JP6325865B2 - Method for determining fracture of parts, system and program, and method for creating theoretical forming limit diagram - Google Patents
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Description
本発明は、部品に外力や強制変位を加えて変形したとき、特にプレス成形中の部品に破断が発生するか否かについて、コンピュータを用いて判定する方法に関し、コンピュータによる解析技術の分野に属する。 The present invention relates to a method for determining, using a computer, whether or not a part undergoes press forming when a part is deformed by applying an external force or a forced displacement, and belongs to the field of computer analysis technology. .
従来、自動車車体等に用いられる、板材からプレス成形によって製造される部品の開発工程において、コンピュータを用いて様々な成形条件でプレス成形のシミュレーションを行い、シミュレーション結果に基づいて部品の破断の有無を判定することで、金型の製造前に、部品の破断が生じない適切な成形条件を求めることが知られている。 Conventionally, in the development process of parts manufactured by press molding from plate materials used in automobile bodies, etc., press molding is simulated under various molding conditions using a computer, and the presence or absence of breakage of parts is determined based on the simulation results. By determining, it is known to obtain an appropriate molding condition that does not cause breakage of a part before the mold is manufactured.
この破断判定は、具体的には、メッシュに分割された部品モデルの各要素の板厚中心における成形後の最大主ひずみε１及び最小主ひずみε２を有限要素法により求め、これら最大主ひずみε１及び最小主ひずみε２が、図１５に示すような、予め材料毎に用意されたひずみの成形限界線図（ＦＬＤ：Forming Limit Diagram、以下、「ＦＬＤ」という。）において、成形限界線を境界とする破断発生領域と破断非発生領域のいずれに存在するかを確認し、破断発生領域に存在する場合に破断が発生し、また破断非発生領域に存在しても成形限界線に近いほど破断の危険性が高いと判定していた。 Specifically, the fracture determination is performed by obtaining the maximum principal strain ε1 and the minimum principal strain ε2 after forming at the center of the plate thickness of each element of the component model divided into meshes by the finite element method, The minimum principal strain ε2 is a strain limit line (FLD: Forming Limit Diagram, hereinafter referred to as “FLD”) prepared in advance for each material as shown in FIG. Check whether it exists in the rupture occurrence area or the non-breaking area. If it exists in the rupture occurrence area, the rupture occurs. It was judged that the nature was high.
このＦＬＤは、種々の引張条件に基づいて引張した板材に破断（局部くびれ）が発生したときのひずみを成形限界ひずみとして求め、最大主ひずみε１及び最小主ひずみε２を各軸とした直交座標系の主ひずみ平面（ε１，ε２）上にこの成形限界ひずみをプロットした点の集合よりなる曲線を成形限界線として求めたものである。一般に、実験により求められたＦＬＤを実験ＦＬＤ、理論により求められたＦＬＤを理論ＦＬＤと呼ぶ。また、一般に、単軸引張や等二軸引張など、ひずみ比β（＝ε２／ε１）が一定で変形する比例変形時の成形限界線図を比例変形ＦＬＤ、ひずみ比βが成形中に変化する変形を非比例変形ＦＬＤと呼び、通常、破断判定には比例変形ＦＬＤが用いられる。 This FLD is a rectangular coordinate system with the maximum principal strain ε1 and the minimum principal strain ε2 as the respective axes, with the strain when the fracture (local constriction) occurs in the plate material pulled under various tensile conditions as the forming limit strain. The curve consisting of a set of points where the forming limit strain is plotted on the principal strain plane (ε1, ε2) is determined as the forming limit line. In general, an FLD obtained by experiment is called an experimental FLD, and an FLD obtained by theory is called a theoretical FLD. Further, in general, the proportional deformation FLD and the strain ratio β change during molding in the deformation limit diagram at the time of proportional deformation in which the strain ratio β (= ε2 / ε1) is constant and deformed, such as uniaxial tension and equibiaxial tension. The deformation is called non-proportional deformation FLD, and normally, proportional deformation FLD is used for fracture determination.
この実験ＦＬＤは、例えば、中島法やＭａｒｃｉｎｉａｋ法等の測定方法により求められる。具体的には、スクライブドサークル等、各種のパターンをマーキングした形状（幅）の異なる複数の試験片を用意し、破断が発生するまで、ひずみ比が一定のままひずみが直線状に増加するように、パンチを用いて試験片を変形し、変形後のマーキングの形状から破断やくびれが発生した位置におけるひずみを成形限界ひずみとする。 This experiment FLD is obtained by a measuring method such as the Nakajima method or the Marciniak method. Specifically, prepare multiple test pieces with various shapes (widths) marked with various patterns, such as scribed circles, so that the strain increases linearly with a constant strain ratio until breakage occurs. In addition, the test piece is deformed using a punch, and the strain at the position where fracture or constriction occurs from the shape of the deformed marking is defined as the forming limit strain.
また、理論ＦＬＤは、例えば、Marciniak and Kuczynski Theory（以下、「ＭＫ法」という）等を用いて計算により求められる。このＭＫ法とは、変形前の材料に板厚が不均一な不整部分が存在すると仮定し、この不整部分で局部くびれが発生して破断すると考える理論である。具体的には、図１６に示すように、板厚が均一な均一部（ａ）の両面に中立面に対して対称に直線状の溝部（ｂ）が設けられ、この溝部（ｂ）の板厚ｔｂが均一部（ａ）の板厚ｔａよりも薄いものを変形前のモデルとして設定する。このモデルに対して、板材の材料特性を考慮して、板材の均一部（ａ）の板厚中心に溝部（ｂ）の延びる方向に対して中立面上で所定角度傾いた方向に応力（σ１、σ２）を与えて変形させたときの溝部（ｂ）の板厚中心のひずみを演算する。この演算結果に基づいて、溝部（ｂ）のみにひずみが集中した際にこの溝部（ｂ）に破断が発生したと想定し、このときの溝部（ｂ）におけるひずみを成形限界ひずみとする。 The theoretical FLD is obtained by calculation using, for example, Marciniak and Kuczynski Theory (hereinafter referred to as “MK method”). The MK method is a theory that assumes that there is an irregular portion with a non-uniform thickness in the material before deformation, and that the local constriction occurs at this irregular portion and breaks. Specifically, as shown in FIG. 16, linear grooves (b) are provided symmetrically with respect to the neutral surface on both surfaces of the uniform portion (a) having a uniform plate thickness, and the grooves (b) thickness t b is set as a model for pre-deforming the thinner than the thickness t a of the uniform portion (a). In consideration of the material properties of the plate material, stress (in this model in a direction inclined by a predetermined angle on the neutral plane with respect to the direction in which the groove portion (b) extends at the center of the plate thickness of the uniform portion (a) of the plate material ( The strain at the center of the thickness of the groove (b) when it is deformed by applying σ1, σ2) is calculated. Based on the calculation result, it is assumed that when the strain is concentrated only in the groove (b), the groove (b) is ruptured, and the strain in the groove (b) at this time is defined as a forming limit strain.
上述のようなＦＬＤを参照してプレス成形のシミュレーションにより適切な成形条件を探索する手法は、製品設計段階でのコスト削減と設計期間の短縮を図る上で非常に有用なものであるが、以下のような課題があった。 The method of searching for suitable molding conditions by press molding simulation with reference to the FLD as described above is very useful for reducing the cost and shortening the design period in the product design stage. There was a problem like this.
すなわち、ＦＬＤは、通常、最終的なひずみが同じであっても、そのひずみに至るまでの途中の変形経路（ひずみ履歴）に応じて成形限界線が異なる、いわゆる変形経路依存性があることが知られている。図１７には、３つの異なる変形経路での成形限界線Ａ、Ｂ、Ｃが示されている。成形限界線Ａは、単に比例変形を行った場合である。例えば、図１７の成形限界線Ａ上の任意の点ａは、原点から点ａに至る直線状の矢印Ｌａに沿ってひずみ比一定で変形させたときの成形限界ひずみを示す。また、成形限界線Ｂは、単軸引張後に等二軸引張を行った場合である。例えば、成形限界線Ｂ上の任意の点ｂ２は、原点から点ｂ１に至る直線状の矢印Ｌｂ１に沿って単軸引張を行い、次に点ｂ１から点ｂ２に至る直線状の矢印Ｌｂ２に沿って等二軸引張を行ったときの成形限界ひずみを示す。さらに、成形限界線Ｃは、成形限界線Ｂとは逆に、等二軸引張後に単軸引張を行った場合である。例えば、成形限界線Ｃ上の任意の点ｃ２は、原点から点ｃ１に至る直線状の矢印Ｌｃ１に沿って等二軸引張を行い、次に点ｃ１から点ｃ２に至る直線状の矢印Ｌｃ２に沿って単軸引張を行ったときの成形限界ひずみを示す。図１７からも明らかなように、途中の変形経路が異なると成形限界線も異なり、従って、ＦＬＤは変形経路依存性を有する。 That is, FLD usually has a so-called deformation path dependency in which the forming limit line varies depending on the deformation path (strain history) in the middle of reaching the strain even if the final strain is the same. Are known. FIG. 17 shows forming limit lines A, B, and C in three different deformation paths. The forming limit line A is a case where proportional deformation is simply performed. For example, an arbitrary point a on the forming limit line A in FIG. 17 indicates the forming limit strain when the deformation is performed at a constant strain ratio along a linear arrow La extending from the origin to the point a. Further, the forming limit line B is a case where equibiaxial tension is performed after uniaxial tension. For example, an arbitrary point b 2 on the forming limit line B is uniaxially tensioned along a linear arrow L b1 extending from the origin to the point b 1 , and then linearly extending from the point b 1 to the point b 2. It shows the strain forming limit at which the biaxial tensile went like along the arrow L b2 of. Further, the forming limit line C is a case where uniaxial tension is performed after equal biaxial tension, contrary to the forming limit line B. For example, an arbitrary point c 2 on the forming limit line C is equibiaxially stretched along a straight arrow L c1 from the origin to the point c 1 , and then a straight line from the point c 1 to the point c 2 The forming limit strain when uniaxial tension is performed along the arrow Lc2 in the shape of a circle . As is clear from FIG. 17, if the deformation path in the middle is different, the forming limit line is also different. Therefore, the FLD has a deformation path dependency.
そして、実際のプレス成形、特に多工程を有するプレス成形では、非比例変形により材料が複雑に変形するのが通常である。そのため、実際にプレス加工した際、比例変形ＦＬＤに基づき破断と判定される変形をさせても破断しない、逆に、破断しないと判定される変形させても破断してしまう場合があった。したがって、比例変形ＦＬＤを単純に参照しても、複雑な変形を伴う実際のプレス成形について適切な成形条件を求めることが難しかった。 In actual press molding, particularly multi-step press molding, the material usually deforms in a complicated manner due to non-proportional deformation. Therefore, when it is actually pressed, there is a case where it does not break even if a deformation determined to be broken based on the proportional deformation FLD, and conversely, even if a deformation that is determined not to break is broken. Therefore, even if the proportional deformation FLD is simply referred to, it has been difficult to obtain an appropriate forming condition for actual press forming with complicated deformation.
