JP6501959B1 - Simulation system for springback suppression design by shape change, simulation method for springback suppression design by shape change, and program of simulation system for springback suppression design by shape change - Google Patents

Abstract

【課題】形状変更を加える箇所と形状変更の影響効果を同時に考慮でき、試行錯誤や手戻りがなく、作業時間と計算コストを大幅に縮小すること。【解決手段】プレス成形シミュレーション部１１０と、スプリングバック解析部１２０と、形状変更の加工を行う箇所及び形状変更における形状を、入力に応じて設定する設定部１３０と、形状変更の加工を行う加工領域及び加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するモデル作成部１４０と、加工領域の応力計算を行う加工領域応力計算部１４５と、プレス成形シミュレーションの結果の応力データと、加工領域の応力計算の結果の応力データとを合成する合成部１５０と、影響領域の応力計算を行う影響領域応力計算部１６０とを備え、スプリングバック解析部１２０は、合成部１５０により合成された応力データと、影響領域の応力計算の結果の応力データとに基づき新たにスプリングバック解析を行う。【選択図】図１６An object of the present invention is to reduce the operation time and the calculation cost significantly, since it is possible to simultaneously consider the location of the shape change and the influence of the shape change without trial and error or reworking. SOLUTION: A press forming simulation unit 110, a spring back analysis unit 120, a setting unit 130 for setting a position to be subjected to shape change processing and a shape in shape change according to an input, and a processing to perform shape change processing A model creation unit 140 that creates a model of an affected area having a predetermined distance from the outer edge of the area and the processing area, a processing area stress calculation unit 145 that calculates stress in the processing area, stress data of press molding simulation results, and processing The springback analysis unit 120 includes a synthesis unit 150 that synthesizes the stress data of the area stress calculation result and an influence area stress calculation unit 160 that calculates the stress of the influence area. Springback analysis is newly performed based on the data and the stress data of the stress calculation result of the affected area. [Selected figure] Figure 16

Description

本発明は、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法、および前記シミュレーションシステムのプログラムに関する。   The present invention relates to a simulation system for springback suppression design by shape change, a simulation method for springback suppression design by shape change, and a program of the simulation system.

自動車部品等のプレス成形金型の設計・開発において、成形時の不具合を事前に予測するためにシミュレーションが活用されている。成形時の不具合の一つに、スプリングバック変形により発生する寸法精度（精度不良）の問題がある。近年、ハイテン材、または超ハイテン材の多用化により、スプリングバック変形が大きく精度不良が増している。   In the design and development of press molding dies for automobile parts and the like, simulation is used to predict defects during molding in advance. One of the problems at the time of molding is the problem of dimensional accuracy (imprecision) caused by springback deformation. In recent years, springback deformation is large and accuracy inaccuracy is increasing due to the frequent use of high-tensile material or super-high-tensile material.

対策として、特許文献１のように、特定の場所に対して形状凍結ビードやエンボス等の形状変更を加えることが行われている。その際、形状変更には、成形最終時に形状が加わるタイプ（形状の加算）と、成形最終時には直前に加えた形状が無くなるタイプ（形状の加算と減算）との２つのタイプがあり、形状変更を加える箇所とタイプは組み合わせで利用する。   As a countermeasure, as in Patent Document 1, a shape change such as a shape freezing bead or embossing is performed on a specific place. In this case, there are two types of shape change: a type in which the shape is added at the final molding (shape addition) and a type in which the shape added immediately before the final molding is not present (shape addition and subtraction) Where to add and types are used in combination.

特開２００７−２２９７２４号公報JP 2007-229724 A

しかしながら、特許文献１の方法では、形状変更を加える箇所の特定には、シミュレーションが活用されているが、箇所の特定と形状変更による効果は、独立して決定されるために、複数箇所に同時に形状変更を加える場合には、試行錯誤が必要となる。   However, according to the method of Patent Document 1, simulation is used to identify the location to which the shape change is applied, but the effect of the location identification and the shape change is determined independently, so it is simultaneously determined at a plurality of locations. In the case of making a shape change, trial and error are required.

形状変更を加えて、再度厳密なシミュレーションを実施することは、作業時間と計算コストが増大する。また、メッシュを用いた再解析手法では、対策確定後にＣＡＤデータにする作業時間が必要となる。   Making the shape change and performing the exact simulation again increases the operation time and the calculation cost. Moreover, in the re-analysis method using a mesh, the working time to make it into CAD data is required after measures are decided.

そこで、本発明は、形状変更を加える箇所と形状変更の影響効果を同時に考慮でき、試行錯誤や手戻りがなく、作業時間と計算コストを大幅に縮小することのできる形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法、および前記シミュレーションシステムのプログラムを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention can consider the location of the shape change and the influence of the shape change simultaneously, and can reduce spring time and calculation cost without causing trial and error or rework, and can reduce springback by design change. It is an object of the present invention to provide a simulation system for the above, a simulation method for springback suppression design by shape change, and a program of the simulation system.

前記課題を解決するため、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法、および前記シミュレーションシステムのプログラムは、次のように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention, a simulation method for springback suppression design by shape change, and a program of the simulation system are configured as follows. It is characterized by having done.

本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの一態様は、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うプレス成形シミュレーション部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うスプリングバック解析部と、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定する設定部と、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するモデル作成部と、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行う加工領域応力計算部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成する合成部と、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行う影響領域応力計算部と、を備え、
前記スプリングバック解析部は、前記合成部により合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う、
ことを特徴とする。 One aspect of a simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention is
A press forming simulation unit for performing press forming simulation of a blank based on CAD data;
A springback analysis unit that performs springback analysis based on the result of the press forming simulation;
A setting unit configured to set a position at which shape change processing is performed for measures against spring back deformation based on the result of the spring back analysis and a shape in the shape change according to an input;
A processing area for processing the shape change, and a model generation unit for generating a model of an influence area having a predetermined distance from an outer edge of the processing area;
A processing area stress calculation unit that performs stress calculation of the processing area based on a model of the processing area;
A synthesis unit that synthesizes data of stress as a result of the press forming simulation and data of stress as a result of stress calculation of the processing area;
An influence area stress calculation unit that performs stress calculation of the influence area based on a model of the influence area;
The springback analysis unit newly performs springback analysis based on the data of the stress synthesized by the synthesis unit and the data of the stress as a result of the stress calculation of the affected area.
It is characterized by

本態様によれば、加工領域応力計算部により計算した加工領域の応力のデータと、影響領域応力計算部により計算した影響領域の応力のデータとを、プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータに合成し、合成した応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う。したがって、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。   According to this aspect, the data of the stress of the processing area calculated by the processing area stress calculation unit and the data of the stress of the influence area calculated by the influence area stress calculation unit are used as the data of the stress as a result of the press forming simulation. Springback analysis is newly performed based on the synthesized and synthesized stress data. Therefore, when processing the shape change as a springback suppression measure, it is not necessary to perform the change work of CAD data and the strain incremental analysis again, and the springback suppression measure effect can be confirmed at high speed.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記設定部は、前記形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を設定した後、さらに入力に応じて、前記形状変更の加工を行う箇所のそれぞれに対して、形状種別、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータの計算タイプ、および効果倍率を設定する、ことを特徴とする。   Next, in another aspect of the simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention, the setting unit further sets a portion where the shape change is to be processed and a shape in the shape change. According to the input, a shape type, a calculation type of stress data as a result of the stress calculation of the processing area, and an effect magnification are set for each of the portions where the processing of the shape change is to be performed. Do.

この態様によれば、形状変更を行う箇所の特定と、形状の加減算効果およびその影響程度を同時に考慮することができる。   According to this aspect, it is possible to simultaneously consider the specification of the location where the shape change is to be performed, the addition / subtraction effect of the shape, and the degree of the effect.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記モデル作成部は、局所的に形状変更された形状のデータ、その元形状のデータ、前記影響領域を定める外形線のデータ、および形状変形によって発生するひずみのデータを定義した形状データベースに基づいて、前記変更領域および前記影響領域のモデルを作成する、ことを特徴とする。   Next, in another aspect of the simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention, the model creation unit is configured to locally generate data of the shape whose shape is changed, data of the original shape, and the influence. A model of the change area and the influence area is created on the basis of data of an outline defining the area and a shape database defining data of distortion generated by shape deformation.

この態様によれば、スプリングバック抑制対策を行う際に、様々な形状を容易に利用することができる。形状データベースには、形状の加工に応じたひずみ、または応力が登録されている訳ではなく、形状を作成するためのパラメータが登録されているだけなので、形状の大きさの変更等も自在に行うことが可能である。   According to this aspect, when performing the spring back suppression measures, various shapes can be easily utilized. In the shape database, distortion or stress corresponding to the processing of the shape is not registered, but only the parameters for creating the shape are registered, so the size of the shape can be freely changed. It is possible.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記モデル作成部は、局所的に形状変更された形状のデータ、その元形状のデータ、前記影響領域を定める外形線のデータ、および形状変形によって発生するひずみのデータを定義した形状データベースに基づいて、前記加工領域および前記影響領域のモデルを作成する、ことを特徴とする。   Next, in another aspect of the simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention, the model creation unit is configured to locally generate data of the shape whose shape is changed, data of the original shape, and the influence. A model of the processing area and the influence area is created on the basis of data of an outline defining the area and a shape database defining data of strain generated by shape deformation.

この態様によれば、加工領域および影響領域のモデルに基づいて応力を計算するので、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。   According to this aspect, since the stress is calculated based on the model of the processing area and the influence area, it is necessary to perform the change work of the CAD data and the strain incremental analysis again when processing the shape change as a springback suppression measure. The effect of suppressing springback can be confirmed at high speed.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記形状は、形状凍結ビードまたはエンボスを含む、ことを特徴とする。   Next, another aspect of the simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention is characterized in that the shape includes a shape freeze bead or an emboss.

この態様によれば、形状凍結ビードまたはエンボスの形状変更の加工を行うことにより、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。   According to this aspect, it is not necessary to perform the change work of CAD data and the incremental strain analysis again by processing the shape change of the shape freezing bead or the emboss, and it is possible to confirm the springback suppression countermeasure effect at high speed.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記プレス成形シミュレーション部または前記スプリングバック解析部はアイソジオメトリックデータを用いて処理を行う、ことを特徴とする。   Next, another aspect of the simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention is that the press forming simulation unit or the springback analysis unit performs processing using isogeometric data. It features.

