

12. El soporte de registro legible por ordenador de acuerdo con la reivindicacion 11,

en el que, en dicho primer paso, un tamano de la primera malla de elementos finitos y un tamano de la segunda malla de elementos finitos son determinados por una relacion con un valor de la parte de objetivo de analisis.

13. El soporte de registro legible por ordenador de acuerdo con la reivindicacion 11,

en el que, en dicho tercer paso, cuando una porcion de riesgo de fractura donde la diferencia es mayor que el valor predeterminado no es extralda, por lo menos la primera malla de elementos finitos entre la primera malla de elementos finitos y la segunda malla de elementos finitos se establece de un menor tamano, y el primer paso, el segundo paso, y el tercer paso son ejecutados otra vez secuencialmente.

14. El soporte de registro legible por ordenador de acuerdo con la reivindicacion 11,

en el que, en dicho primer paso, una porcion de borde de la parte de objetivo de analisis es discretizada por la primera malla de elementos finitos y la segunda malla de elementos finitos respectivamente, y despues se efectua el analisis de formacion.