このような変形経路依存性に対応するために、例えば特許文献１には、相当塑性ひずみとひずみ比により破断判定を行うこと、また、非特許文献１には、変形経路に依存しない限界応力を用いて破断判定を行うことが提案されている。
In order to cope with such deformation path dependency, for example, in
また、一般に、実際の成形工程では、図１８（ａ）に示すように、例えば絞り成形の場合、パンチＰをダイＤに対して押し上げる際、ダイＤとブランクホルダＨ間に挟まれた板材の部分がダイＤとパンチＰ間に屈曲しながら引き込まれる際、この部分に破断が生じる現象が多く見られる。ダイＤの横平坦部ａからダイＤの開口周縁の角部ｂを通過する板材は、一方向に曲げられた後、縦平坦部ｃに達すると真っ直ぐに戻される、いわゆる曲げ戻しを受ける。このとき材料にひずみや応力が発生し、角部ｂでの板材の応力分布は、図１８（ｂ）に示すように、板厚方向外側で圧縮応力（−）、板厚方向内側で引張応力（＋）が生じる。これに対し、縦平坦部ｃでの板材の応力分布は、図１８（ｃ）に示すように、反対に、板厚方向外側で引張応力（＋）、板厚方向内側で圧縮応力（−）が生じる。ひずみも応力と同じ方向にそれぞれ発生する。このように、引張り変形に加え、曲げと曲げ戻しによる大きな変形を受けるため、また材料が加工硬化するために破断が発生し易くなると考えられる。 Further, in general, in an actual forming process, as shown in FIG. 18A, for example, in the case of draw forming, when the punch P is pushed up against the die D, a plate material sandwiched between the die D and the blank holder H is used. When the part is pulled in while being bent between the die D and the punch P, there are many phenomena in which the part is broken. The plate material that passes from the lateral flat portion a of the die D to the corner portion b of the opening periphery of the die D is subjected to a so-called bending return that is bent straight in one direction and then returned straight when reaching the vertical flat portion c. At this time, strain and stress are generated in the material, and the stress distribution of the plate material at the corner b is, as shown in FIG. 18B, compressive stress (−) on the outside in the plate thickness direction and tensile stress on the inside in the plate thickness direction. (+) Occurs. On the other hand, as shown in FIG. 18 (c), the stress distribution of the plate material at the vertical flat portion c is, on the contrary, tensile stress (+) on the outside in the plate thickness direction and compressive stress (−) on the inside in the plate thickness direction. Occurs. Strain also occurs in the same direction as the stress. As described above, it is considered that a large amount of deformation is caused by bending and unbending in addition to tensile deformation, and breakage is likely to occur because the material is work hardened.
そのため、従来の引張変形に基づいたＦＬＤを用いただけでは、上述のような破断の発生の一因である曲げ変形が何ら考慮されないので、高精度な破断判定ができなかった。これを考慮するために、例えば特許文献２には、曲げ変形に応じてＦＬＤを補正する補正方法が提案されている。
For this reason, only by using the conventional FLD based on tensile deformation, bending deformation that is one cause of the occurrence of break as described above is not taken into consideration, and therefore, high-precision break determination cannot be performed. In order to take this into consideration, for example,
また、上述の破断判定方法をプレス成形シミュレーションに実際に適用する際にも、以下のような課題があった。 Further, when the above-described fracture determination method is actually applied to a press molding simulation, there are the following problems.
プレス成形シミュレーションは、その現象の非線形性であるので、わずかな変形時のひずみや応力の状態を計算し、その計算を繰り返すことで解を求めている。よって、シミュレーション中に変化するひずみデータを繰り返し計算の全てのステップの全要素について保存するのは、データ量が膨大になるため、現実的に不可能である。これに対して、例えば非特許文献１には、最終状態だけで判定可能な、変形経路に依存しない判定方法が提案されている。
Since the press forming simulation is non-linearity of the phenomenon, the solution is obtained by calculating the state of strain and stress at the time of slight deformation and repeating the calculation. Therefore, it is practically impossible to store the strain data that changes during the simulation for all elements of all the steps of the repeated calculation because the amount of data becomes enormous. On the other hand, for example, Non-Patent
また、材質や板厚などの材料に関する要因や、変形経路によってＦＬＤが異なるので、シミュレーション適用時に破断判定に必要と思われる全てのＦＬＤを予め登録したデータベースを構築するのは、現実的に困難である。これに対して、例えば、ＦＬＤを計算で求める（理論ＦＬＤの利用）方法、板厚によってＦＬＤを補正する方法の提案が多数されている。 In addition, since the FLD varies depending on factors such as material and plate thickness and the deformation path, it is practically difficult to construct a database in which all FLDs that are considered necessary for fracture determination when applying simulation are pre-registered. is there. On the other hand, for example, many proposals have been made for a method for obtaining FLD by calculation (use of theoretical FLD) and a method for correcting FLD by plate thickness.
さらに、シミュレーション結果を用いて成形条件を最適化する際、上述のように実際に破断に至る変形経路は多岐に亘るので、少ないパラメータを最適化の指標として用いることは非常に難しい。また、実験ＦＬＤを用いる場合、ひずみがマーキングのサイズ（半径）に依存するという課題もあり、これに対しては、例えば非特許文献２には、マーキングの半径に応じてひずみを変換する式を用いることが提案されている。
Furthermore, when optimizing the molding conditions using the simulation results, there are a wide variety of deformation paths that actually lead to fracture as described above, so it is very difficult to use a small number of parameters as an optimization index. In addition, when using the experimental FLD, there is a problem that the strain depends on the size (radius) of the marking. For example, in Non-Patent
しかし、上述の特許文献１、非特許文献１の提案手法では、非比例変形に対応できるが、曲げ変形には対応できない。また、特許文献２、非特許文献２の提案手法では、曲げ変形に対応できるが、非比例変形に対応できない。すなわち、これまでに、任意の変形経路に対応できると共に、曲げ変形を考慮した破断判定ができる技術は存在しなかった。したがって、本発明は、非比例変形と曲げ変形のいずれにも対応できる破断判定方法を提供し、プレス成形シミュレーションにおいて実用的な解析時間でより高精度に部品の破断を判定することを課題とする。
However, the proposed methods of
前記課題を解決するため、本発明に係る破断判定方法は、次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the fracture determination method according to the present invention is configured as follows.
まず、本願の請求項１に記載の発明は、
板状の部品が曲げ変形を含めた所定の変形をしたときの破断を判定する破断判定方法であって、
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定ステップと、
変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力ステップと、
算出された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出ステップと、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出ステップと、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新ステップと、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定ステップと、
を有することを特徴とする。
First, the invention according to
A rupture determination method for determining rupture when a plate-like component has undergone a predetermined deformation including a bending deformation,
Grooves having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation are symmetrical with respect to the neutral surface on the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion to be evaluated for breakage in the part. A fracture determination model is set, which is composed of a virtual irregularity region that is virtually provided in the peripheral region and a peripheral region around the virtual irregularity region, and the thickness of the virtual irregularity region is smaller than the thickness of the peripheral region A model setting step to
A peripheral region strain increment input step for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation;
Based on the calculated strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the position in the plate thickness direction A virtual irregular region strain increment calculating step for calculating a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating step for calculating a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update step of updating the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value Steps,
It is characterized by having.
また、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記モデル設定ステップの後、プレス成形シミュレーションにおいて形状モデルの所定部位に外力や強制変位を加えて変形したときの前記形状モデル上の各要素内の全積分点についての有限要素解析データを前記変形の進行に応じて取得する解析データ取得ステップと、
前記周辺領域ひずみ増分入力ステップにおいて、取得された前記解析データに基づいて前記周辺領域における各積分点の板厚方向の位置のひずみ増分を入力し、
前記仮想不整領域ひずみ増分算出ステップにおいて、前記仮想不整領域における各積分点の板厚方向の位置のひずみ増分を算出する
を有することを特徴とする。
The invention according to
After the model setting step, finite element analysis data for all integration points in each element on the shape model when deformed by applying an external force or forced displacement to a predetermined part of the shape model in the press molding simulation. An analysis data acquisition step to be acquired according to the progress;
In the peripheral region strain increment input step, based on the obtained analysis data, input the strain increment of the position in the thickness direction of each integration point in the peripheral region,
The virtual irregular region distortion increment calculating step includes calculating a strain increment at a position in the thickness direction of each integration point in the virtual irregular region.
また、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、
前記モデル設定ステップにおいて、前記周辺領域に対する前記仮想不整領域の板厚比の初期値として、引張試験による破断ひずみの実測値との誤差の合計が最も小さくなるような板厚比を設定する
ことを特徴とする。
The invention according to
In the model setting step, as the initial value of the thickness ratio of the virtual irregular region with respect to the peripheral region, a plate thickness ratio is set such that the sum of errors with the measured value of the fracture strain by the tensile test is minimized. Features.
また、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
Bauschinger効果を考慮することが可能である定式化を用いる
ことを特徴とする。
The invention according to
It is characterized by using a formulation that can take into account the Bauschinger effect.
さらに、本願の請求項５に記載の発明は、
板状の部品が曲げ変形を含めた所定の変形をしたときの破断を判定する破断判定システムであって、
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定部と、
変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力部と、
算出された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出部と、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出部と、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新部と、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定部と、を有する
ことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
A rupture determination system for determining a rupture when a plate-like component has undergone a predetermined deformation including a bending deformation,
Grooves having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation are symmetrical with respect to the neutral surface on the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion to be evaluated for breakage in the part. A fracture determination model is set, which is composed of a virtual irregularity region that is virtually provided in the peripheral region and a peripheral region around the virtual irregularity region, and the thickness of the virtual irregularity region is smaller than the thickness of the peripheral region A model setting unit to
A peripheral region strain increment input unit for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation;
Based on the calculated strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the position in the plate thickness direction A virtual irregular region strain increment calculation unit that calculates a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating unit that calculates a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update unit that updates the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value And a portion.
さらに、本願の請求項６に記載の発明は、
板状の部品が曲げ変形を含めた所定の変形をしたときの破断を判定する破断判定プログラムであって、
コンピュータを
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定部と、
変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力部と、
算出された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出部と、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出部と、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新部と、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定部として機能させる
ことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 6 of the present application is
A rupture determination program for determining rupture when a plate-like component has undergone a predetermined deformation including a bending deformation,
On the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion for evaluating the breakage in the part, a groove portion having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation is formed with respect to the neutral surface. A virtual irregular region provided virtually symmetrically, and a peripheral region around the virtual irregular region, and a fracture determination model in which the plate thickness of the virtual irregular region is smaller than the plate thickness of the peripheral region A model setting section for setting
A peripheral region strain increment input unit for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation;
Based on the calculated strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the position in the plate thickness direction A virtual irregular region strain increment calculation unit that calculates a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating unit that calculates a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update unit that updates the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value It functions as a part.
最後に、本願の請求項７に記載の発明は、
任意の変形経路の理論成形限界線図の作成方法であって、
部品に所望の変形を加えるための複数の変形経路を設定する変形経路設定ステップと、
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定ステップと、
各変形経路に沿って変形するように、変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力ステップと、
算出された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出ステップと、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出ステップと、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新ステップと、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定ステップと、
破断判定時の前記周辺領域の最大主ひずみ及び最小主ひずみを直交座標上に点としてプロットするひずみプロットステップと、
各変形経路について得られた複数の前記点に沿って成形限界線を作成する成形限界線作成ステップと、を有する
ことを特徴とする。
Finally, the invention described in claim 7 of the present application is
A method for creating a theoretical forming limit diagram of an arbitrary deformation path,
A deformation path setting step for setting a plurality of deformation paths for applying a desired deformation to the component;
Grooves having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation are symmetrical with respect to the neutral surface on the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion to be evaluated for breakage in the part. A fracture determination model is set, which is composed of a virtual irregularity region that is virtually provided in the peripheral region and a peripheral region around the virtual irregularity region, and the thickness of the virtual irregularity region is smaller than the thickness of the peripheral region A model setting step to
A peripheral region strain increment input step for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation so as to deform along each deformation path;
Based on the calculated strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the position in the plate thickness direction A virtual irregular region strain increment calculating step for calculating a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating step for calculating a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update step of updating the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value Steps,
A strain plotting step for plotting the maximum principal strain and the minimum principal strain of the peripheral region at the time of fracture determination as points on orthogonal coordinates;
A forming limit line creating step of creating a forming limit line along the plurality of points obtained for each deformation path.
