JP2017187343A - 摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法及び定数同定システム - Google Patents
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Abstract
Description
前記対象材料でなる試験片を用いて所定の条件下で摩擦攪拌接合試験を行い、所定の物理量を計測する物理量計測工程と、
前記複数の定数に仮定の値が与えられた前記関係式を用いて、条件を前記摩擦攪拌接合試験と整合させて有限要素解析を行い、前記物理量を算出する物理量算出工程と、
前記物理量計測工程で計測された物理量と、前記物理量算出工程で算出された物理量との一致度を評価する評価工程と、を有し、
所定の同定完了条件が成立するまで、前記評価工程の評価に基づいて、前記仮定の値を変更して前記物理量算出工程と前記評価工程を繰り返し行うことを特徴とする。
前記物理量は、摩擦攪拌接合が行われているときの前記対象材料の温度であることを特徴とする。
前記摩擦攪拌接合試験は、前記試験片の被接合部に、高速で回転するツールの一端側を前記試験片の表面側から押し込むことで行われるものであり、
前記物理量計測工程では、前記表面側から見たときの前記被接合部からの距離が異なる複数箇所、及び、前記表面からの深さが異なる複数箇所で前記試験片の温度を計測することを特徴とする。
前記対象材料でなる試験片を用いて所定の条件下で行われた摩擦攪拌接合試験で計測された前記試験片の所定の物理量の情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の定数に仮定の値が与えられた前記関係式を用いて、前記摩擦攪拌接合試験と条件を整合させた有限要素解析を行い、前記物理量を算出する物理量算出手段と、
前記情報取得手段によって取得された物理量と、前記物理量算出手段によって算出された物理量との一致度を評価する評価手段と、
所定の同定完了条件が成立するまで、前記評価手段による評価に基づいて、前記仮定の値を変更して、前記物理量算出手段による前記物理量の算出と、前記評価手段による評価とを繰り返し行う定数同定手段と、を備えたことを特徴とする。
前記物理量は、摩擦攪拌接合が行われているときの前記対象材料の温度であることを特徴とする。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法では、先ず、摩擦攪拌接合によって第1試験片1と第2試験片2を相互に接合させる摩擦攪拌接合試験が行われる。第1及び第2試験片1,2は、同一の対象材料からなる。
図3は、摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定システムの中心となるコンピュータ10の構成を示す図である。このコンピュータ10は、CPU等の中央演算装置11と、メモリまたはハードディスク等の記憶装置12と、キーボード、マウス等の入力装置13と、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置14とを有する。
図4に示すように、記憶装置12は、材料構成則の定数の同定に用いられる各種プログラムを記憶するプログラム記憶部12aと、各種プログラムの動作に用いられる各種データを記憶するデータ記憶部12bとを有している。
次に、材料構成則の定数同定システムの動作例について、図6に示す定数同定動作が行われる実施例と、図5に示す定数同定動作が行われる比較例とを対比させながら説明する。実施例と比較例のいずれにおいても、上記の数式2及び数式3に示されるNorton-hoff則の関係式に含まれる5つの定数(K、β、m0、m1、m2)を同定するための動作について説明する。
比較例に係る摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法では、図5に示す定数同定動作が行われる前に、予め、対象材料について、熱間ねじり試験や熱間引張試験などの材料試験が行われ、この材料試験によって、応力とひずみの関係を示すデータ、及び、応力とひずみ速度の関係を示すデータが得られる。
これに対して、本実施形態では、図6に示す実施例に係る制御動作が上述のコンピュータ10(図3参照)によって行われる。
3 突き合わせ部
6 ツール
7 プローブ
8 ショルダ
10 コンピュータ
11 中央演算装置
12 記憶装置
12a プログラム記憶部
12b データ記憶部
13 入力装置
14 出力装置
18 温度センサ
101 仮想対象材料
106 仮想ツール
CH1 第1ポイント
CH2 第2ポイント
CH3 第3ポイント
CH4 第4ポイント
CH5 第5ポイント
CH6 第6ポイント
Ta 計測温度
Tb 算出温度
Claims (5)
- 所定の対象材料の特性を示す材料構成則の関係式に含まれる複数の定数を同定する摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法であって、
前記対象材料でなる試験片を用いて所定の条件下で摩擦攪拌接合試験を行い、所定の物理量を計測する物理量計測工程と、
前記複数の定数に仮定の値が与えられた前記関係式を用いて、条件を前記摩擦攪拌接合試験と整合させて有限要素解析を行い、前記物理量を算出する物理量算出工程と、
前記物理量計測工程で計測された物理量と、前記物理量算出工程で算出された物理量との一致度を評価する評価工程と、を有し、
所定の同定完了条件が成立するまで、前記評価工程の評価に基づいて、前記仮定の値を変更して前記物理量算出工程と前記評価工程を繰り返し行うことを特徴とする摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法。 - 前記物理量は、摩擦攪拌接合が行われているときの前記対象材料の温度であることを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法。
- 前記摩擦攪拌接合試験は、前記試験片の被接合部に、高速で回転するツールの一端側を前記試験片の表面側から押し込むことで行われるものであり、
前記物理量計測工程では、前記表面側から見たときの前記被接合部からの距離が異なる複数箇所、及び、前記表面からの深さが異なる複数箇所で前記試験片の温度を計測することを特徴とする請求項2に記載の摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定方法。 - 所定の対象材料の特性を示す材料構成則の関係式に含まれる複数の定数を同定する摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定システムであって、
前記対象材料でなる試験片を用いて所定の条件下で行われた摩擦攪拌接合試験で計測された前記試験片の所定の物理量の情報を取得する情報取得手段と、
前記複数の定数に仮定の値が与えられた前記関係式を用いて、前記摩擦攪拌接合試験と条件を整合させた有限要素解析を行い、前記物理量を算出する物理量算出手段と、
前記情報取得手段によって取得された物理量と、前記物理量算出手段によって算出された物理量との一致度を評価する評価手段と、
所定の同定完了条件が成立するまで、前記評価手段による評価に基づいて、前記仮定の値を変更して、前記物理量算出手段による前記物理量の算出と、前記評価手段による評価とを繰り返し行う定数同定手段と、を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定システム。 - 前記物理量は、摩擦攪拌接合が行われているときの前記対象材料の温度であることを特徴とする請求項4に記載の摩擦攪拌接合解析における材料構成則の定数同定システム。
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