この態様によれば、ＩＧＡ用のデータを用いることで、プレス成形シミュレーションまたはスプリングバック解析の結果として出力されるデータは、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。   According to this aspect, by using the data for IGA, the data output as a result of the press forming simulation or the spring back analysis can be used as a CAD surface attached to the mold as it is.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法の一態様は、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を備える、
ことを特徴とする。 Next, one aspect of a simulation method for springback suppression design by shape change according to the present invention is:
Performing press forming simulation of the blank based on the CAD data;
Performing springback analysis based on the result of the press forming simulation;
Setting a position to be subjected to shape change processing for countermeasure against spring back deformation based on the result of the spring back analysis and a shape in the shape change according to an input;
A processing area for processing the shape change, and creating a model of an influence area having a predetermined distance from an outer edge of the processing area;
Performing stress calculation of the processing area based on the model of the processing area;
Combining the data of stress as a result of the press forming simulation and the data of stress as a result of stress calculation of the processing area;
Performing stress calculation of the affected area based on the model of the affected area;
Performing a springback analysis anew on the basis of the data of the stress synthesized in the synthesizing step and the data of the stress as a result of the stress calculation of the affected area.
It is characterized by

本態様によれば、加工領域応力計算部により計算した加工領域の応力のデータと、影響領域応力計算部により計算した影響領域の応力のデータとを、レス成形シミュレーションの結果としての応力のデータに合成し、合成した応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う。したがって、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。   According to this aspect, the data of the stress of the processing area calculated by the processing area stress calculation unit and the data of the stress of the influence area calculated by the influence area stress calculation unit are used as the data of the stress as a result of the less forming simulation. Springback analysis is newly performed based on the synthesized and synthesized stress data. Therefore, when processing the shape change as a springback suppression measure, it is not necessary to perform the change work of CAD data and the strain incremental analysis again, and the springback suppression measure effect can be confirmed at high speed.

次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラムの一態様は、
形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を実行させる、
ことを特徴とする。 Next, one aspect of a program in a simulation system for springback suppression design by shape change according to the present invention is:
A program in a simulation system for springback suppression design by shape change, the program comprising:
Performing press forming simulation of the blank based on the CAD data;
Performing springback analysis based on the result of the press forming simulation;
Setting a position to be subjected to shape change processing for countermeasure against spring back deformation based on the result of the spring back analysis and a shape in the shape change according to an input;
A processing area for processing the shape change, and creating a model of an influence area having a predetermined distance from an outer edge of the processing area;
Performing stress calculation of the processing area based on the model of the processing area;
Combining the data of stress as a result of the press forming simulation and the data of stress as a result of stress calculation of the processing area;
Performing stress calculation of the affected area based on the model of the affected area;
Performing a springback analysis step anew based on the data of the stress synthesized in the synthesizing step and the data of the stress as a result of the stress calculation of the affected area;
It is characterized by

本態様によれば、加工領域応力計算部により計算した加工領域の応力のデータと、影響領域応力計算部により計算した影響領域の応力のデータとを、レス成形シミュレーションの結果としての応力のデータに合成し、合成した応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う。したがって、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。   According to this aspect, the data of the stress of the processing area calculated by the processing area stress calculation unit and the data of the stress of the influence area calculated by the influence area stress calculation unit are used as the data of the stress as a result of the less forming simulation. Springback analysis is newly performed based on the synthesized and synthesized stress data. Therefore, when processing the shape change as a springback suppression measure, it is not necessary to perform the change work of CAD data and the strain incremental analysis again, and the springback suppression measure effect can be confirmed at high speed.

本発明によれば、形状変更を加える箇所の特定と、形状変更の影響効果を同時に考慮でき、試行錯誤や手戻りを無くすことができる。また、仮想設計状態で計算が可能なため、作業時間と計算コストを大幅に縮小することができる。   According to the present invention, it is possible to simultaneously consider the identification of the location to which the shape change is to be made and the effect of the shape change, and to eliminate trial and error and rework. In addition, since calculation can be performed in a virtual design state, work time and calculation cost can be significantly reduced.

本発明の一実施形態に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a simulation system for springback control design by shape change concerning one embodiment of the present invention. 処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a processing apparatus. 記憶装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a memory | storage device. プログラム記憶部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a program memory | storage part. データ記憶部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a data storage part. 材料特性データのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of material characteristic data. 解析モデル形状定義データのデータ構造を示し、（Ａ）は節点座標データのデータ構造、（Ｂ）はシェル要素構成節点データのデータ構造を示す。The data structure of analysis model shape definition data is shown, (A) shows the data structure of nodal point coordinate data, (B) shows the data structure of shell element configuration node data. シェル要素の初期応力データのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of the initial stage stress data of a shell element. 加工部定義データのデータ構造を示す図であり、（Ａ）は使用するデータベースの定義であり、（Ｂ）は加工情報の定義データであり、（Ｃ）は解析コントロールデータである。It is a figure which shows the data structure of process part definition data, (A) is a definition of the database to be used, (B) is definition data of process information, (C) is analysis control data. 中間データのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of intermediate data. 中間データのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of intermediate data. 形状データベースのデータ構造を示す図であり、（Ａ）は成形前の節点座標データ、（Ｂ）は成形前のシェル要素構成節点データである。It is a figure which shows the data structure of a shape database, (A) is nodal point coordinate data before shaping | molding, (B) is shell element structure node data before shaping | molding. 形状データベースのデータ構造を示す図であり、（Ａ）は成形後の節点座標データ、（Ｂ）は成形後のシェル要素構成節点データである。It is a figure which shows the data structure of a shape database, (A) is the nodal point coordinate data after shaping | molding, (B) is shell element structure node data after shaping | molding. 形状データベースのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of a shape database. 形状データベースのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of a shape database. 形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションの概略フローチャートである。It is an outline flow chart of simulation for spring back control design by shape change. スプリングバック前のブランク材への効果導入処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the effect introduction process to the blank material before spring back. 加工領域および影響領域のモデル作成処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of model creation processing of a process area | region and an influence area | region. 加工領域の応力計算処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of stress calculation processing of a process area | region. 応力データの合成処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the synthetic | combination process of stress data. 影響領域の応力計算処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the stress calculation process of an influence area | region. 形状凍結ビードの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a shape freezing bead. 形状凍結ビードの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a shape freezing bead. エンボスの一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of embossing. （Ａ）は加工前の加工領域の形状を示す図であり、（Ｂ）は加工後のエンボスの形状を示す図である。(A) is a figure which shows the shape of the process area | region before a process, (B) is a figure which shows the shape of the embossing after a process. 外形線を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an outline. 補間面を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an interpolation surface. （Ａ）は加工前の加工領域の形状に影響領域を加え、補間面にフィットさせる補間計算を行った形状を示す図であり、（Ｂ）は加工後のエンボスの形状に影響領域を加え、補間面にフィットさせる補間計算を行った形状を示す図である。(A) is a view showing a shape obtained by performing an interpolation calculation to fit the interpolation surface by adding an influence area to the shape of the processing area before processing, and (B) adding an influence area to the shape of the emboss after processing; It is a figure which shows the shape which performed the interpolation calculation made to fit an interpolation surface. オリジナルモデルに穴をあける位置を外形線により示した図である。It is the figure which showed the position which opens a hole in an original model by the outline. 新モデル１を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a new model 1; 新モデル２を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a new model 2; タイプ１の効果導入処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the effect introduction process of type 1. 応力とひずみの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between stress and distortion. タイプ２の効果導入処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the effect introduction process of type 2. 応力とひずみの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between stress and distortion. 応力とひずみの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between stress and distortion. （Ａ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を側面から見た図であり、（Ｂ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を上面から見た図である。(A) is the figure which looked at the state which original model produced springback deformation from the side, and (B) is the figure which looked at the state where original model generated springback deformation from the upper surface. （Ａ）は、エンボスの加工が行われていないオリジナルモデルを示す図、（Ｂ）は、タイプ１の加工が行われた状態を示す図、（Ｃ）は、タイプ２の加工が行われた状態を示す図である。(A) shows an original model in which the embossing process is not performed, (B) shows a state in which the type 1 process is performed, and (C) shows the type 2 process. It is a figure which shows a state. タイプ１の加工が行われた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state in which the process of Type 1 was performed. （Ａ）は、タイプ１の加工を行った場合の変位と減少率を示す表であり、（Ｂ）は、タイプ２の加工を行った場合の変位と減少率を示す表である。(A) is a table | surface which shows the displacement and reduction rate at the time of processing Type 1, (B) is a table | surface which shows the displacement and reduction rate when processing Type 2 is performed.

本発明の一実施形態に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムについて、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムは、スプリングバック抑制のために、プレス成形シミュレーションの結果としてのオリジナルの応力データに、形状変更の加工領域の応力データおよび影響領域の応力データを合成してスプリングバック解析を行うシステムである。   A simulation system for springback suppression design by shape change according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The simulation system for springback suppression design by shape change of this embodiment is the stress data of the processing area of the shape change and the influence area in the original stress data as a result of the press forming simulation for the springback suppression. It is a system that combines stress data and performs springback analysis.

（１）形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの概要
図１は、本発明の一実施形態に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム１０の構成を示すブロック図である。 (1) Outline of Simulation System for Springback Suppression Design by Shape Change FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a simulation system 10 for springback suppression design by shape change according to an embodiment of the present invention. .

シミュレーションシステム１０は、一例として、パーソナルコンピュータ等のコンピュータである。図１に示すように、シミュレーションシステム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。   The simulation system 10 is a computer such as a personal computer as an example. As shown in FIG. 1, the simulation system 10 includes a processing device 11 such as a CPU, a storage device 12 such as a memory or a hard disk, an input device 13 such as a keyboard, a mouse or a CD-ROM drive, a liquid crystal display or a printer And an output device 14 of

（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。 (1-1) Processing Apparatus FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the processing apparatus 11 of FIG.

図２に示すように、処理装置１１は、プレス成形シミュレーション部１１０と、スプリングバック解析部１２０と、設定部１３０と、効果導入制御部１３５と、モデル作成部１４０と、加工領域応力計算部１４５と、合成部１５０と、影響領域応力計算部１６０とを備える。   As shown in FIG. 2, the processing apparatus 11 includes a press forming simulation unit 110, a springback analysis unit 120, a setting unit 130, an effect introduction control unit 135, a model generation unit 140, and a processing area stress calculation unit 145. , A synthesis unit 150, and an influence area stress calculation unit 160.

プレス成形シミュレーション部１１０は、ＣＡＤデータ等のプレス成形する製品の形状データ、およびシェル要素データ等のプレス成形シミュレーション用データと、材料特性データとを用いて、有限要素法により、プレス成形シミュレーションを行う。プレス成形シミュレーション部１１０は、シェル要素データの代わりに、アイソジオメトリック解析（以下、ＩＧＡとする）用のデータを用いてプレス成形シミュレーションを行ってもよい。ＩＧＡ用のデータは、例えば、ＣＡＤデータをＩＧＡ用のデータに変換したデータである。ＩＧＡ用のデータを用いることで、プレス成形シミュレーションの結果として出力されるデータは、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。   The press forming simulation unit 110 performs press forming simulation by the finite element method using shape data of a product to be press molded such as CAD data and data for press forming simulation such as shell element data and material property data. . The press forming simulation unit 110 may perform press forming simulation using data for isogeometric analysis (hereinafter referred to as IGA) instead of shell element data. The data for IGA is, for example, data obtained by converting CAD data into data for IGA. By using the data for IGA, the data output as a result of the press forming simulation can be used as a CAD surface attached to the mold as it is.