以上の構成により、本願各請求項に係る発明によれば、次の効果が得られる。 With the above configuration, according to the invention according to each claim of the present application, the following effects can be obtained.
請求項１に係る発明によれば、破断判定モデルについて、変形時の周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力し、この周辺領域のひずみ増分に基づいて、仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出するので、部品の板厚方向にひずみ勾配が生じる曲げ変形の場合であっても、この曲げ変形を考慮して破断判定を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, for the fracture determination model, a strain increment corresponding to the position in the thickness direction in the peripheral region at the time of deformation is input, and the plate in the virtual irregular region is input based on the strain increment in the peripheral region. Since the strain increment corresponding to the position in the thickness direction is calculated, even in the case of a bending deformation in which a strain gradient is generated in the plate thickness direction of the part, it is possible to determine the fracture in consideration of this bending deformation.
また、周辺領域のひずみ増分として任意の値を入力することができるので、時間と共にひずみ比が変化する非比例変形の場合も、これに応じたひずみ増分を与えることができ、すなわち、任意の変形経路に対応できる。 In addition, since an arbitrary value can be input as the strain increment in the peripheral region, even in the case of non-proportional deformation in which the strain ratio changes with time, a strain increment corresponding to this can be given, that is, any deformation It can correspond to the route.
したがって、本発明によれば、曲げ変形と非比例変形のいずれにも対応することができる。 Therefore, according to the present invention, both bending deformation and non-proportional deformation can be dealt with.
請求項２に係る発明によれば、プレス成形シミュレーションのＦＥＭ解析データを用いて破断判定を行うことができるので、破断判定結果から最適なプレス成形条件の検討を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the fracture determination can be performed using the FEM analysis data of the press molding simulation, so that the optimum press molding conditions can be examined from the fracture determination result.
また、周辺領域のひずみ増分に対する仮想不整領域のひずみ増分の比である領域間ひずみ増分比というスカラー値に基づいて破断判定を行うので、領域間ひずみ増分比という１つのパラメータの最終結果のみを記憶して演算すればよく、領域間ひずみ増分比の履歴も、その他のパラメータも不要である。したがって、プレス成形シミュレーションにおいて、実用的な解析時間でより高精度に部品の破断を判定することができる。 In addition, since the fracture determination is performed based on the scalar value of the inter-region strain increment ratio, which is the ratio of the strain increment of the virtual irregular region to the strain increment of the peripheral region, only the final result of one parameter called the inter-region strain increment ratio is stored. And the history of the inter-region strain increment ratio and other parameters are unnecessary. Therefore, in the press molding simulation, it is possible to determine the breakage of the component with higher accuracy in a practical analysis time.
請求項３に係る発明によれば、周辺領域に対する仮想不整領域の板厚比の初期値として、引張試験による破断ひずみの実測値との誤差の合計が最も小さくなるような板厚比を設定するので、さらに解析精度を向上させることができる。
According to the invention of
請求項４に係る発明によれば、曲げ変形のときの応力の状態をより正確に表すために、Bauschinger効果を考慮することが可能である定式化を用いているので、曲げ変形時のさらなる解析精度向上が可能である。 According to the fourth aspect of the invention, in order to more accurately represent the state of stress at the time of bending deformation, the formulation that can take into account the Bauschinger effect is used, so that further analysis at the time of bending deformation Accuracy can be improved.
請求項５、６に係る発明によれば、請求項１に係る方法の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the inventions according to
請求項７に係る発明によれば、曲げ変形、非比例変形など任意の変形経路の理論成形限界線図を作成することができるので、実際の製品に生じる変形経路で理論ＦＬＤを作成し、この理論ＦＬＤを用いることでより最適な製品設計を行うことができる。 According to the invention of claim 7, since a theoretical forming limit diagram of an arbitrary deformation path such as a bending deformation or a non-proportional deformation can be created, a theoretical FLD is created with a deformation path generated in an actual product. A more optimal product design can be performed by using the theoretical FLD.
また、コンピュータを用いて実用的な解析時間でＦＬＤを作成できるので、引張曲げ試験装置を用いて実験ＦＬＤを求める場合に比べてコストを削減することができる。 Further, since the FLD can be created in a practical analysis time using a computer, the cost can be reduced as compared with the case where the experimental FLD is obtained using a tensile bending test apparatus.
以下、本発明の第１の実施形態に係るプレス成形解析システム１について説明する。
The press
（１）プレス成形解析システムの概要
図１は、プレス成形解析システム１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等の処理装置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、マウスまたはＣＤ−ＲＯＭドライブ等の入力装置１３と、液晶ディスプレイまたはプリンタ等の出力装置１４とを有する。
(1) Overview of Press Molding Analysis System FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
（１−１）処理装置
図２は、図１の処理装置１１の構成を示すブロック図である。この処理装置１１は、一連の作業プロセスを結合したものであり、プリプロセス部１００と、該プリプロセス部１００に続くプロセス部２００と、該プロセス部２００に続くポストプロセス部３００とを備えている。また、処理装置１１は、その機能から、プレス成形シミュレーションシステム４００及び破断判定処理部５００に大別される。
(1-1) Processing Device FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
プレス成形シミュレーションシステム４００は、プリプロセス部１００に形状モデル生成部４１０、プロセス部２００にシミュレーション部４２０、ポストプロセス部３００に結果表示部４３０をそれぞれ備えている。
The press forming
形状モデル生成部４１０は、プレス成形に製造される製品の形状に関する製品形状データ、該製品のための金型の形状に関する金型形状データ及びプレス成形される前のブランク材の形状に関するブランク形状データを生成する。シミュレーション部４２０は、形状モデル生成部４１０により生成された金型形状モデル等を用いてプレス成形シミュレーションを行う。結果表示部４３０は、シミュレーション部４２０の出力したシミュレーション結果を出力装置１４に表示する。
The shape model generation unit 410 includes product shape data relating to the shape of a product manufactured for press molding, mold shape data relating to a shape of a mold for the product, and blank shape data relating to a shape of a blank material before being press-molded. Is generated. The
破断判定処理部５００は、プロセス部２００に設けられており、解析データ取得部５１０、周辺領域ひずみ増分入力部５２０、仮想不整領域ひずみ増分算出部５３０、領域間ひずみ増分比算出部５４０、ＭＫ法パラメータ更新部５５０及び破断判定部５６０を備えている。
The fracture
解析データ取得部５１０は、シミュレーション部４２０から時間ステップ毎にＦＥＭ解析データＤＴ１を取得する。取得されたＦＥＭ解析データＤＴ１に基づいて、周辺領域ひずみ増分入力部５２０は、破断判定モデルの変形時の周辺領域における各積分点の板厚方向の位置のひずみ増分を入力する。仮想不整領域ひずみ増分算出部５３０は、算出された周辺領域のひずみ増分に基づいて、所定の条件を満たす仮想不整領域における板厚方向の位置のひずみ増分を算出する。領域間ひずみ増分比算出部５４０は、解析データ取得部５１０によって取得されたＦＥＭ解析データに基づいて破断判定の基準となる領域間ひずみ増分比を算出する。ＭＫ法パラメータ更新部５５０は、領域間ひずみ増分比算出部５４０における計算値に基づいてＭＫ法パラメータを更新する。破断判定部５６０は、算出された領域間ひずみ増分比に基づいて破断の有無を判定する。
The analysis data acquisition unit 510 acquires the FEM analysis data DT1 from the
なお、ポストプロセス部３００に、破断判定処理部５００によって判定された破断判定結果のみを表示する破断判定結果表示部（図示しない）を別途設け、プレス成形シミュレーション結果とは別に破断判定結果を表示してもよい。
The post-process unit 300 is provided with a break determination result display unit (not shown) that displays only the break determination result determined by the break
（１−２）記憶装置
図３は、図１の記憶装置１２の構成を概略的に示すブロック図である。記憶装置１２はプログラム記憶部１２Ａとデータ記憶部１２Ｂとから主に構成されている。プログラム記憶部１２Ａは、自動メッシュ作成プログラム（メッシャ）ＰＲ１、シミュレーションプログラム（ソルバ）ＰＲ２、破断判定プログラムＰＲ３及び結果表示プログラムＰＲ４をそれぞれ格納するプログラム格納部１２Ａ１〜１２Ａ４を有している。各プログラムＰＲ１〜ＰＲ４は、上述の処理装置１１における形状モデル生成部４１０、シミュレーション部４２０、破断判定処理部５００、結果表示部４３０によってそれぞれ実行される。
(1-2) Storage Device FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the
また、データ記憶部１２Ｂは、形状モデルデータＤＴ２、材料パラメータＤＴ３及びＭＫ法パラメータＤＴ４をそれぞれ格納するデータ格納部１２Ｂ１〜１２Ｂ３を有している。形状モデルデータＤＴ２は、形状モデル生成部４１０により生成され、シミュレーション部４２０で用いられる。データＤＴ３、ＤＴ４は、破断判定処理部５００で用いられる。
Further, the data storage unit 12B includes data storage units 12B 1 to 12B 3 for storing the shape model data DT2, the material parameter DT3, and the MK method parameter DT4, respectively. The shape model data DT2 is generated by the shape model generation unit 410 and used by the
（１−２−１）解析データ
次に、解析データＤＴ１について説明する。解析データＤＴ１には、積分点データテーブル、要素構成テーブル、材料属性データテーブル、節点座標テーブルが含まれている。以下、図４〜図６を参照しながら各テーブルについて説明する。
(1-2-1) Analysis Data Next, the analysis data DT1 will be described. The analysis data DT1 includes an integration point data table, an element configuration table, a material attribute data table, and a nodal coordinate table. Hereinafter, each table will be described with reference to FIGS.
図４に示すように、積分点データテーブルは、プレス成形シミュレーションの対象となる形状モデルを構成する各シェル要素（以下、単に「要素」という）に含まれる積分点番号Ｐ１、Ｐ２…と、各積分点が含まれる要素番号Ｅ１、Ｅ２…と、各積分点の要素座標系での位置成分（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、応力成分（σXX、σXY、σXZ、σYX、σYY、σYZ、σZX、σZY、σZZ）と、ひずみ成分（εXX、εXY、εXZ、εYX、εYY、εYZ、εZX、εZY、εZZ）とから構成されている。 As shown in FIG. 4, the integration point data table includes integration point numbers P1, P2,... Included in each shell element (hereinafter, simply referred to as “element”) constituting the shape model to be subjected to press molding simulation, Element numbers E1, E2... Including the integration points, position components (X, Y, Z) in the element coordinate system of each integration point, and stress components (σ XX , σ XY , σ XZ , σ YX , σ YY , Σ YZ , σ ZX , σ ZY , σ ZZ ) and strain components (ε XX , ε XY , ε XZ , ε YX , ε YY , ε YZ , ε ZX , ε ZY , ε ZZ ) Yes.
