JP5866892B2 - 応力−歪み関係評価方法およびスプリングバック量予測方法 - Google Patents
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Description
図1(a),(b)はそれぞれ、材料に引張変形を与えて除荷し、再度引張変形を与えた際の応力−歪み関係の一例を示す図、および図1(a)に示す領域R1の拡大図である。降伏曲面の移動硬化の収束速さを表す係数Cの定義にあたり、従来は歪みの関数を用いたため(特許文献1参照)、図1(a)の領域R1の横軸であり、変化の範囲が狭くて、実験で求めるにはばらつきが大きくなっていた。これに対して、本発明では、縦軸の応力の関数を用いるため、変化の範囲が大きく、ばらつきが小さくて、精度良い結果を得られるわけである。図1(b)に示すように、除荷時(点A→点B間)および再引張時(点B→点C間)共に応力−歪み関係は非線形な曲線を描いている。しかしながら、従来の弾塑性構成式では、この領域は弾性変形域として扱われるため、応力−歪み関係は直線として仮定していた。このため、本発明では、接線勾配が一定である弾性変形域、つまり降伏曲面半径を小さくとり、この領域の大半を加工硬化(塑性変形)域とした。
次に、図4を参照して、上記の本発明の原理に基づいた本発明の一実施形態である応力−歪み関係評価方法について説明する。
次に、図5を参照して、上記の本発明の原理に基づいた本発明の一実施形態であるスプリングバック量予測方法について説明する。
実施例1では、板厚1.2mmの鋼板JSC980Yに対して(1)引張→除荷試験、(2)引張→除荷→圧縮試験、および(3)引張→除荷→再引張試験の各試験を行い、各試験において鋼板JSC980Yの応力−歪み関係の実験値を取得した。また、各試験において取得した実験値を利用して弾塑性構成式の材料定数を同定し、材料定数が同定された弾塑性構成式を用いて鋼板JSC980Yの応力−歪み関係を算出した。
実施例2では、成形解析におけるスプリングバック量予測に対する本発明の有用性を検証するために、板厚1.2mmの鋼板JSC980Yに対して単純曲げ試験を行った。図8は、単純曲げ試験の内容を説明するための模式図である。この単純曲げ試験では、始めに、図8(a)に示すように、パンチ11とダイ12およびパッド13との間に鋼板10を配置し、ダイ12およびパッド13を矢印D1方向に移動させることによって、曲げ角度θ1(=30〜75°)で鋼板10に対して単純曲げ成形(一次曲げ)を施した。そして、次に、図8(b)に示すように、曲げ角度θ1より大きな曲げ角度θ2(=45〜75°)で鋼板10に対して再度単純曲げ成形(二次曲げ)を施した。これにより、鋼板10の曲げ部には、負荷→除荷→再負荷→再除荷変形が加えられたことになる。スプリングバック後の角度φを図9に示すように定義し、一次曲げ後と二次曲げ後とのφにおいて、実験結果とスプリングバック予測解析結果との角度差を図10に示す。
Claims (4)
- 応力または背応力の関数として定義される吉田−上森モデルの弾塑性構成式を用いると共に、弾塑性材料の応力−歪み関係の実験値を用いて、前記弾塑性構成式に含まれる弾塑性材料の材料定数を算出する材料定数算出ステップと、
前記材料定数算出ステップにおいて算出された材料定数を用いて、後記数式(1)によって表され、応力の関数で定義する降伏曲面の移動硬化の収束速さを規定する係数Cを算出する係数算出ステップと、
前記材料定数算出ステップにおいて算出された前記材料定数と前記係数算出ステップにおいて算出された係数Cとを前記弾塑性構成式に代入することによって、前記弾塑性材料の応力−歪み関係を算出する算出ステップと、を含み、
前記数式(1)中の変数δが後記数式(2)によって表され、前記数式(1)中の変数Xが後記数式(3)によって表され、
前記弾塑性材料の応力−歪み関係の取得した実験値を利用して同定する、前記吉田−上森モデルの弾塑性構成式に含まれる材料定数、および、前記弾塑性材料の応力−歪み関係の接線勾配が低下し始める応力である降伏曲面半径により、応力反転直後の特性を決める材料定数A 1 ,A 2 ,κを同定することを特徴とする応力−歪み関係評価方法。
- 前記材料定数算出ステップにおいて、引張方向に応力を加えて塑性変形させた後に除荷する試験、引張方向に応力を加えて塑性変形させた後に除荷し、圧縮方向に応力を加えて塑性変形させる試験、および引張方向に応力を加えて塑性変形させた後に除荷し、再び引張方向に応力を加えて塑性変形させる試験のうちのいずれかの試験を行うことによって、前記弾塑性材料の応力−歪み関係の実験値を取得することを特徴とする請求項1に記載の応力−歪み関係評価方法。
- 請求項1又は2に記載の応力−歪み関係評価方法によって算出された応力−歪み関係を用いてプレス成形時の前記弾塑性材料のスプリングバック量を予測することを特徴とするスプリングバック量予測方法。
- 有限要素法を利用して前記弾塑性材料のスプリングバック量を予測することを特徴とする請求項3に記載のスプリングバック量予測方法。
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