スプリングバック解析部１２０は、プレス成形シミュレーション部１１０によるプレス成形シミュレーションの結果として得られる、製品形状の状態における板厚の変化、塑性ひずみ、および応力６成分に基づいて、スプリングバック解析を行う。また、本実施形態においては、プレス成形シミュレーションによる製品形状のデータに、形状変更の効果を導入した後にもスプリングバック解析を行う。詳しくは後述する。なお、スプリングバック解析部１２０は、シェル要素データの代わりに、ＩＧＡ用のデータを用いてスプリングバック解析を行ってもよい。ＩＧＡ用のデータを用いることで、スプリングバック解析の結果として出力されるデータは、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。   The springback analysis unit 120 performs a springback analysis based on a change in plate thickness in the product shape state, a plastic strain, and six components of stress obtained as a result of press forming simulation by the press forming simulation unit 110. Further, in the present embodiment, the springback analysis is performed also after the effect of the shape change is introduced to the data of the product shape by the press forming simulation. Details will be described later. The springback analysis unit 120 may perform springback analysis using data for IGA instead of shell element data. By using data for IGA, data output as a result of springback analysis can be used as a CAD surface attached to a mold as it is.

設定部１３０は、形状変更を加える箇所、加工タイプ、形状を、ユーザの入力に応じて設定する。詳しくは後述する。   The setting unit 130 sets a location to be changed in shape, a processing type, and a shape according to an input from the user. Details will be described later.

効果導入制御部１３５は、形状変更による効果導入処理において、所定の処理を行う。詳しくは後述する。   The effect introduction control unit 135 performs predetermined processing in the effect introduction process by the shape change. Details will be described later.

モデル作成部１４０は、形状変更の加工により成形されるモデルを作成する。作成されるモデルは、加工タイプによって異なる。詳しくは後述する。   The model creation unit 140 creates a model formed by the process of shape change. The model to be created varies depending on the processing type. Details will be described later.

加工領域応力計算部１４５は、加工領域における応力を計算する。詳しくは後述する。   The processing area stress calculation unit 145 calculates the stress in the processing area. Details will be described later.

合成部１５０は、プレス成形シミュレーションによるオリジナルの応力データと、形状変更による加工領域の応力データおよび影響領域の応力データを合成する。詳しくは後述する。   The synthesizing unit 150 synthesizes the original stress data by the press forming simulation, the stress data of the processing area by the shape change, and the stress data of the affected area. Details will be described later.

影響領域応力計算部１６０は、影響領域における応力を計算する。詳しくは後述する。   The affected area stress calculation unit 160 calculates the stress in the affected area. Details will be described later.

（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。図３に示すように、記憶装置１２は、プログラム記憶部１２Ａ、データ記憶部１２Ｂ、形状データベース１２Ｃから主に構成されている。 (1-2) Storage Device FIG. 3 is a block diagram schematically showing a configuration of the storage device 12 of FIG. As shown in FIG. 3, the storage device 12 mainly includes a program storage unit 12A, a data storage unit 12B, and a shape database 12C.

図４は、図３のプログラム記憶部１２Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図４に示すように、プログラム記憶部１２Ａは、プレス成形シミュレーションプログラムＰＲ１、スプリングバック解析プログラムＰＲ２、およびスプリングバック前ブランク材への効果導入プログラムＰＲ３をそれぞれ格納するプログラム格納部１２Ａ_１〜１２Ａ_３を有している。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration of program storage unit 12A of FIG. As shown in FIG. 4, the program storage unit 12A stores program storage units 12A _{1 to} 12A ₃ that store a press forming simulation program PR1, a springback analysis program PR2, and an effect introduction program PR3 for a pre-springback blank material. Have.

図５は、図４のデータ記憶部１２Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。図５に示すように、データ記憶部１２Ｂは、プレス成形シミュレーション用データＤＴ１、材料特性データＤＴ２、スプリングバック解析用データＤＴ３、加工部定義データＤＴ４、中間データＤＴ５、およびモデルデータＤＴ６をそれぞれ格納するデータ格納部１２Ｂ_１〜１２Ｂ_６を有している。 FIG. 5 is a block diagram schematically showing a configuration of data storage unit 12B of FIG. As shown in FIG. 5, the data storage unit 12B stores press forming simulation data DT1, material characteristic data DT2, springback analysis data DT3, processing portion definition data DT4, intermediate data DT5, and model data DT6, respectively. the data storage unit _12B 1 _{~12B 6} has.

ここで、図６〜図１５は、上述のデータＤＴ２〜ＤＴ５のデータ構成を示す図である。なお、プレス成形シミュレーション用データＤＴ１とモデルデータＤＴ６については、データ構造の図示を省略する。以下、図６〜図１５を参照しながら、データ格納部１２Ｂ_２〜１２Ｂ_５に記憶されたデータＤＴ２〜ＤＴ５について詳細に説明する。 Here, FIGS. 6 to 15 show data configurations of the data DT2 to DT5 described above. The data structures of the press forming simulation data DT1 and the model data DT6 are not shown. Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 15, it will be described in detail data DT2~DT5 stored in the data storage unit _12B 2 _{~12B 5.}

（１−２−１）材料特性データ
材料特性データＤＴ２は、加工材料の弾塑性特性を定義するデータである。例えば、図６に示すように、弾性材料としての特性を示す、ヤング率Ｅ、ポアソン比νに加えて、塑性化後のひずみ・応力特性を定義する例として、降伏応力σｙ、べき乗則のＫ値、ｎ値などがある。この例の他にも、関数型とカーブを点列で定義するもの等、様々な種類がある。本実施形態では、一例として、べき乗則のタイプの材料特性データを記載している。 (1-2-1) Material Property Data The material property data DT2 is data defining the elasto-plastic property of the processed material. For example, as shown in FIG. 6, in addition to Young's modulus E and Poisson's ratio 示 す, which show the characteristics as an elastic material, yield stress σy and power law K are given as an example of defining distortion / stress characteristics after plasticization. There are values, n values, etc. There are various types other than this example, such as defining function type and curve by point sequence. In the present embodiment, power property type material property data is described as an example.

（１−２−２）スプリングバック解析用データ
スプリングバック解析用データＤＴ３は、プレス成形シミュレーションの出力として得られるスプリングバック解析用のデータである。本実施形態では、オリジナルデータとも呼ぶ。スプリングバック解析用データＤＴ３の一例として、図７に解析モデル形状定義データを示し、図８にシェル要素の初期応力データを示す。図７（Ａ）は節点座標データ、図７（Ｂ）はシェル要素構成節点データである。本実施形態では、このようなスプリングバック解析用データＤＴ３に基づき、有限要素法を用いた厳密な増分解析法による出力を使ってスプリングバック解析を行う。 (1-2-2) Springback Analysis Data Springback analysis data DT3 is data for springback analysis obtained as an output of press forming simulation. In the present embodiment, it is also called original data. As an example of the spring back analysis data DT3, FIG. 7 shows analysis model shape definition data, and FIG. 8 shows initial stress data of shell elements. FIG. 7A shows nodal point coordinate data, and FIG. 7B shows shell element constituent node data. In this embodiment, springback analysis is performed using the output by the exact incremental analysis method using the finite element method based on such data DT3 for springback analysis.

（１−２−３）加工部定義データ
加工部定義データＤＴ４は、形状変更の加工を行うビード等の形状の選択と、位置、方向に関するデータと、本実施形態のシステム上で使用する解析手法のために必要なパラメータ値などを定義するデータとを含む。さらに、加工部定義データＤＴ４は、加工部の領域と応力分布の平滑化を行う影響領域を定義するためのデータを含む。加工部の領域とは、メッシュ形状を入れ替える範囲のことである。影響領域とは、エンボスやビード等が加工される際に応力値に影響を受ける周辺のことである。 (1-2-3) Machining part definition data The machining part definition data DT4 is the selection of the shape of the bead or the like to be machined to change the shape, the data on the position and the direction, and the analysis method used on the system of this embodiment. And data that defines parameter values and the like necessary for Further, the processing part definition data DT4 includes data for defining the area of the processing part and the influence area where the stress distribution is smoothed. The area of the processing unit is a range in which the mesh shape is replaced. The affected area is the area affected by the stress value when the emboss or bead is processed.

図９（Ａ）は使用するデータベースの定義であり、図９（Ｂ）は加工情報の定義データである。図９（Ｃ）は解析コントロールデータであり、加工位置の総数ＮＣＨは図９（Ｂ）と共通である。   FIG. 9A is a definition of a database to be used, and FIG. 9B is definition data of processing information. FIG. 9C shows analysis control data, and the total number NCH of machining positions is the same as FIG. 9B.

（１−２−４）中間データ
中間データＤＴ５は、本実施形態のシステム内で一時的に使用するデータである。加工部ごとに、データベース形状の選択に併せて主軸の向きに関連する座標変換マトリクスと、該当領域が平面ではなく曲面の場合へ対応するための補間用データとを含む。図１０は、座標変換データであり、加工位置の総数ＮＣＨは加工部定義データＤＴ４と共通である。図１１は、曲面領域補間関数データであり、加工位置の総数ＮＣＨは加工部定義データＤＴ４と共通である。図１１に示す例では、補間面は２次補間の９点（マス目型）を示しているが、この他にも１６点（３次補間）等がある。 (1-2-4) Intermediate Data The intermediate data DT5 is data temporarily used in the system of this embodiment. Each processing unit includes a coordinate conversion matrix associated with the orientation of the main axis along with the selection of the database shape, and interpolation data for corresponding to the case where the corresponding area is not a plane but a curved surface. FIG. 10 shows coordinate conversion data, and the total number NCH of processing positions is common to processing portion definition data DT4. FIG. 11 shows curved surface area interpolation function data, and the total number NCH of processing positions is common to processing portion definition data DT4. In the example shown in FIG. 11, the interpolation plane shows nine points (square type) of quadratic interpolation, but there are other 16 points (cubic interpolation) and the like.