図５（ａ）に示すように、要素構成テーブルは、要素番号Ｅ１、Ｅ２…、各要素の材料番号Ｍ…、面内積分点数及び面外積分点数、各要素に含まれる第１節点番号、第２節点番号、第３節点番号及び第４節点番号Ｎ…から構成されている。 As shown in FIG. 5A, the element configuration table includes element numbers E1, E2,..., Material numbers M of each element, in-plane integration points and out-of-plane integration points, first node numbers included in each element, It consists of a second node number, a third node number, and a fourth node number N.
図５（ｂ）に示すように、材料属性データテーブルは、材料番号Ｍ…、材料データから構成されている。 As shown in FIG. 5B, the material attribute data table is composed of material numbers M ... and material data.
図５（ｃ）に示すように、節点座標テーブルは、節点番号Ｎ１、Ｎ２…、各節点の全体座標系での位置成分（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から構成されている。 As shown in FIG. 5C, the node coordinate table is composed of node numbers N1, N2,..., And position components (X, Y, Z) in the entire coordinate system of each node.
（１−２−２）形状モデルデータ
形状モデルデータには、製品形状モデルデータ、金型形状モデルデータ及びブランク形状モデルデータが含まれる。製品形状モデルデータは、解析を行う対象となる製品の形状モデルを示すデータであり、三次元ＣＡＤソフトウェアを用いて作成されたＩＧＥＳ、ＤＸＦ、ＤＷＧ等のファイル形式の三次元ＣＡＤデータ等に基づいて有限要素に離散化したメッシュデータ等である。金型形状モデルデータは、プレス成形装置を構成するダイ等のプレス金型の形状モデルを示すデータである。ブランク形状モデルデータは、プレス成形装置により成形されるブランク材の形状モデルを示すデータである。
(1-2-2) Shape Model Data The shape model data includes product shape model data, mold shape model data, and blank shape model data. Product shape model data is data indicating a shape model of a product to be analyzed, and is based on 3D CAD data in a file format such as IGES, DXF, DWG, etc., created using 3D CAD software. For example, mesh data discretized into finite elements. The mold shape model data is data indicating a shape model of a press mold such as a die constituting the press molding apparatus. The blank shape model data is data indicating a shape model of a blank material formed by a press forming apparatus.
（１−２−３）材料パラメータテーブル
図６に示すように、材料パラメータテーブルＤＴ３は、材料番号Ｍ…、Ｈｉｌｌの異方性パラメータ（Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｎ）、Ｓｗｉｆｔモデルパラメータ（Ｋ、ε０、ｎ）、Ｙ−Ｕ(Yoshida-Uemori)モデルパラメータ（Ｃ、ａ０、ｂ…ａ、α＊、β＊）とから構成されている。
(1-2-3) Material Parameter Table As shown in FIG. 6, the material parameter table DT3 includes material numbers M ..., Hill anisotropy parameters (F, G, H, N), Swift model parameters (K, ε 0 , n) and YU (Yoshida-Uemori) model parameters (C, a 0, b... a, α * , β * ).
（１−２−４）ＭＫ法パラメータテーブル
図７に示すように、ＭＫ法パラメータテーブルＤＴ３は、要素番号Ｅ１、Ｅ２…、領域間板厚比Ｄ、溝角度θ、仮想不整領域Ｂの応力成分（σXX、σXY、σXZ、σYX、σYY、σYZ、σZX、σZY、σZZ）、仮想不整領域Ｂのひずみ成分（εXX、εXY、εXZ、εYX、εYY、εYZ、εZX、εZY、εZZ）とから構成されている。
(1-2-4) MK Method Parameter Table As shown in FIG. 7, the MK method parameter table DT3 includes element numbers E1, E2,..., Inter-region thickness ratio D, groove angle θ, and stress components of the virtual irregular region B. (Σ XX , σ XY , σ XZ , σ YX , σ YY , σ YZ , σ ZX , σ ZY , σ ZZ ), strain components of the virtual irregular region B (ε XX , ε XY , ε XZ , ε YX , ε YY , ε YZ , ε ZX , ε ZY , ε ZZ ).
（１−３）入力装置
入力装置１３は、ＣＡＤデータ、メッシュデータ等の製品形状に関するデータの入力、シミュレーション時の解析条件等の各種条件の設定またはシステムの制御等に用いられる。
(1-3) Input Device The
（１−４）出力装置
出力装置１４には、入力画面、処理結果等が出力される。例えば出力装置１４がディスプレイの場合には、図８に示すように、画面左側には、相当塑性ひずみ等の大きさに応じて色分けされた成形品の三次元形状モデルがグラフィック表示され、このモデル上にプレス成形シミュレーション結果を示す破断位置が重ねて表示される。また、画面右側には、形状データＩＤ、材料ＩＤ等の入力データ、Bauschinger効果の考慮の有無等の解析条件及び破断判定結果が表示される。
(1-4) Output device The
（２）プレス成形装置
プレス成形シミュレーションシステム４００によってシミュレーションを行うプレス成形装置について、図９を参照しながら説明する。
(2) Press Molding Apparatus A press molding apparatus that performs simulation by the press
図９に示すように、例えば絞り成形を行うためのプレス成形装置は、ダイＤ、しわ押さえＦ及びパンチＰを有している。上型となるダイＤは、その下面にキャビティＣを有する。下型となるしわ押さえＦは、その中央にダイＤのキャビティＣの輪郭にほぼ沿った形状の開口を有し、その周囲の上面にダイＤのキャビティＣの周囲の面に合わせた形状のしわ押さえ面を有する。同じく下型となるパンチＰは、その外形はしわ押さえＦの開口の形状に合わせた形状で若干小さく形成されており、その上面は凸形状を有する。なお、上型となるダイＤは、必要に応じて、その下面のしわ押さえ面にビードを設け、下型となるしわ押さえＦは、その上面にビードに対向して凹部を設けてもよい。 As shown in FIG. 9, for example, a press forming apparatus for performing draw forming includes a die D, a crease presser F, and a punch P. The upper die D has a cavity C on its lower surface. The wrinkle retainer F serving as a lower mold has an opening having a shape substantially along the contour of the cavity C of the die D at the center thereof, and a wrinkle having a shape matching the surface around the cavity C of the die D on its upper surface. Has a holding surface. Similarly, the punch P, which is a lower die, is formed to have a slightly smaller outer shape with a shape corresponding to the shape of the opening of the wrinkle retainer F, and its upper surface has a convex shape. Note that the die D serving as the upper mold may be provided with a bead on the wrinkle holding surface on the lower surface thereof, and the wrinkle presser F serving as the lower mold may be provided with a recess facing the bead on the upper surface.
このパンチＰは、しわ押さえＦの開口の内部で昇降できるように、しわ押さえＦの開口の内壁面に対して間隙を設けて配置されている。図９（ａ）に示すように、しわ押さえＦに対してパンチＰが最も下降した状態では、パンチＰの最上端はしわ押さえＦのしわ押さえ面と同じ高さか、それよりも低く設定されている。また、図９（ｂ）に示すように、しわ押さえＦに対してパンチＰが最も上昇した状態では、成形品が所望の深さとなるように設定されている。 The punch P is disposed with a gap with respect to the inner wall surface of the opening of the wrinkle retainer F so that it can be moved up and down inside the opening of the wrinkle retainer F. As shown in FIG. 9A, in the state where the punch P is lowered most with respect to the wrinkle presser F, the uppermost end of the punch P is set to the same height as the wrinkle presser surface of the wrinkle presser F or lower than that. Yes. Further, as shown in FIG. 9 (b), in a state where the punch P is raised most with respect to the wrinkle presser F, the molded product is set to have a desired depth.
このプレス成形装置を用いたプレス成形について説明する。まず、図９（ａ）に示すように、製品の素材となる平板状のブランクＢの周囲をダイＤのキャビティＣの周囲の下面としわ押さえＦの上面との間で所定の圧力で挟んでしわ押さえを行う。 Press forming using this press forming apparatus will be described. First, as shown in FIG. 9A, the periphery of the flat blank B, which is the material of the product, is sandwiched between the lower surface around the cavity C of the die D and the upper surface of the wrinkle retainer F with a predetermined pressure. Wrinkle hold down.
次に、図９（ｂ）に示すように、パンチＰを上昇させ、ブランクＢをダイＤのキャビティＣ内に押し込む。なお、パンチＰを固定してダイＤ及びしわ押さえＦを下降させてもよい。 Next, as shown in FIG. 9B, the punch P is raised and the blank B is pushed into the cavity C of the die D. Note that the punch D may be fixed and the die D and the wrinkle retainer F may be lowered.
このプレス成形装置による成形品は、特にダイＤの肩部Ｒを通過して曲げ・曲げ戻しを受けた部分Ａにおいて、破断が生じるおそれがある。一般的に、しわ押さえ力が大きい、ダイＤの肩部Ｒの半径が小さい、ビードが多いまたは潤滑が少ない等の条件の下では、破断が発生しやすくなる。 The molded product by this press molding apparatus may break at the portion A that has been bent and unbent after passing through the shoulder portion R of the die D. Generally, breakage tends to occur under conditions such as a large wrinkle holding force, a small radius of the shoulder portion R of the die D, a large number of beads, and a small amount of lubrication.
（３）破断判定モデル
破断判定処理部５００において取り扱う破断判定モデルについて、図１０を参照しながら説明する。図１０（ａ）は、メッシュ化されたブランク形状モデルの一要素を拡大した図であり、図１０（ｂ）は、破断判定モデルにおける領域Ａ、Ｂの境界部の拡大断面図である。
(3) Break Determination Model A break determination model handled in the break
図１０（ａ）に示すように、ブランク形状モデルは、本実施形態では、４つの節点で構成された複数のシェル要素でメッシュ化されており、各要素の内部には、平面視で４箇所（×で図示）に配置され、各箇所で板厚方向Ｚに２つの積分点が中立面に対して対称に設けられている。 As shown in FIG. 10A, in the present embodiment, the blank shape model is meshed with a plurality of shell elements composed of four nodes, and each element has four locations in plan view. (Illustrated by x), and two integration points are provided symmetrically with respect to the neutral plane in the thickness direction Z at each location.
そして、本発明では、各要素の表裏面に幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられているものとする。この溝部が設けられた領域を仮想不整領域Ｂと呼び、該仮想不整領域Ｂの周辺にある領域を周辺領域Ａと呼ぶ。仮想不整領域Ｂと周辺領域Ａとの境界線は、全体座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に対して所定角度θだけＸＹ平面内で回転した局所座標（ｎ、ｔ、Ｚ）のｔ軸方向に延びている。 And in this invention, the groove part with fixed width | variety and depth shall be virtually provided symmetrically with respect to the neutral surface in the front and back of each element. The region where the groove is provided is referred to as a virtual irregular region B, and the region around the virtual irregular region B is referred to as a peripheral region A. The boundary line between the virtual irregular region B and the peripheral region A is in the t-axis direction of local coordinates (n, t, Z) rotated in the XY plane by a predetermined angle θ with respect to the overall coordinates (X, Y, Z). It extends.
なお、図１０（ａ）には、平面視で要素の中心に仮想不整領域Ｂが設けられているが、仮想不整領域Ｂが各要素のどこに設けられているかは、各要素の破断判定結果に直接影響しないので、これに限定されるものではない。また、各要素は３節点で構成されてもよい。 In FIG. 10A, a virtual irregular region B is provided at the center of the element in plan view, but where the virtual irregular region B is provided in each element depends on the break determination result of each element. Since there is no direct influence, it is not limited to this. Each element may be configured with three nodes.
図１０（ｂ）に示すように、破断判定モデルの周辺領域Ａの板厚ｔａと仮想不整領域Ｂの板厚ｔｂは、各領域において各々均一であり、仮想不整領域Ｂの板厚ｔｂは、周辺領域Ａの板厚ｔａよりも薄く設けられている。すなわち、周辺領域Ａに対する仮想不整領域Ｂの板厚比Ｄ（＝ｔｂ／ｔａ）は、Ｄ＜１である。 As shown in FIG. 10 (b), the thickness t b of the thickness t a and the virtual irregular region B of the peripheral region A of the fracture criterion models are each uniform in each region, the thickness t of the virtual irregular region B b is provided thinner than the thickness t a of the peripheral region a. That is, the plate thickness ratio D (= t b / t a ) of the virtual irregular region B with respect to the peripheral region A is D <1.
周辺領域Ａには、板厚方向Ｚに並ぶ例えば２つの積分点Ｐa 1、Ｐa ２が設けられている。本実施形態では、積分点Ｐa 1、Ｐa ２は、図１０（ａ）に示したＦＥＭ解析データに用いられる積分点とは同一でなくてもよい。また任意の積分点数でもよい。 In the peripheral area A, for example, two integration points P a 1 and P a 2 arranged in the thickness direction Z are provided. In the present embodiment, the integration points P a 1 and P a 2 do not have to be the same as the integration points used for the FEM analysis data shown in FIG. Any number of integration points may be used.
具体的には、図１０（ａ）において積分点が配置された４箇所の中心位置に本要素の破断を評価する評価点（図示しない）を一点設ける。この評価点の下に板厚方向に２つの積分点Ｐa 1、Ｐa ２が設けられており、各積分点Ｐa 1、Ｐa ２は、その板厚方向の位置がＦＥＭ解析データに用いられる各積分点と同じ位置である。また、この評価点の下の各積分点Ｐa 1、Ｐa ２に関する応力、ひずみ増分には、ＦＥＭ解析データに用いられる板厚方向で同じ位置にある４つの積分点に関する応力、ひずみ増分の平均値をそれぞれ用いる。 Specifically, one evaluation point (not shown) for evaluating the breakage of this element is provided at the four central positions where the integration points are arranged in FIG. Two integration points P a 1 in the thickness direction under the evaluation point, and P a 2 are provided, each integration point P a 1, P a 2, the thickness direction of the position in the FEM analysis data It is the same position as each integration point used. In addition, the stress and strain increment for each of the integration points P a 1 and P a 2 below this evaluation point include the stress and strain increment for the four integration points at the same position in the plate thickness direction used for the FEM analysis data. Each average value is used.
各積分点Ｐa 1、Ｐa ２の板厚方向の位置Ｚa 1、Ｚa ２は、具体的には各々次式（１）で表される。 Specifically, the positions Z a 1 and Z a 2 in the thickness direction of the integration points P a 1 and P a 2 are each expressed by the following equation (1).
また、仮想不整領域Ｂには、板厚方向Ｚに並ぶ２つの仮想積分点Ｐb 1、Ｐb ２が設けられ、各積分点の板厚方向の位置Ｚb 1、Ｚb ２は、具体的には各々次式（２）で表される。 Further, in the virtual irregularity region B, two virtual integration points P b 1 and P b 2 arranged in the plate thickness direction Z are provided, and the positions Z b 1 and Z b 2 of each integration point in the plate thickness direction are specified as follows. Specifically, each is represented by the following formula (2).
ここで、上述の破断判定モデルにおいて、板厚方向にひずみ勾配を有する曲げ変形が加わったとき、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂの間で成立する２つの条件について以下に説明する。 Here, in the above-described fracture determination model, two conditions that are established between the peripheral region A and the virtual irregular region B when a bending deformation having a strain gradient in the plate thickness direction is applied will be described below.
まず、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂの境界での力の釣り合い条件について説明する。 First, the force balance condition at the boundary between the peripheral region A and the virtual irregular region B will be described.
周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂがそれらの境界で連続している限り、常に両領域Ａ、Ｂからその境界に作用する力が釣り合っているので、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂにおいてｎ軸方向の応力σa nn、σb nnが各々加わるとすると、次式（３）が成立する。この式（３）を力の釣り合い条件と呼ぶ。 As long as the peripheral area A and the virtual irregular area B are continuous at the boundary between them, the forces acting on the boundary from both areas A and B are always balanced. If the stresses σ a nn and σ b nn are applied, the following equation (3) is established. This equation (3) is called force balance condition.
この式（３）を各領域Ａ、Ｂの板厚ｔａ、ｔｂ、ｎ軸方向のひずみ増分ｄεa（ｚ）、ｄεｂ（ｚ）を用いてより具体的に書き換えると、次式（４）となる。 When this equation (3) is rewritten more specifically using the plate thicknesses t a and t b of the regions A and B and the strain increments dε a (z) and dε b (z) in the n-axis direction, 4).
さらに、この式（４）をGauss-Legendre求積法を用いて変換すると、次式（５）となる。 Further, when the equation (4) is converted using the Gauss-Legendre quadrature method, the following equation (5) is obtained.
なお、詳細な説明を省略するが、上式（５）のｗ１、ｗ２は、Gauss-Legendre求積法で用いる重みを意味し、積分点数により決まる。この場合、ｗ１＝ｗ２＝１である。また、上式（５）の応力σについては、Bauschinger効果を考慮するか否かにより、応力σとひずみεとの具体的な関係式が異なる。 Although detailed explanation is omitted, w 1 and w 2 in the above equation (5) mean weights used in the Gauss-Legendre quadrature and are determined by the number of integration points. In this case, w 1 = w 2 = 1. As for the stress σ in the above equation (5), the specific relational expression between the stress σ and the strain ε differs depending on whether or not the Bauschinger effect is taken into consideration.
次に、仮想不整領域Ｂと周辺領域Ａにおけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件について説明する。 Next, the linearity condition with respect to the position in the plate thickness direction of the strain increment in the virtual irregular region B and the peripheral region A will be described.
図１０（ｂ）に示すように、曲げ変形が加わったとき、板厚方向の位置に対して各領域Ａ、Ｂでの曲げ変形によるひずみ増分が線形性を有する（換言すれば、ひずみ勾配が一定である）ものとする。この線形性は、次式（６）のように表すことができる。この式（６）を線形性条件と呼ぶ。 As shown in FIG. 10B, when bending deformation is applied, the strain increment due to bending deformation in each region A and B has linearity with respect to the position in the thickness direction (in other words, the strain gradient is Constant). This linearity can be expressed as the following equation (6). This equation (6) is called a linearity condition.
なお、上式（６）のｓは任意の実数を表す。上式（６）により、仮想不整領域Ｂの各積分点Ｐb 1、Ｐb ２の板厚方向の位置Ｚb 1、Ｚb ２について次式（７）が成立する。 In the above equation (6), s represents an arbitrary real number. From the above equation (6), the following equation (7) is established for the positions Z b 1 and Z b 2 in the thickness direction of the integration points P b 1 and P b 2 of the virtual irregular region B.
上式（７）からｓを消去して整理すると、次式（８）が成立する。 When s is deleted from the above equation (7) and rearranged, the following equation (8) is established.
ここで、式（５）と式（８）により、例えばｄεb（Ｚb 1）を消去すると、次式（９）が得られる。 Here, when, for example, dε b (Z b 1 ) is eliminated by the equations (5) and (8), the following equation (9) is obtained.
次に、上式（９）を反復計算により解くために、次式（１０）のように、上式（９）の左辺から右辺を引いた関数をＦとして定義する。 Next, in order to solve the above equation (9) by iterative calculation, a function obtained by subtracting the right side from the left side of the above equation (9) is defined as F as in the following equation (10).
また、上式（１０）のｄεa（Ｚa 1）、ｄεa（Ｚa 2）については、周辺領域Ａにおけるひずみ勾配が一定であるので、次式（１１）が成立する。 For dε a (Z a 1 ) and dε a (Z a 2 ) in the above equation (10), since the strain gradient in the peripheral region A is constant, the following equation (11) is established.
したがって、上式（１１）により、ｄεa（Ｚb 1）とｄεa（Ｚb 2）を予め算出して式（１０）に入力し、ｄεb（Ｚb 2）を変数としてＦ＝０に収束するように反復計算を行うことによりｄεb（Ｚb 2）の解を求めることができる。 Therefore, according to the above equation (11), dε a (Z b 1 ) and dε a (Z b 2 ) are calculated in advance and input to equation (10), and F = 0 with dε b (Z b 2 ) as a variable. It is possible to obtain a solution of dε b (Z b 2 ) by performing iterative calculation so as to converge to.
以上によれば、上述の力の釣り合い条件及び線形性条件によって、算出された周辺領域Ａの各積分点の板厚方向の位置Ｚに応じたｎ軸方向のひずみ増分ｄεa(z)から仮想不整領域Ｂの各積分点の板厚方向の位置Ｚに応じたｎ軸方向のひずみ増分ｄεb(z)を算出することができる。 According to the above, from the strain balance dε a (z) in the n-axis direction corresponding to the position Z in the plate thickness direction of each integration point of the peripheral region A calculated according to the force balance condition and linearity condition described above, the virtual The strain increment dε b (z) in the n-axis direction corresponding to the position Z in the plate thickness direction of each integration point of the irregular region B can be calculated.
なお、各要素の積分点は、曲げ変形時の板厚方向のひずみ勾配を考慮するためには、平面視で同じ箇所に積分点が少なくとも２つ必要である。同じ箇所の積分点がｎ個の場合、力の釣り合い条件を示す式（５）は未知数がｎ個になるが、線形性条件を示す式（８）がｎ−１個用意できるので、これらの連立方程式は解くことができる。積分点の数が多いほど、シミュレーションの精度が向上する傾向があるが、解析時間が増えるため、現実的には最大で１５個程度とするのが望ましい。 Note that the integration points of each element need at least two integration points at the same position in plan view in order to take into account the strain gradient in the thickness direction during bending deformation. When there are n integration points at the same location, the equation (5) indicating the force balance condition has n unknowns, but n−1 equations (8) indicating the linearity condition can be prepared. Simultaneous equations can be solved. As the number of integration points increases, the accuracy of the simulation tends to improve. However, since the analysis time increases, it is practically desirable that the number is about 15 at maximum.
また、１要素中の全箇所を各々評価点として、各評価点について領域間ひずみ増分比を求め、全評価点のうち所定数（例えば、全４点のうちの２点）の評価点で領域間ひずみ増分比が破断しきい値を超えた場合にこの要素で破断したと判定するようにしてもよい。 In addition, using all the points in one element as evaluation points, the inter-region strain increment ratio is calculated for each evaluation point, and a predetermined number of evaluation points (for example, two points out of all four points) out of all evaluation points. When the inter-strain increment ratio exceeds the rupture threshold value, it may be determined that the element has broken.
さらに、各要素の積分点は、平面視で１箇所のみに配置されていてもよい。この場合、この積分点が配置された箇所を破断を評価する評価点として、この評価点の板厚方向にある複数の積分点のひずみ増分の値をそのまま破断判定モデルにおける周辺領域Ａの各積分点のひずみ増分とすればよい。 Furthermore, the integration points of each element may be arranged at only one place in plan view. In this case, the location where the integration point is arranged is used as an evaluation point for evaluating the fracture, and the values of the strain increments at a plurality of integration points in the thickness direction of the evaluation point are used as they are for each integration in the peripheral region A in the fracture determination model. A point strain increment may be used.