（１−２−５）形状データベース
形状データベース１２Ｃは、形状変更により局所的に加工される形状凍結ビードやエンボスの形状と、その元の形状を定義するデータが格納されたデータベースである。また、形状データベース１２Ｃには、形状変更によって発生するひずみを定義したデータが格納されている。本実施形態では、形状データベース１２Ｃに格納されるデータの形式は、有限要素法の解析用のデータの形式と同一とする。但し、データの形式は、このような態様に限定される訳ではなく、有限要素法による厳密な増分解析法や、簡易的なワンステップ法、あるいは理論解法等の複数の手段によって決めることができる。 (1-2-5) Shape Database The shape database 12C is a database in which data for defining the shape of the shape freeze bead or emboss locally processed by shape change and the original shape is stored. In addition, in the shape database 12C, data in which distortion generated by the shape change is defined is stored. In the present embodiment, the format of data stored in the shape database 12C is the same as the format of data for analysis by the finite element method. However, the format of the data is not limited to such an aspect, and can be determined by a plurality of means such as a strict incremental analysis method by the finite element method, a simple one-step method, or a theoretical solution method. .

形状データベース１２Ｃは、形状凍結ビードやエンボスの種類に応じてデータベースの名称により管理され、各データベースは、名称を指定して選択することができる。形状凍結ビードやエンボスの種類数は任意で、追加、削除等が可能である。また、形状凍結ビードやエンボスの寸法は個々のデータベースで定義される。   The shape database 12C is managed by the name of the database according to the type of shape freezing bead or embossing, and each database can be selected by specifying the name. The number of types of shape freezing beads and emboss types is arbitrary, and addition, deletion, etc. are possible. Also, the dimensions of the shape freezing beads and the emboss are defined in individual databases.

図１２から図１５に形状データベース１２Ｃに格納されるデータの一例を示す。図１２は成形前の形状データであり、図１２（Ａ）は節点座標データ、図１２（Ｂ）はシェル要素構成節点データである。図１３は成形後の形状データであり、図１３（Ａ）は節点座標データ、図１３（Ｂ）はシェル要素構成節点データである。図１４は形状変更部単独の成形による各シェル要素のひずみ増分のデータである。図１５は外形構成線データである。外形構成線の詳細については後述する。   12 to 15 show an example of data stored in the shape database 12C. FIG. 12 shows shape data before forming, FIG. 12 (A) shows nodal coordinate data, and FIG. 12 (B) shows shell element configuration nodal data. FIG. 13 shows shape data after forming, FIG. 13 (A) shows nodal coordinate data, and FIG. 13 (B) shows shell element configuration nodal data. FIG. 14 shows data of strain increment of each shell element by the shaping of the shape changer alone. FIG. 15 shows external configuration line data. Details of the outer configuration line will be described later.

（１−３）入力装置
入力装置１３は、上述の各種データの入力、各種解析条件の設定または当該システムの制御等に用いられる。 (1-3) Input Device The input device 13 is used to input the various data described above, set various analysis conditions, or control the system.

（１−４）出力装置
出力装置１４は、液晶ディスプレイ等の表示装置、およびプリンタ等を含む。例えば、表示装置には、入力設定画面、解析結果、面単位のＣＡＤデータ、およびＣＡＤデータ展開図が三次元でグラフィック表示される。 (1-4) Output Device The output device 14 includes a display device such as a liquid crystal display, a printer, and the like. For example, on the display device, an input setting screen, an analysis result, CAD data in plane units, and a CAD data development view are graphically displayed in three dimensions.

（２）形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションの概要
本実施形態の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションの概要について、図１６のフローチャート、および図２２から図３４を参照しつつ説明する。 (2) Outline of simulation for springback suppression design by shape change For the outline of simulation for springback suppression design by shape change of this embodiment, referring to the flowchart of FIG. 16 and FIGS. 22 to 34 explain.

図１６に示すように、まず、プレス成形シミュレーション部１１０は、データ記憶部１２Ｂのデータ格納部１２Ｂ_１に格納されたプレス成形シミュレーション用データＤＴ１を用いて、プレス成形シミュレーションを実施する（図１６：Ｓ１）。プレス成形シミュレーション部１１０は、シミュレーションの出力として得られたスプリングバック解析用データＤＴ３（オリジナル）をデータ格納部１２Ｂのデータ格納部１２Ｂ_３に格納する。 As shown in FIG. 16, first, press forming simulation unit 110, using a press forming simulation data DT1 stored in the data storage unit 12B ₁ of the data storage unit 12B, carrying out the press-forming simulation (Fig. 16: S1). Press forming simulation unit 110 stores springback analysis data DT3 obtained as an output of the simulation (the original) in the data storing unit 12B ₃ of the data storage unit 12B.

次に、スプリングバック解析部１２０は、データ記憶部１２Ｂの材料特性データＤＴ２を参照して、スプリングバック解析を行う（図１６：Ｓ２）。スプリングバック解析の結果は、例えば、出力装置１４としての表示装置にコンター図として表示される。   Next, the springback analysis unit 120 performs springback analysis with reference to the material characteristic data DT2 of the data storage unit 12B (FIG. 16: S2). The result of the springback analysis is displayed as a contour on a display device as the output device 14, for example.

本実施形態においては、ユーザは、プレス成形シミュレーションの結果として表示されるプレス成形品の画像上において、任意の領域を選択することができ、さらに、選択した領域の応力に倍率を指定することができる。スプリングバック解析部１２０は、選択された領域の応力を指定された倍率の応力に変更し、スプリングバック計算を行うことができる。また、スプリングバック解析部１２０は、残留応力をそのまま初期応力としたスプリングバック計算結果と、部分的に残留応力を変更して初期応力としたスプリングバック計算結果とを比較した結果を出力することができる。このようなスプリングバック解析の機能により、ユーザは、スプリングバックに大きな影響を与える箇所を割り出すことができる。   In the present embodiment, the user can select an arbitrary area on the image of the press-formed product displayed as a result of the press-forming simulation, and further, specify a magnification for the stress of the selected area. it can. The springback analysis unit 120 may change the stress of the selected area into a stress of a designated magnification to perform springback calculation. In addition, the springback analysis unit 120 may output the result of comparison of the springback calculation result in which the residual stress is the initial stress as it is with the springback calculation result in which the residual stress is partially changed to be the initial stress. it can. Such a springback analysis function allows the user to identify locations that have a significant impact on springback.

ユーザは、スプリングバック解析の結果を参照して、スプリングバックに大きな影響を与える箇所を数カ所決定し、形状変更領域の指定を行う。また、ユーザは、形状変更領域に加える形状変更の種類と大きさ、および形状変更処理のタイプ、並びに形状変更による効果倍率を指定する。設定部１３０は、以上のようなユーザの指定に応じて、形状変更領域、形状変更の種類と大きさ、および形状変更処理のタイプ、並びに効果倍率を設計案として設定する（図１６：Ｓ３）。   The user refers to the result of the springback analysis, determines several places that greatly affect the springback, and designates the shape change area. Also, the user designates the type and size of shape change to be added to the shape change area, the type of shape change processing, and the effect magnification by the shape change. The setting unit 130 sets the shape change area, the type and size of shape change, the type of shape change processing, and the effect magnification as a design proposal according to the user's designation as described above (FIG. 16: S3). .

形状変更の種類としては、形状凍結ビードとエンボスが挙げられる。図２２と図２３に形状凍結ビードの一例を示し、図２４にエンボスの一例を示す。形状凍結ビードは、円形、楕円形、または矩形の断面を有する突起形状であり、図２２に示すような楕円の断面を有する形状凍結ビードＢ１、あるいは図２３に示すような矩形の断面を有する形状凍結ビードＢ２が用いられる。この他にも、三角形の断面を有する形状凍結ビードも用いられる。   Types of shape changes include shape freezing beads and embossing. An example of a shape freezing bead is shown in FIG. 22 and FIG. 23, and an example of embossing is shown in FIG. The shape freezing bead is a protrusion having a circular, oval or rectangular cross section, and has a shape freezing bead B1 having an oval cross section as shown in FIG. 22 or a shape having a rectangular cross section as shown in FIG. The freeze bead B2 is used. Besides this, shaped freezing beads having a triangular cross section are also used.

エンボスは、円形、楕円形、または矩形の平板に、円形、楕円形、または矩形の断面を有する凹部形状を設けたもので、例えば、図２３に示すような皿に似た形状のエンボスＥ１が用いられる。   The emboss is a circular, oval or rectangular flat plate provided with a concave shape having a circular, oval or rectangular cross section, for example, an embossed E1 having a shape similar to a plate as shown in FIG. Used.

形状変更処理のタイプとしては、形状変更領域に形状凍結ビードまたはエンボスを加えるタイプ１（加算タイプ）と、形状変更領域に形状凍結ビードまたはエンボスを加えた後に、形状変更領域を元の形状に戻すタイプ２（加減算タイプ）とがある。タイプ１とタイプ２の詳細については後述する。   Types of shape change processing include Type 1 (additive type) in which a shape freeze bead or emboss is added to the shape change area, and a shape change area is returned to the original shape after the shape freeze bead or emboss is added There is a type 2 (addition / subtraction type). Details of Type 1 and Type 2 will be described later.

設定部１３０による設計案の設定が完了すると、モデル作成部１４０、合成部１５０、および影響領域応力計算部１６０による、スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理が行われる（図１６：Ｓ４）。形状変更効果の導入処理の詳細については、後述の図１７のフローチャートを用いて説明する。形状変更効果の導入処理においては、
データ記憶部１２Ｂの材料特性データＤＴ２、スプリングバック解析用データＤＴ３（オリジナル）、および形状データベース１２Ｃが参照される。また、形状変更効果の導入処理の結果は、スプリングバック解析用データＤＴ３（形状変更後）としてデータ記憶部１２Ｂに格納される。 When the setting of the design proposal by the setting unit 130 is completed, the model creating unit 140, the combining unit 150, and the influence area stress calculating unit 160 perform the process of introducing the shape change effect to the pre-springback blank (FIG. 16: S4). Details of the introduction process of the shape change effect will be described using the flowchart of FIG. 17 described later. In the introduction process of the shape change effect,
The material characteristic data DT2 of the data storage unit 12B, the data for springback analysis DT3 (original), and the shape database 12C are referred to. Further, the result of the introduction process of the shape change effect is stored in the data storage unit 12B as spring back analysis data DT3 (after the shape change).

スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理が完了すると、スプリングバック解析部１２０は、データ記憶部１２Ｂに格納されたスプリングバック解析用データＤＴ３（形状変更後）を用いて、再びスプリングバック解析を実施する（図１６：Ｓ５）。   When the process of introducing the shape change effect into the pre-springback material is completed, the springback analysis unit 120 uses the springback analysis data DT3 (after shape change) stored in the data storage unit 12B to perform springback again. Analysis is performed (FIG. 16: S5).

（スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理）
次に、図１７のフローチャートを参照しつつ、スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理の詳細について説明する。なお、以下の説明においては、一例として、形状変更の種類を円形の断面を有するエンボスＥ１（図２４参照）とした場合について説明する。 (Introduction processing of shape change effect to pre-springback blank)
Next, the details of the introduction process of the shape change effect to the pre-springback material will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, as an example, the case where the type of shape change is an emboss E1 having a circular cross section (see FIG. 24) will be described.