（４）破断判定処理部
以下、図１１のフローチャートに従って、破断判定処理部５００の処理方法について説明する。
(4) Breakage determination processing unit The processing method of the breakage
時間ステップ数Ｎ＝１として処理を開始する（ステップＳ１）。 The process is started with the number of time steps N = 1 (step S1).
次に、解析データ取得部５１０よって、ブランク形状モデルの時間ステップ数Ｎ＝１における解析データＤＴ１をシミュレーション部４２０から取得して、この形状モデルを構成する全要素の中にある全積分点の時間ステップ数Ｎにおける応力テンソル、ひずみテンソルを領域間ひずみ増分算出部２２０に入力する（ステップＳ２）。
Next, the analysis data acquisition unit 510 acquires the analysis data DT1 in the time step number N = 1 of the blank shape model from the
次に、各要素の領域間板厚比Ｄの初期値を設定する（ステップＳ３）。 Next, an initial value of the inter-region thickness ratio D of each element is set (step S3).
ここで、全要素の領域間板厚比Ｄの初期値として、例えば単純引張試験により破断ひずみを最低１点実測し、この実測値と理論値の誤差の合計が最も小さくなるような領域間板厚比Ｄを求め、求められたＤの値を設定してもよい。これによれば、通常、Ｄ＝０．９０〜０．９９９に設定される。 Here, as an initial value of the inter-region plate thickness ratio D of all elements, for example, at least one break strain is measured by a simple tensile test, and the inter-region plate is such that the sum of errors between this measured value and the theoretical value is minimized. The thickness ratio D may be obtained and the obtained value D may be set. According to this, D = 0.90 to 0.999 is normally set.
次に、各要素の溝角度θの初期値を次式（１２）に基づいて設定する（ステップＳ４）。 Next, the initial value of the groove angle θ of each element is set based on the following equation (12) (step S4).
ここで、ひずみ比ρは、時間ステップ数Ｎ＝１における値である。ひずみ比ρ＜０の場合、例えばＨｉｌｌの局部くびれ理論を用いて次式（１３）によりθcalを算出できる。なお、次式（１３）のｎは、実験から得られる材料パラメータのひとつであるｎ値である。 Here, the strain ratio ρ is a value at the time step number N = 1. When the strain ratio ρ <0, for example, θcal can be calculated by the following equation (13) using Hill's local necking theory. Note that n in the following equation (13) is an n value which is one of material parameters obtained from an experiment.
次に、ブランク形状モデルを構成する複数の要素から１要素を抽出する（ステップＳ５）。 Next, one element is extracted from a plurality of elements constituting the blank shape model (step S5).
次に、この抽出された要素について、破断済みか否かを判定する（ステップＳ６）。 Next, it is determined whether or not the extracted element has been broken (step S6).
ここで、ステップＳ６でこの要素で破断済みであると判定されると、後述のステップＳ１５へ進み、破断済みでないと判定されると、次のステップＳ７へ進む。 If it is determined in step S6 that the element has been broken, the process proceeds to step S15, which will be described later. If it is determined that the element has not been broken, the process proceeds to the next step S7.
次に、シミュレーション部４２０から抽出した要素のＦＥＭ解析データＤＴ１を取得する（ステップＳ７）。
Next, FEM analysis data DT1 of the element extracted from the
次に、取得したＦＥＭ解析データＤＴ１のひずみεと応力σを周辺領域Ａのひずみεa、応力σaとして設定する（ステップＳ８）。 Then, it sets the strain epsilon and stress sigma of the FEM analysis data DT1 obtained strain epsilon a peripheral region A, as a stress sigma a (step S8).
次に、周辺領域Ａのひずみ増分ｄεaを入力する（ステップＳ９）。このとき、次のテンソルの座標変換公式（１４）を用いて、入力されたひずみ増分ｄεaの各テンソル成分の値からｎ軸方向のひずみ増分ｄεa nn（ｚ）を算出する。 Then, enter the strain increment d? A in the peripheral region A (step S9). At this time, the strain increment dε a nn (z) in the n-axis direction is calculated from the value of each tensor component of the input strain increment dε a using the coordinate transformation formula (14) of the next tensor.
次に、前述の方法で、周辺領域Ａのｎ軸方向のひずみ増分ｄεa nn（ｚ）に基づいて仮想不整領域Ｂのｎ軸方向のひずみ増分ｄεｂ nn（ｚ）を算出する（ステップＳ１０）。 Next, by the method described above, it calculates the n axis direction of the strain increment d? B nn virtual irregular region B (z) based on the strain of the n axis direction of the peripheral region A increment dε a nn (z) (step S10 ).
次に、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂの領域間ひずみ増分比を次式（１５）に基づいて算出する（ステップＳ１１）。 Next, the inter-region strain increment ratio between the peripheral region A and the virtual irregular region B is calculated based on the following equation (15) (step S11).
次に、算出された領域間ひずみ増分比と所定の破断しきい値δとの大きさを比較し、次式（１６）に基づいて破断を判定する（ステップＳ１２）。 Next, the magnitude of the calculated inter-region strain increment ratio is compared with a predetermined fracture threshold δ, and fracture is determined based on the following equation (16) (step S12).
ステップＳ１２でＹＥＳ、すなわち、領域間ひずみ増分比＞破断しきい値δと判定されると、この要素で破断が生じたと判定し（ステップＳ１３）、次のステップＳ１５に進む。 If YES in step S12, that is, if it is determined that the inter-region strain increment ratio> the fracture threshold δ, it is determined that a fracture has occurred in this element (step S13), and the process proceeds to the next step S15.
一方、ステップＳ１２でＮＯ、すなわち、領域間ひずみ増分比≦破断しきい値δと判定されると、次のステップＳ１４に進む。 On the other hand, if NO in step S12, that is, if it is determined that the inter-region strain increment ratio ≦ the fracture threshold δ, the process proceeds to the next step S14.
次に、溝角度θ、領域間板厚比Ｄ及び両領域Ａ、Ｂの相当ひずみを後述する方法でそれぞれ更新する（ステップＳ１４）。 Next, the groove angle θ, the inter-region thickness ratio D, and the equivalent strains in both regions A and B are updated by the methods described later (step S14).
次に、全ての要素について抽出したか判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５でＮＯと判定されると、ステップＳ５に戻る。 Next, it is determined whether all elements have been extracted (step S15). If NO is determined in step S15, the process returns to step S5.
ステップＳ１５で当該解析モデルの全要素が終了したと判定されると、時間ステップ数ＮからＮ＋１に変更する（ステップＳ１６）。 If it is determined in step S15 that all elements of the analysis model have been completed, the number of time steps is changed from N to N + 1 (step S16).
次に、時間ステップ数ＮがＮｅｎｄ（最終時間ステップ）になったか否かを判定し、Ｎｅｎｄになっていないと判定されると、ステップＳ５に戻る（ステップＳ１７）。 Next, it is determined whether or not the time step number N has reached Nend (final time step). If it is determined that the time step number N has not reached Nend, the process returns to step S5 (step S17).
ステップＳ１７でＮｅｎｄになったと判定されると、当該ループの処理を終了する。 If it is determined in step S17 that Nend is reached, the processing of the loop is terminated.
以上により、プレス成形シミュレーションにおいて曲げ変形を考慮して部品の破断判定を行うことができた。 From the above, it was possible to determine the breakage of a part in consideration of bending deformation in press molding simulation.
（４−１）溝角度θ、領域間板厚比Ｄの更新方法
ここで、上述のステップＳ１４における溝角度θの更新方法について、以下に詳細に説明する。
(4-1) Method for Updating Groove Angle θ and Inter-area Plate Thickness Ratio D Here, the method for updating groove angle θ in step S14 described above will be described in detail below.
まず、取得したＦＥＭ解析データＤＴ１の応力σとひずみεの各テンソル成分の値に基づいて、次式（１７）〜（２０）により、応力比α、βとひずみ増分比ρ、γを計算する。 First, based on the values of the respective tensor components of stress σ and strain ε of the acquired FEM analysis data DT1, the stress ratios α and β and strain increment ratios ρ and γ are calculated by the following equations (17) to (20). .
このとき、仕事増分は、次式（２１）によって算出される。 At this time, the work increment is calculated by the following equation (21).
なお、前式（２１）は、次式（２２）の定義に基づくものである。 The previous formula (21) is based on the definition of the following formula (22).
式（２１）より、ひずみ増分は、相当応力および相当ひずみ増分を用いて次式（２３）〜（２５）のように表される。 From equation (21), the strain increment is expressed as in the following equations (23) to (25) using the equivalent stress and the equivalent strain increment.
なお、前式（２３）〜（２５）は、次式（２６）の定義に基づくものである。 The previous formulas (23) to (25) are based on the definition of the following formula (26).
また、ｎ軸方向の応力は、次式（２７）により応力の各テンソル成分の値を座標変換して得られる。 The stress in the n-axis direction can be obtained by coordinate-converting the value of each tensor component of the stress according to the following equation (27).
ここで、次式（２８）を定義すると、前式（２７）は次式（２９）に書き換えられる。 Here, when the following equation (28) is defined, the previous equation (27) is rewritten into the following equation (29).
ここで、Bauschinger効果を考慮しない場合、応力とひずみの関係式としてSwiftの式、降伏関数としてHillの２次異方性降伏関数をそれぞれ適用する。 Here, when the Bauschinger effect is not considered, Swift's equation is applied as the relational expression between stress and strain, and Hill's second-order anisotropic yield function is applied as the yield function.
Swiftの式は、次式（３０）のように表される。なお、Ｋ、ε0、ｎは、実験結果から求められるパラメータである。また、この式（３０）中の相当ひずみは、現在の相当ひずみを表すものとする。 The Swift equation is expressed as the following equation (30). Note that K, ε 0 , and n are parameters obtained from experimental results. In addition, the equivalent strain in the equation (30) represents the current equivalent strain.
また、Hillの２次異方性降伏関数は、平面応力状態では次式（３１）のように表される。なお、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｎは、実験より求められる材料パラメータである。 Further, Hill's second-order anisotropic yield function is expressed by the following equation (31) in the plane stress state. Note that F, G, H, and N are material parameters obtained from experiments.
ここで、式（２６）は、式（１７）（１９）（３１）により、応力比α、βを変数として次式（３２）のように表される。 Here, the expression (26) is expressed by the expressions (17), (19), and (31) as the following expression (32) using the stress ratios α and β as variables.
また、式（１８）（２０）は、降伏関数からは、応力比α、βを変数として、次式（３３）（３４）のように表される。 Expressions (18) and (20) are expressed from the yield function as the following expressions (33) and (34) with the stress ratios α and β as variables.
さらに、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂの境界で両領域Ａ、Ｂに作用するせん断方向の力が釣り合うので、次式（３５）が成立する。 Further, since the forces in the shearing direction acting on both the regions A and B are balanced at the boundary between the peripheral region A and the virtual irregular region B, the following equation (35) is established.
したがって、次式（３６）が成立する。 Therefore, the following formula (36) is established.
また、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂのｔ軸方向のひずみ増分が一致するので、次式（３７）が成立する。 Further, since the strain increments in the t-axis direction of the peripheral region A and the virtual irregular region B coincide with each other, the following equation (37) is established.
したがって、次式（３８）が成立する。 Therefore, the following equation (38) is established.
なお、前式（３８）は、次式（３９）の定義に基づくものである。 The previous equation (38) is based on the definition of the following equation (39).
したがって、これら式（１８）（２２）（２６）を用いることで、更新後の溝角度（θ＋ｄθ）は、次式（４０）で算出される。 Therefore, by using these equations (18), (22), and (26), the updated groove angle (θ + dθ) is calculated by the following equation (40).
さらに、式（４０）を用いることで、更新後の領域間板厚比（Ｄ＋ｄＤ）は、次式（４１）で算出される。 Further, by using the equation (40), the inter-region thickness ratio (D + dD) after the update is calculated by the following equation (41).
以上により、溝角度θと領域間板厚比Ｄは、取得されたＦＥＭ解析データＤＴ１のひずみ、応力の各テンソル成分の値に基づいて更新することができる。 As described above, the groove angle θ and the inter-region thickness ratio D can be updated based on the values of the respective strain and stress tensor components of the acquired FEM analysis data DT1.
また、式（３０）を応力とひずみの具体的な関係式として式（５）に適用することで、周辺領域Ａのｎ軸方向のひずみ増分ｄεa(z)から、Bauschinger効果を考慮しなかった場合の仮想不整領域Ｂのｎ軸方向のひずみ増分ｄεb(z)を算出することができる。 Also, by applying Equation (30) to Equation (5) as a specific relational expression of stress and strain, the Bauschinger effect is not considered from the strain increment dε a (z) in the n-axis direction of the peripheral region A. In this case, the strain increment dε b (z) in the n-axis direction of the virtual irregular region B can be calculated.
なお、Swiftの式とHillの２次異方性降伏関数で使用するパラメータは、有限要素構造解析で使用されるものと同じである。 Note that the parameters used in the Swift equation and Hill's quadratic anisotropic yield function are the same as those used in the finite element structural analysis.
また、曲げ変形のときの応力の状態をより正確に表すために、Bauschinger効果を考慮する場合、Bauschinger効果を考慮することが可能である定式化を用いる。具体的には、応力とひずみの関係式として、式（３１）の替わりに、Ｙ−Ｕモデルで使用される次式（４２）を用いてもよい。なお、Ｃ，ａ0、ｂ、ｍ、ｈ、Ｑ、Ｙは、実験より求められるＹ−Ｕモデルの材料パラメータである。 Further, in order to more accurately represent the state of stress at the time of bending deformation, when considering the Bauschinger effect, a formulation that can consider the Bauschinger effect is used. Specifically, the following equation (42) used in the YU model may be used as a relational expression between stress and strain, instead of the equation (31). Note that C, a 0 , b, m, h, Q, and Y are material parameters of the YU model obtained from experiments.
なお、詳細な説明は省略するが、上式（４２）の各パラメータは、次式（４３）〜（５６）で求めることができる。 Although detailed description is omitted, each parameter of the above equation (42) can be obtained by the following equations (43) to (56).
よって、式（４２）を応力とひずみの具体的な関係式として式（５）に適用することで、周辺領域Ａのｎ軸方向のひずみ増分ｄεa(z)から、Bauschinger効果を考慮した仮想不整領域Ｂのｎ軸方向のひずみ増分ｄεb(z)を算出することができる。 Therefore, by applying the formula (42) to the formula (5) as a specific relational expression between stress and strain, a virtual considering the Bauschinger effect from the strain increment dε a (z) in the n-axis direction of the peripheral region A. The strain increment dε b (z) in the n-axis direction of the irregular region B can be calculated.
（５）適用例
図１２を参照しながら、プレス成形解析システム１を具体的な部品に適用した場合について説明する。図１２（ａ）は、曲げ変形を考慮した破断判定結果を示し、図１２（ｂ）は、曲げ変形を考慮しなかった破断判定結果を示す。
(5) Application Example A case where the press
図１２（ａ）に示すように、曲げ変形を考慮した場合、Ｓ１＝４８ｍｍのストロークでも破断が発生しなかった。一方、図１２（ｂ）に示すように、曲げ変形を考慮しなかった場合、Ｓ１よりも短いＳ２＝２３ｍｍのストロークで破断が発生した。 As shown in FIG. 12 (a), when bending deformation was considered, no breakage occurred even with a stroke of S1 = 48 mm. On the other hand, as shown in FIG. 12B, when bending deformation was not taken into consideration, the fracture occurred at a stroke of S2 = 23 mm shorter than S1.
図１２から明らかなように、この適用例では、曲げ変形を考慮した方が考慮しなかったものよりも破断しにくくなった。このような結果が得られたのは、圧縮変形が破断とは逆に材料に作用する変形であるので、曲げ変形により材料の曲げ内側に圧縮変形が作用したことで、引張変形のみの場合よりも材料が破断しにくくなったためと考えられる。この結果からも、曲げ変形の考慮が破断判定に大きく影響することがわかった。 As is apparent from FIG. 12, in this application example, the bending deformation was less likely to break than the case that was not considered. Such a result was obtained because the compressive deformation acts on the material contrary to the fracture, so that the compressive deformation acted on the bending inner side of the material due to the bending deformation. This is probably because the material is less likely to break. Also from this result, it was found that consideration of bending deformation greatly affects the fracture determination.
（第２の実施形態）
（１）理論成形限界線図の作成方法
次に、本発明の第２の実施形態に係る理論成形限界線図の作成方法について、図１３のフローチャートに従って、図１４を適宜参照しながら説明する。なお、第１の実施形態と同様のステップについては、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
(1) Method for Creating Theoretical Forming Limit Diagram Next, a method for creating the theoretical forming limit diagram according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Detailed description of the same steps as those in the first embodiment will be omitted.
まず、図１４（ａ）に示すように、破断を評価する実際の成形品と同様に破断判定モデルを変形させるための複数の変形経路Ｌ１〜Ｌ５を設定する（ステップＳ２１）。 First, as shown in FIG. 14A, a plurality of deformation paths L 1 to L 5 are set for deforming the fracture determination model in the same manner as an actual molded product for which fracture is evaluated (step S21).
なお、変形経路Ｌ１〜Ｌ５は、−１／２≦ε１／ε２≦１の広い範囲で成形限界ひずみの点を取得できるように設定するのが望ましい。図１４（ａ）に示す変形経路Ｌ１〜Ｌ５は、単純引張と平面二軸引張を組み合わせた複合変形経路をその一例として示しているが、これに限定されるものではない。 The deformation paths L 1 to L 5 are preferably set so that the point of the forming limit strain can be acquired in a wide range of −1 / 2 ≦ ε 1 / ε 2 ≦ 1. Deformation path L 1 ~L 5 shown in FIG. 14 (a) shows a simple tensile and composite deformation path combining plane biaxial tension as an example, but not limited thereto.
次に、図１４（ｂ）に示すように、設定された複数の変形経路から１つの変形経路Ｌ１を選択する（ステップＳ２２）。 Next, as shown in FIG. 14 (b), selects one variant paths L 1 from a plurality of deformation route set (step S22).
次に、領域間板厚比Ｄの初期値を設定する（ステップＳ２３）。 Next, an initial value of the inter-region plate thickness ratio D is set (step S23).
次に、溝角度θの初期値を設定する（ステップＳ２４）。 Next, an initial value of the groove angle θ is set (step S24).
次に、選択された変形経路に沿ってひずみ増分ｄεを加算する（ステップＳ２５）。 Next, the strain increment dε is added along the selected deformation path (step S25).
次に、加算されたひずみ増分ｄεに基づいて周辺領域Ａのひずみεa、応力σaを設定する（ステップＳ２６）。 Next, the strain ε a and the stress σ a of the peripheral region A are set based on the added strain increment dε (step S26).
次に、ステップＳ２５で加算されたひずみ増分ｄεに基づいて、周辺領域Ａのｎ軸方向のひずみ増分ｄεaを入力する（ステップＳ２７）。 Then, based on the added strain increment d? In step S25, inputs a strain increment d? A of the n axis direction of the peripheral region A (Step S27).
次に、入力された周辺領域Ａのひずみ増分ｄεaに基づいて、仮想不整領域Ｂのｎ軸方向のひずみ増分ｄεbを算出する（ステップＳ２８）。 Next, the strain increment dε b in the n-axis direction of the virtual irregular region B is calculated based on the input strain increment dε a of the peripheral region A (step S28).
次に、入力された周辺領域Ａのｎ軸方向のひずみ増分ｄεaと算出した仮想不整領域Ｂのｎ軸方向のひずみ増分ｄεbとに基づいて、周辺領域Ａと仮想不整領域Ｂの領域間ひずみ増分比ｄεb／ｄεaを算出する（ステップＳ２９）。 Next, based on the input strain increment dε a in the n-axis direction of the peripheral region A and the calculated strain increment dε b in the n-axis direction of the virtual irregular region B, the distance between the peripheral region A and the virtual irregular region B is determined. The strain increment ratio dε b / dε a is calculated (step S29).
次に、算出された領域間ひずみ増分比ｄεb／ｄεaが所定の破断しきい値δよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。 Next, it is determined whether or not the calculated inter-region strain increment ratio dε b / dε a is larger than a predetermined fracture threshold δ (step S30).
ステップＳ３０でＹＥＳ、すなわち領域間ひずみ増分比ｄεb／ｄεa＞破断しきい値δと判定されると、この要素で破断が生じたと判定する（ステップＳ３１）。 If YES in step S30, that is, if it is determined that the inter-region strain increment ratio dε b / dε a > the fracture threshold δ, it is determined that a fracture has occurred in this element (step S31).
次に、図１４（ｃ）に示すように、このときの最大主ひずみε１及び最小主ひずみε２を各軸とした直交座標（ε２，ε１）上に成形限界ひずみを示す点としてプロットする（ステップＳ３２）。 Next, as shown in FIG. 14C, the maximum principal strain ε1 and the minimum principal strain ε2 at this time are plotted as points indicating the forming limit strain on the orthogonal coordinates (ε2, ε1) (steps). S32).
一方、ステップＳ３０でＮＯ、すなわち領域間ひずみ増分比ｄεb／ｄεa≦破断しきい値δと判定されると、ステップＳ３３に進む。 On the other hand, if NO in step S30, that is, if it is determined that the inter-region strain increment ratio dε b / dε a ≦ the fracture threshold δ, the process proceeds to step S33.
次に、領域間板厚比Ｄ、溝角度θ、両領域Ａ、Ｂの相当ひずみを更新する（ステップＳ３３）。 Next, the inter-region thickness ratio D, groove angle θ, and equivalent strains in both regions A and B are updated (step S33).
次に、ひずみ増分の加算が終了した否かを判定する（ステップＳ３４）。 Next, it is determined whether or not the addition of the strain increment has been completed (step S34).
ステップＳ３４でＮＯと判定されると、ステップＳ２５に戻る。一方、ステップＳ３４でＹＥＳと判定されると、ステップＳ１で設定した全ての変形経路について破断判定が終了したか判定する（ステップＳ３５）。 If NO is determined in step S34, the process returns to step S25. On the other hand, if “YES” is determined in the step S34, it is determined whether or not the rupture determination has been completed for all the deformation paths set in the step S1 (step S35).
ステップＳ３５でＮＯと判定されると、ステップＳ２２に戻る。一方、ステップＳ３５でＹＥＳと判定されると、図１４（ｄ）に示すように、直交座標（ε２，ε１）上にプロットした点列を連結して成形限界線を作成する（ステップＳ３６）。 If NO is determined in step S35, the process returns to step S22. On the other hand, if YES is determined in the step S35, as shown in FIG. 14D, the forming limit line is created by connecting the point sequences plotted on the orthogonal coordinates (ε2, ε1) (step S36).
以上によれば、任意の変形経路の理論ＦＬＤを作成することができた。 Based on the above, it was possible to create a theoretical FLD of an arbitrary deformation path.