モデル作成部１４０は、設定部１３０による設計案の設定に基づいて、データ記憶部１２Ｂの加工部定義データＤＴ４（図９参照）から必要なデータを読み出し、形状変更条件の設定を行う（図１７：Ｓ１０）。   The model creating unit 140 reads out necessary data from the processing unit definition data DT4 (see FIG. 9) of the data storage unit 12B based on the setting of the design proposal by the setting unit 130, and sets the shape change condition (FIG. 17). : S10).

データ記憶部１２Ｂには、加工部定義データＤＴ４として、加工位置ごとに使用するエンボスの形状を定義する形状データベースを識別する識別番号、加工タイプ等が格納された加工情報の定義データと、加工位置ごとに形状補間タイプおよび影響領域タイプ等が格納された解析コントロールデータとが格納されている。モデル作成部１４０は、読み出した加工情報の定義データと解析コントロールデータとに基づいて、形状変更条件の設定を行う。   The data storage unit 12B includes an identification number for identifying a shape database that defines the shape of an emboss to be used for each processing position as processing part definition data DT4, definition data of processing information in which processing types and the like are stored, and processing positions The analysis control data in which the shape interpolation type, the influence area type and the like are stored for each is stored. The model creating unit 140 sets shape change conditions based on the read definition data of the processing information and the analysis control data.

次に、モデル作成部１４０は、形状変更条件に基づいて形状データベース１２Ｃから指定された形状データベースを読み出し、形状変更を行う加工領域、およびその周囲の影響領域のモデル作成処理を行う（図１７：Ｓ１１）。モデル作成処理の結果は、データ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５として格納される。加工領域および影響領域のモデル作成処理の詳細は、後述する図１８および図１９のフローチャートに基づいて説明する。また、加工領域、および影響領域の詳細についても後述する。   Next, the model creating unit 140 reads out the shape database specified from the shape database 12C based on the shape change condition, and performs model creation processing of the processing area to be changed in shape and the influence area around it (FIG. 17: S11). The result of the model creation process is stored as intermediate data DT5 in the data storage unit 12B. The details of the processing for creating the processing area and the influence area will be described based on the flowcharts of FIGS. 18 and 19 described later. In addition, details of the processing area and the influence area will be described later.

加工領域および影響領域のモデル作成処理が完了すると、加工領域応力計算部１４５は、データ記憶部１２Ｂの材料特性データＤＴ２を参照して、加工領域の応力計算を行う（図１７：Ｓ１２）。加工領域の応力計算の詳細については、後述する図２０のフローチャートに基づいて説明する。   When the model creation processing of the processing area and the influence area is completed, the processing area stress calculation unit 145 performs stress calculation of the processing area with reference to the material characteristic data DT2 of the data storage unit 12B (FIG. 17: S12). The details of the stress calculation of the processing area will be described based on the flowchart of FIG. 20 described later.

加工領域の応力計算が完了すると、合成部１５０は、データ記憶部１２Ｂのスプリングバック解析用データＤＴ３（オリジナル）を参照して、加工前のオリジナルモデルの応力のデータに、加工領域の応力計算の結果としての応力のデータを合成する（図１７：Ｓ１３）。   When the stress calculation of the processing area is completed, the synthesizing unit 150 refers to the spring back analysis data DT3 (original) of the data storage unit 12B and calculates the stress calculation of the processing area into the data of the stress of the original model before processing. The resulting stress data are synthesized (FIG. 17: S13).

応力データの合成が完了すると、影響領域応力計算部１６０は、データ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５を参照して、影響領域の応力計算を行う（図１７：Ｓ１４）。影響領域の応力計算の詳細については、後述の図２１のフローチャートに基づいて説明する。   When the synthesis of the stress data is completed, the affected area stress calculation unit 160 performs stress calculation of the affected area with reference to the intermediate data DT5 in the data storage unit 12B (FIG. 17: S14). The details of the stress calculation in the affected area will be described based on the flowchart of FIG. 21 described later.

効果導入制御部１３５は、全ての加工情報について処理が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、処理をステップＳ１１のモデル作成部１４０によるモデル作成処理に移行させる。しかし、全ての加工位置について処理が終了したと判断した場合には、全ての加工位置について、オリジナルモデルの応力データに加工領域の応力データを合成したデータ、および影響領域の応力データを、データ記憶部１２Ｂのスプリングバック解析用データＤＴ３（形状変更後）として格納する（図１７：Ｓ１５）。   The effect introduction control unit 135 determines whether or not the processing has been completed for all pieces of processing information, and when the processing has not been completed, shifts the processing to model creation processing by the model creation unit 140 in step S11. However, if it is determined that processing has been completed for all processing positions, data obtained by combining the stress data of the processing area with the stress data of the original model and stress data of the affected area are stored for all processing positions. The data is stored as springback analysis data DT3 (after shape change) of the portion 12B (FIG. 17: S15).

（加工領域および影響領域のモデル作成処理）
次に、図１８のフローチャート、及び図２５から図２８を参照しつつ、変更領域・影響領域のモデル作成処理の詳細について説明する。
モデル作成部１４０は、加工部定義データＤＴ４の加工情報に含まれる形状データベースの識別番号から、形状データベースのデータベース名称を読み出し、形状データベース１２Ｃから当該データベース名称のデータベースから、加工前後の形状データおよび外形線データを取得する（図１８：Ｓ２０）。エンボスＥ１の場合には、例えば、図２５（Ａ）に示す形状が加工前の形状１であり、図２５（Ｂ）に示す形状が加工後のエンボスＥ１の形状２となる。 (Modeling process of machining area and influence area)
Next, with reference to the flowchart of FIG. 18 and FIG. 25 to FIG. 28, details of the model creation processing of the change area and the influence area will be described.
The model creating unit 140 reads out the database name of the shape database from the identification number of the shape database included in the processing information of the processing part definition data DT4, and the shape data and outline before and after processing from the database of the database name from the shape database 12C. Line data is acquired (FIG. 18: S20). In the case of the emboss E1, for example, the shape shown in FIG. 25 (A) is the shape 1 before processing, and the shape shown in FIG. 25 (B) is the shape 2 of the emboss E1 after processing.

外形線データとは、加工前の形状１、加工後の形状２、および影響領域のそれぞれの外形線のデータである。図２６に外形線の一例を示す。図２６においては、加工前の形状１の外形線を外形線１、加工後の形状２の外形線を外形線２として示している。また、外形線２からＸ軸方向に所定間隔ｓ１だけ離れ、Ｙ軸方向に所定間隔ｓ２だけ離れた影響領域の外形線を外形線３として示している。   The outline data is data of the outline 1 before processing, the shape 2 after processing, and the outline of the affected area. An example of an outline is shown in FIG. In FIG. 26, the outline of the shape 1 before processing is shown as the outline 1, and the outline of the shape 2 after processing is shown as the outline 2. Further, an outline of an influence area separated from the outline 2 by a predetermined interval s1 in the X-axis direction and separated by a predetermined interval s2 in the Y-axis direction is shown as an outline 3.

影響領域とは、エンボスや形状凍結ビード等が加工される際に、応力値に影響を受ける周辺の領域のことである。本実施形態では、形状変更の加工を行う加工領域の周辺にこのような影響領域を設けて、形状変更の加工による効果を拡大させている。   The affected area is a peripheral area that is affected by the stress value when emboss, shape freezing bead, etc. are processed. In this embodiment, such an influence area is provided around the processing area in which the shape change processing is performed, and the effect of the shape change processing is enlarged.

次に、モデル作成部１４０は、加工部定義データＤＴ４の加工情報に含まれるＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の倍率データに基づいて、加工後の形状２を拡大または縮小した後、拡大または縮小した形状２の外形線データと補間面データを作成する（図１８：Ｓ２１）。   Next, the model creating unit 140 enlarges or reduces the shape 2 after processing based on magnification data in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction included in the processing information of the processing part definition data DT4. The outline line data and the interpolation plane data of the shape 2 enlarged or reduced are created (FIG. 18: S21).

補間面データとは、加工領域が平面ではなく曲面の場合に対応するための補間面を定義するデータである。本実施形態では、補間面は、図２７に示すように、Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、およびＹｍａｘの４点で決まる領域の面であり、補間面データは、前記４点を含み、この領域に含まれる９点（マス目状）のデータで構成される２次補間のデータである。但し、本発明で使用可能な補間面データは、このような態様に限定される訳ではなく、１６点のデータで構成される３次補間のデータであってもよい。   Interpolation plane data is data defining an interpolation plane to cope with the case where the processing area is not a plane but a curved surface. In this embodiment, as shown in FIG. 27, the interpolation surface is a surface of an area determined by four points of Xmin, Xmax, Ymin, and Ymax, and the interpolation surface data includes the four points and is included in this area. It is data of quadratic interpolation composed of data of 9 points (in square shape). However, interpolation surface data usable in the present invention is not limited to such an aspect, and may be data of cubic interpolation composed of data of 16 points.

モデル作成部１４０は、作成した外形線データおよび補間面データを、データ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５として格納する。   The model creating unit 140 stores the created outline data and the interpolation plane data in the data storage unit 12B as intermediate data DT5.

モデル作成部１４０は、スプリングバック解析用データＤＴ３と、加工部定義データＤＴ４の加工情報定義データを参照して、エンボスの設定中心点の座標と、この設定中心点の法線ベクトルの計算を行う（図１８：Ｓ２２）。   The model creating unit 140 refers to the springback analysis data DT3 and the processing information definition data of the processing portion definition data DT4, and calculates the coordinates of the setting center point of the emboss and the normal vector of the setting center point. (FIG. 18: S22).

モデル作成部１４０は、エンボスの座標系からオリジナルモデルの座標系への変換用に、座標変換マトリクスの計算を行う（図１８：Ｓ２３）。モデル作成部１４０は、計算した座標変換マトリクスをデータ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５として格納する。   The model generation unit 140 calculates a coordinate conversion matrix for conversion from the emboss coordinate system to the original model coordinate system (FIG. 18: S23). The model creating unit 140 stores the calculated coordinate transformation matrix in the data storage unit 12B as intermediate data DT5.

モデル作成部１４０は、補間面定義点を座標変換し、オリジナルモデルに法線方向で投影を行う（図１８：Ｓ２４）。   The model generation unit 140 performs coordinate conversion on the interpolation surface definition point, and projects the original model in the normal direction (FIG. 18: S24).