（２）実証試験
本発明者は、本発明により作成した理論ＦＬＤの実証試験を行った。一般的な引張曲げ試験装置を用いて試験片を引っ張りながら曲げ及び曲げ戻しを行い、この試験片が破断したときのひずみを測定した。下記の表１は、変形経路として単純引張りを行った場合の相当ひずみと、引張り、曲げ及び曲げ戻しを行った場合の相当ひずみに関する実験値、本手法による理論ＦＬＤの計算値及び従来手法による理論ＦＬＤの計算値を示している。
(2) Demonstration test The inventor conducted a demonstration test of the theoretical FLD created according to the present invention. Using a general tensile bending test apparatus, bending and unbending were performed while pulling the test piece, and the strain when the test piece broke was measured. Table 1 below shows experimental values related to equivalent strain when performing simple tension as a deformation path, equivalent strain when performing tension, bending and unbending, calculated values of theoretical FLD by this method, and theory by conventional method. The calculated value of FLD is shown.
表１に示すように、単純引張りのみの場合、実験値に対して本手法及び従来手法の計算値はほぼ一致した。これに対して、引張りに加え、曲げ及び曲げ戻しを行った場合、実験値０．３０に対して本手法の計算値は一致したが、曲げ変形を考慮していない従来手法の場合、実験値と大きく異なる値となった。 As shown in Table 1, in the case of simple tension only, the calculated values of the present method and the conventional method almost coincided with the experimental values. On the other hand, when bending and unbending were performed in addition to tension, the calculated value of this method matched the experimental value of 0.30, but in the case of the conventional method not considering bending deformation, the experimental value It was a very different value.
以上によれば、曲げ変形を含む変形についても、実際の値に近い高精度の理論ＦＬＤを作成できることが分かった。 According to the above, it has been found that a highly accurate theoretical FLD close to the actual value can be created for deformation including bending deformation.
なお、本発明は例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
以上のように、本発明によれば、非比例変形と曲げ変形のいずれにも対応できる破断判定方法を提供でき、実用的な解析時間でより高精度に部品の破断を判定できるので、車両等の部品の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fracture determination method that can handle both non-proportional deformation and bending deformation, and it is possible to determine the fracture of a component with higher accuracy in a practical analysis time. There is a possibility that it is suitably used in the field of manufacturing parts.
５００ 破断判定処理部（破断判定システム）
５１０ 解析データ取得部
５２０ 周辺領域ひずみ増分入力部
５３０ 仮想不整領域ひずみ増分算出部
５４０ 領域間ひずみ増分比算出部
５５０ ＭＫ法パラメータ更新部（パラメータ更新部）
５６０ 破断判定部
500 Break determination processing unit (break determination system)
510 Analysis
560 Break determination part
Claims (7)
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定ステップと、
変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力ステップと、
入力された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出ステップと、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出ステップと、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新ステップと、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定ステップと、を有し、
前記周辺領域ひずみ増分入力ステップから前記破断判定ステップまでを繰り返し実行する、
ことを特徴とする破断判定方法。 A rupture determination method for determining rupture when a plate-like component has undergone a predetermined deformation including a bending deformation,
Grooves having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation are symmetrical with respect to the neutral surface on the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion to be evaluated for breakage in the part. A fracture determination model is set, which is composed of a virtual irregularity region that is virtually provided in the peripheral region and a peripheral region around the virtual irregularity region, and the thickness of the virtual irregularity region is smaller than the thickness of the peripheral region A model setting step to
A peripheral region strain increment input step for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation;
Based on the input strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the thickness direction position A virtual irregular region strain increment calculating step for calculating a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating step for calculating a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update step of updating the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value And having steps ,
Repeat from the peripheral region strain increment input step to the break determination step,
A method for determining fracture.
前記周辺領域ひずみ増分入力ステップにおいて、取得された前記解析データに基づいて前記周辺領域における各積分点の板厚方向の位置のひずみ増分を入力し、
前記仮想不整領域ひずみ増分算出ステップにおいて、前記仮想不整領域における各積分点の板厚方向の位置のひずみ増分を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の破断判定方法。 After the model setting step, finite element analysis data for all integration points in each element on the shape model when deformed by applying an external force or forced displacement to a predetermined part of the shape model in the press molding simulation. An analysis data acquisition step to be acquired according to the progress;
In the peripheral region strain increment input step, based on the obtained analysis data, input the strain increment of the position in the thickness direction of each integration point in the peripheral region,
2. The fracture determination method according to claim 1, wherein, in the virtual irregular region strain increment calculation step, a strain increment at a position in the thickness direction of each integration point in the virtual irregular region is calculated.
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の破断判定方法。 In the model setting step, as the initial value of the thickness ratio of the virtual irregular region with respect to the peripheral region, a plate thickness ratio is set such that the sum of errors with the measured value of the fracture strain by the tensile test is minimized. The break determination method according to claim 1, wherein the break determination method is one of the features described above.
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の破断判定方法。 The method of determining fracture according to any one of claims 1 to 3, wherein a formulation capable of taking into account the Bauschinger effect is used.
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定部と、
変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力部と、
入力された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出部と、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出部と、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新部と、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定部と、を有し、
前記周辺領域ひずみ増分入力部、前記仮想不整領域ひずみ増分算出部、前記領域間ひずみ増分比算出部、及び前記破断判定部は、前記ひずみ増分の入力から前記破断を評価する前記部分の破断の判定までを繰り返し実行する、
を有することを特徴とすることを特徴とする破断判定システム。 A rupture determination system for determining a rupture when a plate-like component has undergone a predetermined deformation including a bending deformation,
Grooves having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation are symmetrical with respect to the neutral surface on the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion to be evaluated for breakage in the part. A fracture determination model is set, which is composed of a virtual irregularity region that is virtually provided in the peripheral region and a peripheral region around the virtual irregularity region, and the thickness of the virtual irregularity region is smaller than the thickness of the peripheral region A model setting unit to
A peripheral region strain increment input unit for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation;
Based on the input strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the thickness direction position A virtual irregular region strain increment calculation unit that calculates a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating unit that calculates a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update unit that updates the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value has a part, the,
The peripheral region strain increment input unit, the virtual irregular region strain increment calculation unit, the inter-region strain increment ratio calculation unit, and the break determination unit determine whether or not the portion is broken based on the strain increment input. Repeat until
A breakage determination system characterized by comprising:
コンピュータを
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定部と、
変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力部と、
入力された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出部と、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出部と、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新部と、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定部として機能させ、
前記周辺領域ひずみ増分入力部、前記仮想不整領域ひずみ増分算出部、前記領域間ひずみ増分比算出部、及び前記破断判定部は、前記ひずみ増分の入力から前記破断を評価する前記部分の破断の判定までを繰り返し実行する、
ことを特徴とする破断判定プログラム。 A rupture determination program for determining rupture when a plate-like component has undergone a predetermined deformation including a bending deformation,
On the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion for evaluating the breakage in the part, a groove portion having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation is formed with respect to the neutral surface. A virtual irregular region provided virtually symmetrically, and a peripheral region around the virtual irregular region, and a fracture determination model in which the plate thickness of the virtual irregular region is smaller than the plate thickness of the peripheral region A model setting section for setting
A peripheral region strain increment input unit for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation;
Based on the input strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the thickness direction position A virtual irregular region strain increment calculation unit that calculates a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating unit that calculates a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update unit that updates the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value Function as a part,
The peripheral region strain increment input unit, the virtual irregular region strain increment calculation unit, the inter-region strain increment ratio calculation unit, and the break determination unit determine whether or not the portion is broken based on the strain increment input. Repeat until
A break determination program characterized by the above.
部品に所望の変形を加えるための複数の変形経路を設定する変形経路設定ステップと、
前記部品において破断を評価する均一な板厚の部分の表裏面に、変形時の応力方向に対して所定角度傾斜した方向に延びる幅及び深さが一定の溝部がその中立面に対して対称に仮想的に設けられた仮想不整領域と、該仮想不整領域の周辺にある周辺領域と、から構成され、前記仮想不整領域の板厚が前記周辺領域の板厚よりも薄い破断判定モデルを設定するモデル設定ステップと、
各変形経路に沿って変形するように、変形時の前記周辺領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を入力する周辺領域ひずみ増分入力ステップと、
入力された前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の境界における力の釣り合い条件と、前記仮想不整領域及び前記周辺領域におけるひずみ増分の板厚方向の位置に対する線形性条件とを共に満たす前記仮想不整領域における板厚方向の位置に応じたひずみ増分を算出する仮想不整領域ひずみ増分算出ステップと、
入力された前記周辺領域のひずみ増分と算出された前記仮想不整領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域に対する前記周辺領域のひずみ増分比を算出する領域間ひずみ増分比算出ステップと、
前記周辺領域のひずみ増分に基づいて、前記仮想不整領域と前記周辺領域の板厚比、前記溝部の前記所定角度をそれぞれ更新するパラメータ更新ステップと、
算出された前記ひずみ増分比と所定の破断しきい値の大きさを比較し、前記ひずみ増分比が前記破断しきい値よりも大きい場合、破断を評価する前記部分が破断したと判定する破断判定ステップと、
破断判定時の前記周辺領域の最大主ひずみ及び最小主ひずみを直交座標上に点としてプロットするひずみプロットステップと、
各変形経路について得られた複数の前記点に沿って成形限界線を作成する成形限界線作成ステップと、を有し、
前記周辺領域ひずみ増分入力ステップから前記破断判定ステップまでを繰り返し実行する、
ことを特徴とする理論成形限界線図の作成方法。 A method for creating a theoretical forming limit diagram of an arbitrary deformation path,
A deformation path setting step for setting a plurality of deformation paths for applying a desired deformation to the component;
Grooves having a constant width and depth extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the stress direction at the time of deformation are symmetrical with respect to the neutral surface on the front and back surfaces of the uniform plate thickness portion to be evaluated for breakage in the part. A fracture determination model is set, which is composed of a virtual irregularity region that is virtually provided in the peripheral region and a peripheral region around the virtual irregularity region, and the thickness of the virtual irregularity region is smaller than the thickness of the peripheral region A model setting step to
A peripheral region strain increment input step for inputting a strain increment according to the position in the plate thickness direction in the peripheral region at the time of deformation so as to deform along each deformation path;
Based on the input strain increment of the peripheral region, the force balance condition at the boundary between the virtual irregular region and the peripheral region, and the linearity of the strain increment in the virtual irregular region and the peripheral region with respect to the thickness direction position A virtual irregular region strain increment calculating step for calculating a strain increment according to a position in the thickness direction in the virtual irregular region that satisfies both of the conditions;
An inter-region strain increment ratio calculating step for calculating a strain increment ratio of the peripheral region with respect to the virtual irregular region based on the input strain increment of the peripheral region and the calculated strain increment of the virtual irregular region;
Based on the strain increase of the peripheral region, a parameter update step of updating the plate thickness ratio of the virtual irregular region and the peripheral region, the predetermined angle of the groove, respectively,
Break determination that compares the calculated strain increment ratio with a predetermined break threshold value, and determines that the portion to be evaluated for break has broken if the strain increment ratio is greater than the break threshold value Steps,
A strain plotting step for plotting the maximum principal strain and the minimum principal strain of the peripheral region at the time of fracture determination as points on orthogonal coordinates;
And forming limit line creating step of creating a forming limit line along a plurality of the points obtained for each variation route, was closed,
Repeat from the peripheral region strain increment input step to the break determination step,
A method of creating a theoretical forming limit diagram characterized by the above.
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