モデル作成部１４０は、加工前の形状１および加工後の形状２に、影響領域を加えた形状１’および形状２’を、補間面にフィットさせる補間計算を行い、形状１”および形状２”を作成し（図１８：Ｓ２５）、加工領域および影響領域のモデル作成処理を終了する。図２８（Ａ）に形状１’を示し、図２８（Ｂ）に形状２’を示す。   The model creating unit 140 performs interpolation calculation to fit the shape 1 ′ and the shape 2 ′ obtained by adding the affected area to the shape 1 before processing and the shape 2 after processing, to shape 1 ′ ′ and 2 ′ ′. Are created (FIG. 18: S25), and the model creation processing of the processing area and the influence area is finished. Fig. 28 (A) shows the shape 1 ', and Fig. 28 (B) shows the shape 2'.

（加工領域の応力計算）
次に、図１７のフローチャートにステップＳ１２として示した加工領域の応力計算の詳細について、図１９を参照しつつ説明する。 (Calculation of stress in machining area)
Next, the details of the stress calculation of the processing area shown as step S12 in the flowchart of FIG. 17 will be described with reference to FIG.

加工領域応力計算部１４５は、スプリングバック解析用データ（オリジナル）ＤＴ３およびモデルデータＤＴ６の新モデル１のデータを参照し、新モデル１の該当する要素（メッシュ）に対して、オリジナルの応力分布を全体座標系でマッピングする（図１９：Ｓ３０）。   The processing area stress calculation unit 145 refers to the data of springback analysis data (original) DT3 and data of the new model 1 of the model data DT6, and applies the original stress distribution to the corresponding element (mesh) of the new model 1 Mapping is performed in the entire coordinate system (FIG. 19: S30).

新モデル１は、メッシュ分割がオリジナルと異なるが、成形前の形状を使用しているので、オリジナルとほぼ同じであると考え、単純に位置関係から判断して、オリジナルデータの要素の応力値を取得して設定する。   The new model 1 is different in mesh division from the original but uses the shape before molding, so it is considered to be almost the same as the original, and simply judged from the positional relationship, the stress value of the element of the original data is considered. Get and set.

加工領域応力計算部１４５は、形状データベース１２Ｃおよび中間データＤＴ５を参照し、形状データベース１２Ｃに登録されたひずみ増分を全体座標系に変換する（図１９：Ｓ３１）。形状データベースに登録されたひずみ増分は、主軸１と主軸２がＸ方向とＹ方向の２次元平面に対し、Ｚ方向に成形を受ける座標系になっているため、取り付け位置に依存する方向で決まる座標系に変換する必要があるためである。   The machining area stress calculation unit 145 converts the strain increment registered in the shape database 12C into the entire coordinate system with reference to the shape database 12C and the intermediate data DT5 (FIG. 19: S31). The strain increment registered in the shape database is determined by the direction depending on the mounting position because it is a coordinate system in which the main spindle 1 and the main spindle 2 receive forming in the Z direction with respect to a two-dimensional plane in the X and Y directions. It is because it is necessary to convert to a coordinate system.

加工領域応力計算部１４５は、形状データベース１２Ｃおよび中間データＤＴ５を参照し、成形前の応力成分と、成形によるひずみ増分の成分とを、該当要素座標系に変換する（図１９：Ｓ３２）。   The processing area stress calculation unit 145 converts the stress component before forming and the component of the strain increment due to forming into the corresponding element coordinate system with reference to the shape database 12C and the intermediate data DT5 (FIG. 19: S32).

加工領域応力計算部１４５は、材料特性データＤＴ１を参照して、ひずみ増加による成形後の応力成分を要素座標系で計算する（図１９：Ｓ３３）。   The processing area stress calculation unit 145 refers to the material characteristic data DT1 to calculate the stress component after forming due to strain increase in the element coordinate system (FIG. 19: S33).

次に、加工領域応力計算部１４５は、加工タイプがタイプ１とタイプ２のいずれであるかを判断し、タイプ２である場合には、材料特性データＤＴ１を参照して、ひずみ減少による成形後の応力成分を要素座標系で計算する（図１９：Ｓ３４）。   Next, the processing area stress calculation unit 145 determines whether the processing type is type 1 or type 2. If the processing type is type 2, referring to the material characteristic data DT1, after forming due to strain reduction The stress component of is calculated in the element coordinate system (FIG. 19: S34).

次に、加工タイプがタイプ１と判断される場合、または、ひずみ減少による成形後の応力成分の計算が終了した後は、加工領域応力計算部１４５は、加工後の応力を全体座標系に逆変換し、新モデル１と新モデル２のそれぞれに該当する要素の応力とする（図１９：Ｓ３５）。   Next, when it is determined that the processing type is type 1 or after the calculation of the stress component after forming due to strain reduction is completed, the processing area stress calculation unit 145 reverses the stress after processing to the entire coordinate system. It converts and it is set as the stress of the element applicable to each of the new model 1 and the new model 2 (FIG. 19: S35).

応力の更新は、要素座標系によって行うため、一時的に各成分を全体座標系から要素座標系に変換し、成形後の応力を計算した後、逆変換により全体座標形に戻す。座標変換の際には、新モデル１と新モデル２で形状が異なっている。   Since the update of stress is performed by the element coordinate system, each component is temporarily converted from the entire coordinate system to the element coordinate system, the stress after forming is calculated, and then converted back to the entire coordinate form by inverse transformation. In the coordinate conversion, the shapes of the new model 1 and the new model 2 are different.

加工領域応力計算部１４５は、対象要素の全てについて上述したそれぞれの処理が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、ステップＳ３０からステップＳ３４までの処理を繰り返す。しかし、対象要素の全てについて上述したそれぞれの処理が終了したと判断した場合には、加工領域の応力計算処理を終了する。   The machining area stress calculation unit 145 determines whether or not each process described above has been completed for all of the target elements, and if not completed, repeats the process from step S30 to step S34. However, if it is determined that the above-described processing has been completed for all of the target elements, the stress calculation processing of the processing area is completed.

（応力データの合成処理）
次に、図１７のフローチャートにステップＳ１３として示した応力データの合成処理の詳細について、図２０のフローチャート、および図２９から図３１を参照しつつ説明する。 (Composition processing of stress data)
Next, details of the stress data combining process shown as step S13 in the flowchart of FIG. 17 will be described with reference to the flowchart of FIG. 20 and FIGS.

合成部１５０は、オリジナルモデルを形状１”でトリミングした後、オリジナルモデルに形状１”を合成することにより、新モデル１を作成する（図２０：Ｓ４０）。ここで「トリミングする」とは、図２９に示すようにオリジナルモデルを外形線３によって穴を開けることをいい、「合成する」とは、穴をそれぞれの形状で埋めて周辺のメッシュを結合することをいう。   After trimming the original model with the shape 1 ′ ′, the combining unit 150 creates the new model 1 by combining the shape 1 ′ ′ with the original model (FIG. 20: S40). Here, "trimming" means making holes in the original model by the outline 3 as shown in FIG. 29, and "combining" means filling the holes with their respective shapes and joining the meshes in the periphery. It means that.

新モデル１のデータは、データ記憶部１２ＢにモデルデータＤＴ６として格納される。新モデル１とは、全ての加工領域が、形状１に変わったモデルである。新モデル１は、加工前と、加工タイプがタイプ２である場合に使用するモデルである。図３０に新モデル１の例を示す。   The data of the new model 1 is stored as model data DT6 in the data storage unit 12B. The new model 1 is a model in which all the processing regions are changed to the shape 1. The new model 1 is a model used before processing and when the processing type is type 2. An example of the new model 1 is shown in FIG.

モデル作成部１４０は、加工タイプがタイプ１とタイプ２のいずれであるのかを判断し、タイプ２である場合には、処理を終了する。しかし、タイプ１である場合には、モデル作成部１４０は、オリジナルモデルを形状１”でトリミングした後、オリジナルモデルに形状２”を合成することにより、新モデル２を作成し（図２０：Ｓ４１）、応力データの合成処理を終了する。新モデル２は、新モデル１に対して、加工タイプがタイプ１の加工領域のみ形状２に変わったモデルである。図３１に新モデル２の例を示す。   The model creating unit 140 determines whether the processing type is type 1 or type 2. If the processing type is type 2, the process ends. However, in the case of type 1, the model creating unit 140 creates the new model 2 by trimming the original model with the shape 1 ′ ′ and then combining the shape 2 ′ ′ with the original model (FIG. 20: S41) ), End the stress data synthesis process. The new model 2 is a model in which the processing type is changed to the shape 2 only in the processing region of type 1 with respect to the new model 1. An example of the new model 2 is shown in FIG.

（影響領域の応力計算処理）
次に、図２１のフローチャートを参照しつつ、図１７のフローチャートでステップＳ１４として示した影響領域の応力計算処理の詳細について説明する。 (Stress calculation process of influence area)
Next, with reference to the flowchart of FIG. 21, the details of the stress calculation process of the affected area shown as step S14 in the flowchart of FIG. 17 will be described.

影響領域応力計算部１６０は、加工タイプがタイプ１とタイプ２のいずれであるかを判断し、タイプ１（図３１参照）の場合は、外形線２と外形線３の間の影響領域内の要素に対して、応力成分をそれぞれ両側の平均値とする（図２１：Ｓ５０）。   Affected area stress calculation unit 160 determines whether the processing type is type 1 or type 2 and, in the case of type 1 (see FIG. 31), within the affected area between outline 2 and outline 3 For the element, the stress component is an average value of both sides (FIG. 21: S50).

影響領域応力計算部１６０は、加工タイプがタイプ２（図３０参照）の場合には、外形線１と外形線３の間の影響領域内の要素に対して、応力成分をそれぞれ両側の平均値とする（図２１：Ｓ５１）。   When the processing type is type 2 (see FIG. 30), the influence area stress calculation unit 160 averages stress components on both sides with respect to elements in the influence area between the outline 1 and the outline 3. It is assumed (FIG. 21: S51).

影響領域応力計算部１６０は、影響領域内の対象要素の全てに対して、ステップＳ５０またはステップＳ５１の処理が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、ステップＳ５０またはステップＳ５１の処理を繰り返す。しかし、影響領域内の対象要素の全てに対して、ステップＳ５０またはステップＳ５１の処理が終了したと判断した場合には、影響領域の応力計算処理を終了する。     Affected area stress calculation unit 160 determines whether or not the process of step S50 or step S51 is completed for all target elements in the affected area, and if not completed, the process of step S50 or step S51 is performed. Repeat the process. However, if it is determined that the process of step S50 or step S51 is completed for all the target elements in the influential area, the stress calculation process of the influential area is ended.

（タイプ１の効果導入処理の手順）
次に、図３２を参照しつつ、加工タイプがタイプ１の場合の上述した効果導入処理の手順を説明する。 (Procedure of effect introduction process of type 1)
Next, with reference to FIG. 32, the procedure of the above-described effect introduction process when the processing type is type 1 will be described.

図３２（１）は、図１６のステップＳ１で示したプレス成形シミュレーションの結果として得られるエンボス等が無い状態での応力分布（オリジナルの応力分布）を示している。オリジナルの応力分布は、ＦＥＭの要素（メッシュ）ごとに要素座標系でσ（ｘ，ｙ）の６成分、σｘｘ、σｙｙ、σｚｚ、τｘｙ、τｙｘ、τｚｘがある。図３２（１）に点線で示す領域は、外形線３で定義される加工領域を示している。   FIG. 32 (1) shows a stress distribution (original stress distribution) without emboss and the like obtained as a result of the press forming simulation shown in step S1 of FIG. The original stress distribution has six components of σ (x, y) in the element coordinate system, σxx, σyy, σzz, τxy, τyx, and τzx, for each element (mesh) of FEM. An area indicated by a dotted line in FIG. 32 (1) indicates a processing area defined by the outline 3.

次に、図３２（２）は、図１７のステップＳ１２および図１９のステップＳ３０で示した、加工領域内の該当する要素（メッシュ）に対して、オリジナルの応力分布を全体座標系でマッピングする処理を示している。   Next, FIG. 32 (2) maps the original stress distribution in the entire coordinate system to the corresponding element (mesh) in the processing area shown in step S12 of FIG. 17 and step S30 of FIG. Processing is shown.

次に、図３２（３）は、図１７のステップＳ１１および図１８で示した加工領域および影響領域の新モデル２の作成を行い、その後に図１７のステップＳ１２および図１９で示した成形時のひずみ増分計算を行う処理を示している。成形は、理論式、近似式、またはワンステップ法等により実行可能であり、本実施形態では、一例として、ワンステップ法により成形を行っている。   Next, in FIG. 32 (3), a new model 2 of the processing area and the influence area shown in step S11 of FIG. 17 and FIG. 18 is created, and thereafter, at the time of molding shown in step S12 of FIG. Shows the process of performing the strain increment calculation of. Molding can be performed by a theoretical formula, an approximate formula, or a one-step method, and in this embodiment, molding is performed by a one-step method as an example.

次に、図３２（４）は、図１９のステップＳ３４で示したひずみ増加による成形後の応力成分を計算する処理を示している。オリジナルの応力をσ（original）、ひずみ増分をＦ（Δε）とすると、成形後の応力成分σ（update）は、次の式で表される。   Next, FIG. 32 (4) shows a process of calculating a stress component after forming due to a strain increase shown in step S34 of FIG. Assuming that the original stress is σ (original) and the strain increment is F (Δε), the stress component σ (update) after forming is expressed by the following equation.

σ（update）＝σ（original）＋Ｆ（Δε） σ (update) = σ (original) + F (Δε)

図３３は、応力σとひずみεの関係を示すグラフである。図３３に示す（２）、（３）、（４）は、図３２の（２）、（３）、（４）に対応している。図３３に示すように、成形後の応力は、オリジナルの応力からひずみ増分だけ増加する。   FIG. 33 is a graph showing the relationship between stress σ and strain ε. (2), (3) and (4) shown in FIG. 33 correspond to (2), (3) and (4) in FIG. As shown in FIG. 33, the stress after forming increases from the original stress by a strain increment.

そして、図３２（４）は、図１７のステップＳ１３および図２０で示した、オリジナルモデルを形状２"でトリミングした後、新モデル２を合成する処理を示している。   FIG. 32 (4) shows a process of combining the new model 2 after trimming the original model with the shape 2 ′ ′ shown in step S13 of FIG. 17 and FIG.

以上のようにして、加工タイプがタイプ１の場合には、加工領域を穴開けしたオリジナルモデルの応力に、影響領域を含む加工部の応力を加算し、合成されたモデルの応力が得られる。   As described above, when the processing type is type 1, the stress of the processed portion including the affected area is added to the stress of the original model in which the processing area is drilled, and the stress of the synthesized model is obtained.

（タイプ２の効果導入処理の手順）
次に、図３４から図３６を参照しつつ、加工タイプがタイプ２の場合の上述したそれぞれの効果導入処理の手順を説明する。 (Procedure of effect introduction processing of type 2)
Next, with reference to FIGS. 34 to 36, the procedure of each effect introduction process described above in the case where the processing type is type 2 will be described.

図３４（１）は、図１６のステップＳ１で示したプレス成形シミュレーションの結果として得られるエンボス等が無い状態での応力分布（オリジナルの応力分布）を示している。オリジナルの応力分布は、ＦＥＭの要素（メッシュ）ごとに要素座標系でσ（ｘ，ｙ）の６成分、σｘｘ、σｙｙ、σｚｚ、τｘｙ、τｙｘ、τｚｘがある。図３４（１）に点線で示す領域は、外形線３で定義される加工領域を示している。   FIG. 34 (1) shows a stress distribution (original stress distribution) in a state without embossing or the like obtained as a result of the press forming simulation shown in step S1 of FIG. The original stress distribution has six components of σ (x, y) in the element coordinate system, σxx, σyy, σzz, τxy, τyx, and τzx, for each element (mesh) of FEM. An area indicated by a dotted line in FIG. 34 (1) indicates a processing area defined by the outline 3.

次に、図３４（２）は、図１７のステップＳ１２および図１９のステップＳ３０で示した、加工領域内の該当する要素（メッシュ）に対して、オリジナルの応力分布を全体座標系でマッピングする処理を示している。   Next, FIG. 34 (2) maps the original stress distribution in the entire coordinate system to the corresponding elements (meshes) in the processing area shown in step S12 in FIG. 17 and step S30 in FIG. Processing is shown.

次に、図３４（３）は、図１７のステップＳ１１および図１８で示した加工領域および影響領域の新モデル１および新モデル２の作成を行い、その後に図１７のステップＳ１２および図１９で示した成形時のひずみ増分計算を行う処理を示している。成形は、理論式、近似式、またはワンステップ法等により実行可能であり、本実施形態では、一例として、ワンステップ法により成形を行っている。   Next, in FIG. 34 (3), the new model 1 and the new model 2 of the machining area and the influence area shown in step S11 of FIG. 17 and FIG. 18 are created, and then in step S12 of FIG. The process which performs the distortion increment calculation at the time of shaping | molding shown is shown. Molding can be performed by a theoretical formula, an approximate formula, or a one-step method, and in this embodiment, molding is performed by a one-step method as an example.

次に、図３４（４）−１は、図１９のステップＳ３４で示したひずみ増加による成形後の応力成分を計算する処理を示している。オリジナルの応力をσ（original）、ひずみ増分をＦ（Δε）とすると、成形後の応力成分σ（update−１）は、次の式で表される。   Next, FIG. 34 (4)-1 shows a process of calculating a stress component after forming due to a strain increase shown in step S 34 of FIG. 19. Assuming that the original stress is σ (original) and the strain increment is F (Δε), the stress component σ (update-1) after forming is expressed by the following equation.

σ（update−１）＝σ（original）＋Ｆ（Δε） σ (update-1) = σ (original) + F (Δε)

図３５は、応力σとひずみεの関係を示すグラフである。図３５に示す（２）、（３）、（４）−１は、図３４の（２）、（３）、（４）−１に対応している。図３５に示すように、成形後の応力は、オリジナルの応力からひずみ増分だけ増加する。   FIG. 35 is a graph showing the relationship between stress σ and strain ε. (2), (3), (4) -1 shown in FIG. 35 correspond to (2), (3), (4) -1 in FIG. As shown in FIG. 35, the stress after forming increases from the original stress by a strain increment.

次に、図３４（４）−２は、図１９のステップＳ３３で示したひずみ減少による成形後の応力成分を計算する処理を示している。加工タイプがタイプ２の場合には、加工領域を一旦タイプ１に加工した後に、元の形状に戻す。したがって、ひずみが減少する。このひずみ減少を−Ｆ（Δε）とすると、タイプ２の成形後の応力成分σ（update−２）は、次の式で表される。   Next, FIG. 34 (4)-2 shows a process of calculating a stress component after forming by strain reduction shown in step S 33 of FIG. 19. When the processing type is type 2, the processing area is once processed into type 1, and then returned to the original shape. Thus, the strain is reduced. Assuming that this strain reduction is −F (Δε), a stress component σ (update-2) after forming of type 2 is expressed by the following equation.

σ（update−２）＝σ（update−１）−Ｆ（Δε） σ (update-2) = σ (update-1) -F (Δε)

図３６は、応力σとひずみεの関係を示すグラフである。図３６に示す（２）、（３）、（４）−１、（４）−２、は、図３４の（２）、（３）、（４）−１、（４）−２に対応している。図３６に示すように、タイプ２の成形後の応力は、タイプ１の成形後の応力からひずみ減少分だけ減少する。   FIG. 36 is a graph showing the relationship between stress σ and strain ε. (2), (3), (4) -1, and (4) -2 shown in FIG. 36 correspond to (2), (3), (4) -1, and (4) -2 in FIG. doing. As shown in FIG. 36, the stress after molding of Type 2 is reduced from the stress after molding of Type 1 by the amount of strain reduction.

（実施例）
次に、図３７から図４０を参照しつつ、実施例について説明する。図３７（Ａ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を側面から見た図である。Ｕｚは変位を表している。図３７（Ｂ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を上面から見た図である。図３７（Ｂ）のＡ、Ｂ、Ｃは、エンボスの取り付け位置を示している。 (Example)
Next, an embodiment will be described with reference to FIGS. 37 to 40. FIG. 37A is a side view of the original model in a state in which a springback deformation occurs. Uz represents displacement. FIG. 37B is a top view of the original model in a state in which springback deformation occurs. A, B and C of FIG. 37 (B) show the attachment positions of the emboss.

図３８（Ａ）は、エンボスの加工が行われていないオリジナルモデルを示す図、図３８（Ｂ）は、タイプ１の加工が行われた状態を示す図、図３８（Ｃ）は、タイプ２の加工が行われた状態を示す図である。図３９は、タイプ１の加工が行われた状態を示す斜視図である。   FIG. 38 (A) shows an original model in which the embossing process is not performed, FIG. 38 (B) shows a state in which the type 1 process is performed, and FIG. 38 (C) shows the type 2 It is a figure which shows the state in which the process of (1) was performed. FIG. 39 is a perspective view showing a state in which processing of type 1 has been performed.

図４０（Ａ）はタイプ１の加工を行った場合の変位Ｕｚと減少率を示す表である。図４０（Ｂ）はタイプ２の加工を行った場合の変位Ｕｚと減少率を示す表である。図４０（Ａ）に示すように、エンボスの加工を行っていないオリジナルモデルは、変位Ｕｚが７１．６ｍｍであった。   FIG. 40 (A) is a table showing the displacement Uz and the reduction rate when processing of type 1 is performed. FIG. 40 (B) is a table showing displacement Uz and reduction rate when processing of type 2 is performed. As shown in FIG. 40 (A), the displacement Uz of the original model not subjected to embossing was 71.6 mm.

（タイプ１の加工の場合）
図４０（Ａ）に示すように、Ａの箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが５５．１ｍｍとなり、減少率は２３．０％であった。Ｂの箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが６０．２ｍｍとなり、減少率は１５．９％であった。Ｃの箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが６５．３ｍｍとなり、減少率は８．８９％であった。そして、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが３９．６ｍｍとなり、減少率は４４．７％であった。したがって、この場合には、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ１の加工を行った場合に、スプリングバック変形を最も抑えられることがわかる。 (For type 1 processing)
As shown to FIG. 40 (A), when the process of Type 1 was performed to the location of A, the displacement Uz became 55.1 mm and the reduction rate was 23.0%. When Type 1 processing was performed on the portion B, the displacement Uz was 60.2 mm, and the reduction rate was 15.9%. When Type 1 processing was performed on the portion C, the displacement Uz was 65.3 mm, and the reduction rate was 8.89%. And when processing of type 1 was performed to three places of A, B, and C, displacement Uz was set to 39.6 mm, and a reduction rate was 44.7%. Therefore, in this case, it is understood that when the type 1 processing is performed at three locations A, B and C, the spring back deformation can be suppressed most.

（タイプ２の加工の場合）
図４０（Ｂ）に示すように、Ａの箇所にタイプ２の加工を行った場合には、変位Ｕｚが５９．０ｍｍとなり、減少率は１７．６％であった。Ｂの箇所にタイプ２の加工を行ったエンボスを設けた場合には、変位Ｕｚが５９．４ｍｍとなり、減少率は１７．０％であった。Ｃの箇所にタイプ２の加工を行った場合には、変位Ｕｚが７０．９ｍｍとなり、減少率は０．９８％であった。そして、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ２の加工を行った場合には、変位Ｕｚが４８．０ｍｍとなり、減少率は３３．０％であった。したがって、この場合には、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ２の加工を行った場合に、スプリングバック変形を最も抑えられることがわかる。 (In the case of type 2 processing)
As shown in FIG. 40 (B), when Type 2 processing was performed on the part A, the displacement Uz was 59.0 mm, and the reduction rate was 17.6%. In the case where an emboss processed by type 2 was provided at the portion B, the displacement Uz was 59.4 mm, and the reduction rate was 17.0%. When Type 2 processing was performed on the portion C, the displacement Uz was 70.9 mm, and the reduction rate was 0.98%. And when processing of type 2 was performed to three places of A, B, and C, displacement Uz was set to 48.0 mm, and a reduction rate was 33.0%. Therefore, in this case, it is understood that when the type 2 processing is performed at three locations of A, B and C, the spring back deformation can be suppressed most.

また、全ての結果を検討すると、この例では、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ１の加工を行った場合に、スプリングバック変形を最も抑えられることがわかる。   In addition, when all the results are examined, it can be seen that, in this example, when Type 1 processing is performed at three locations A, B, and C, springback deformation can be minimized.

以上のように、本実施形態の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムによれば、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。   As mentioned above, according to the simulation system for springback suppression design by shape change of this embodiment, when processing of shape change is performed as springback suppression measures, the change work of CAD data and the strain incremental analysis are again performed. There is no need to do it, and it is possible to confirm the effect of springback suppression at high speed.

また、本実施形態のシステムによれば、形状凍結ビードおよびエンボス等の形状は予め形状データベースに登録して利用するの、スプリングバック抑制対策を行う際に、様々な形状を容易に利用することができる。また、形状データベースには、形状の加工に応じたひずみ、または応力が登録されている訳ではなく、形状を作成するためのパラメータが登録されているだけなので、形状の大きさの変更等も自在に行うことが可能である。   In addition, according to the system of the present embodiment, the shapes such as the shape freezing bead and the emboss are registered in advance in the shape database and used. When taking measures against springback, various shapes can be easily used. it can. In addition, distortion or stress corresponding to the processing of the shape is not registered in the shape database, and only parameters for creating the shape are registered, so that the size of the shape can be freely changed. It is possible to

本実施形態のシステムでは、ワンステップ法を利用して、高速で形状変更効果を取り入れる計算が可能である。したがって、形状変更を行う箇所の特定と、形状の加減算効果およびその影響程度を同時に考慮することができる。   In the system of the present embodiment, it is possible to perform calculation that incorporates the shape change effect at high speed using the one-step method. Therefore, it is possible to simultaneously consider the identification of the location where the shape change is to be performed, the addition / subtraction effect of the shape, and the degree of the effect.

本実施形態のシステムでは、加算による形状を実際のモデルとして加えるため、その形状による合成（変形に対する抵抗）を考慮することができる。また、形状凍結ビード、エンボス効果の精度は、それぞれのモデル化の程度、つまり詳細なモデルか、あるいは簡易なモデルかによって調整可能である。   In the system of the present embodiment, in order to add the shape by addition as an actual model, it is possible to consider composition (resistance to deformation) by the shape. Also, the shape freezing bead and the accuracy of the embossing effect can be adjusted depending on the degree of modeling, that is, whether it is a detailed model or a simple model.

本実施形態のシステムでは、ＩＧＡ要素を用いることも可能であり、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。本実施形態のシステムでは、応力分布の計算は、ＦＥＭとＩＧＡの両方が可能となっている。   In the system of this embodiment, it is also possible to use an IGA element, and it can be used as a CAD surface attached to a mold as it is. In the system of this embodiment, calculation of stress distribution can be performed by both FEM and IGA.

以上のように、本発明は、ＣＡＥによるスプリングバック解析の分野において好適に利用される可能性がある。   As mentioned above, the present invention may be suitably used in the field of springback analysis by CAE.

１０：シミュレーションシステム
１１０：プレス成形シミュレーション部
１２０：スプリングバック解析部
１３０：設定部
１３５：効果導入制御部
１４０：モデル作成部
１４５：加工領域応力計算部
１５０：合成部
１６０：影響領域応力計算部 10: simulation system 110: press forming simulation unit 120: springback analysis unit 130: setting unit 135: effect introduction control unit 140: model creation unit 145: processing area stress calculation unit 150: synthesis unit 160: influence area stress calculation unit

Claims (7)

ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うプレス成形シミュレーション部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うスプリングバック解析部と、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定する設定部と、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するモデル作成部と、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行う加工領域応力計算部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成する合成部と、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行う影響領域応力計算部と、を備え、
前記スプリングバック解析部は、前記合成部により合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う、
ことを特徴とする形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。 A press forming simulation unit for performing press forming simulation of a blank based on CAD data;
A springback analysis unit that performs springback analysis based on the result of the press forming simulation;
A setting unit configured to set a position at which shape change processing is performed for measures against spring back deformation based on the result of the spring back analysis and a shape in the shape change according to an input;
A processing area for processing the shape change, and a model generation unit for generating a model of an influence area having a predetermined distance from an outer edge of the processing area;
A processing area stress calculation unit that performs stress calculation of the processing area based on a model of the processing area;
A synthesis unit that synthesizes data of stress as a result of the press forming simulation and data of stress as a result of stress calculation of the processing area;
An influence area stress calculation unit that performs stress calculation of the influence area based on a model of the influence area;
The springback analysis unit newly performs springback analysis based on the data of the stress synthesized by the synthesis unit and the data of the stress as a result of the stress calculation of the affected area.
Simulation system for springback suppression design by shape change characterized by that. 前記設定部は、前記形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を設定した後、さらに入力に応じて、前記形状変更の加工を行う箇所のそれぞれに対して、形状種別、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータの計算タイプ、および効果倍率を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。 The setting unit sets the shape type, the processing area, for each of the portions to be subjected to the processing of the shape change according to the input after setting the portion to perform the shape change processing and the shape in the shape change. Set the calculation type of stress data as a result of stress calculation of, and effect magnification,
The simulation system for springback suppression design by shape change according to claim 1. 前記モデル作成部は、局所的に形状変更された形状のデータ、その元形状のデータ、前記影響領域を定める外形線のデータ、および形状変形によって発生するひずみのデータを定義した形状データベースに基づいて、前記加工領域および前記影響領域のモデルを作成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。 The model creation unit is based on a shape database that defines locally changed data of the shape, data of the original shape, data of the outline defining the affected area, and data of strain generated by shape deformation. Creating a model of the processing area and the influence area,
The simulation system for springback suppression design by shape change according to claim 1 or claim 2. 前記形状は、形状凍結ビードまたはエンボスを含む、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。 Said shapes include shape freezing beads or embossments,
The simulation system for springback suppression design by shape change according to any one of claims 1 to 3 characterized by the above-mentioned. 前記プレス成形シミュレーション部または前記スプリングバック解析部はアイソジオメトリックデータを用いて処理を行う、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。 The press forming simulation unit or the springback analysis unit performs processing using isogeometric data.
The simulation system for springback suppression design by shape change according to any one of claims 1 to 4 characterized by the above-mentioned. ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を備える、
ことを特徴とする形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法。 Performing press forming simulation of the blank based on the CAD data;
Performing springback analysis based on the result of the press forming simulation;
Setting a position to be subjected to shape change processing for countermeasure against spring back deformation based on the result of the spring back analysis and a shape in the shape change according to an input;
A processing area for processing the shape change, and creating a model of an influence area having a predetermined distance from an outer edge of the processing area;
Performing stress calculation of the processing area based on the model of the processing area;
Combining the data of stress as a result of the press forming simulation and the data of stress as a result of stress calculation of the processing area;
Performing stress calculation of the affected area based on the model of the affected area;
Performing a springback analysis anew on the basis of the data of the stress synthesized in the synthesizing step and the data of the stress as a result of the stress calculation of the affected area.
Simulation method for springback suppression design by shape change characterized by the above. 形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を実行させる、
ことを特徴とする形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラム。 A program in a simulation system for springback suppression design by shape change, the program comprising:
Performing press forming simulation of the blank based on the CAD data;
Performing springback analysis based on the result of the press forming simulation;
Setting a position to be subjected to shape change processing for countermeasure against spring back deformation based on the result of the spring back analysis and a shape in the shape change according to an input;
A processing area for processing the shape change, and creating a model of an influence area having a predetermined distance from an outer edge of the processing area;
Performing stress calculation of the processing area based on the model of the processing area;
Combining the data of stress as a result of the press forming simulation and the data of stress as a result of stress calculation of the processing area;
Performing stress calculation of the affected area based on the model of the affected area;
Performing a springback analysis step anew based on the data of the stress synthesized in the synthesizing step and the data of the stress as a result of the stress calculation of the affected area;
A program in a simulation system for springback suppression design by shape change characterized in that.

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