JPWO2018066669A1 - 破断判定装置、破断判定プログラム、及びその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)熱影響部を有する鋼材の材料特性及び板厚、並びに有限要素法による鋼材の変形シミュレーションに用いる解析モデルにおける要素サイズを示す要素の入力情報と、基準となる要素サイズである基準要素サイズにおける成形限界値となる基準成形限界値を示す基準成形限界値情報と、を記憶する記憶部と、
鋼材のスポット溶接部の周囲に形成された熱影響部に含まれる要素を抽出する要素抽出部と、
基準成形限界値情報に基づいて、熱影響部の材料特性及び板厚に応じた基準成形限界値を生成する基準成形限界値生成部と、
鋼材の引張強度を使用して基準成形限界値を変更し、熱影響部に含まれる要素の要素サイズにおける成形限界値を予測して熱影響部成形限界値を生成する熱影響部成形限界値生成部と、
入力情報を使用して変形シミュレーションを実行して、熱影響部に含まれる要素のそれぞれのひずみを含む変形情報を出力するシミュレーション実行部と、
熱影響部に含まれる要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみを決定する主ひずみ決定部と、
主ひずみが決定された要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみと、熱影響部成形限界値により規定される熱影響部成形限界線とに基づいて、解析モデルにおける要素のそれぞれが破断するか否かを判定する破断判定部と、
を有することを特徴とする破断判定装置。
(2)要素抽出部は、
2つの鋼材を接合することを規定する接合要素を抽出する接合要素抽出部と、
接合要素と鋼材を形成する要素との接点を中心点とする円環を規定する円環規定部と、
円環に少なくとも一部が含まれる要素を、熱影響部を形成する要素に決定する要素決定部と、
を有する、(1)に記載の破断判定装置。
(3)基準成形限界値生成部は
接合要素と鋼材を形成する要素との接点に隣接する要素の材料特性及び板厚を取得する隣接情報取得部と、
隣接情報取得部によって取得された材料特性から熱影響部の材料特性を推定する材料特性推定部と、
材料特性推定部によって推定された材料特性及び隣接情報取得部によって取得された板厚に応じた基準成形限界値を生成する成形限界値生成部と、
を有する、(2)に記載の破断判定装置。
(4)熱影響部成形限界値生成部は、
熱影響部に含まれる要素の要素サイズを決定する要素サイズ決定部と、
鋼材の引張強度を使用して、決定された要素サイズに応じて基準成形限界値を変更する成形限界値変更部と、
を有する、(1)〜(3)の何れか一つに記載の破断判定装置。
(5)要素サイズ決定部は、
熱影響部に含まれる要素のそれぞれの要素サイズを抽出する要素サイズ抽出部と、
抽出された要素サイズのそれぞれから、熱影響部に含まれる要素の要素サイズを演算する要素サイズ演算部と、
を有する、(4)に記載の破断判定装置。
(6)変形シミュレーションは、鋼材によって形成された車両の衝突変形シミュレーションである、(1)〜(5)の何れか一つに記載の破断判定装置。
(7)前記対象成形限界値生成部は、要素サイズ及び鋼材の引張強度の関数である成形限界値予測式を使用して対象成形限界値を生成し、
成形限界値予測式は、ρはひずみ比であり、MはFEMによるシミュレーションに用いる解析モデルの要素の大きさを示す要素サイズであり、ε1は要素サイズMにおける最大主ひずみであり、ε2は要素サイズMにおける最小主ひずみであるとき、第1係数k1及び第2係数k2により
(8)鋼材のスポット溶接部の周囲に形成された熱影響部に含まれる要素を抽出し、
基準となる要素サイズである基準要素サイズにおける成形限界値となる基準成形限界値を示す基準成形限界値情報に基づいて、熱影響部の材料特性及び板厚に応じた基準成形限界値を生成し、
要素サイズ及び鋼材の引張強度を使用して基準成形限界値を変更し、熱影響部に含まれる要素の要素サイズにおける成形限界値を予測して熱影響部成形限界値を生成し、
鋼材の材料特性及び板厚を含む有限要素法による鋼材の変形シミュレーションのための入力情報を使用して変形シミュレーションを実行して、熱影響部に含まれる要素のそれぞれのひずみを含む変形情報を出力し、
熱影響部に含まれる要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみを決定し、
主ひずみが決定された要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみと、熱影響部成形限界値により規定される熱影響部成形限界線とに基づいて、解析モデルにおける要素のそれぞれが破断するか否かを判定する、ことを含むことを特徴とする破断判定方法。
(9)鋼材のスポット溶接部の周囲に形成された熱影響部に含まれる要素を抽出し、
基準となる要素サイズである基準要素サイズにおける成形限界値となる基準成形限界値を示す基準成形限界値情報に基づいて、熱影響部の材料特性及び板厚に応じた基準成形限界値を生成し、
要素サイズ及び鋼材の引張強度を使用して基準成形限界値を変更し、熱影響部に含まれる要素の要素サイズにおける成形限界値を予測して熱影響部成形限界値を生成し、
鋼材の材料特性及び板厚を含む有限要素法による鋼材の変形シミュレーションのための入力情報を使用して変形シミュレーションを実行して、熱影響部に含まれる要素のそれぞれのひずみを含む変形情報を出力し、
熱影響部に含まれる要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみを決定し、
主ひずみが決定された要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみと、熱影響部成形限界値により規定される熱影響部成形限界線とに基づいて、解析モデルにおける要素のそれぞれが破断するか否かを判定する、処理をコンピュータに実行させることを特徴とする破断判定プログラム。
実施形態に係る破断判定装置は、実測等によって作成された基準要素サイズにおける基準成形限界値情報と、HAZ部(熱影響部)の材料特性及び板厚によって決定される基準成形限界値を、解析モデルにおける要素の大きさである要素サイズと鋼材の引張強度の関数である成形限界値予測式によって変更する。実施形態に係る破断判定装置は、解析モデルにおける要素の大きさである要素サイズと鋼材の引張強度の関数である成形限界値予測式によって変更された熱影響部成形限界値を使用することで、引張強度に応じた対象成形限界値を使用することができる。実施形態に係る破断判定装置は、引張強度に応じた対象成形限界値を使用することができるので、部材に含まれる多くの熱影響部の破断を短時間で予測することができる。以下、実施形態に係る破断判定装置について説明する前に実施形態に係る破断判定装置における破断判定処理の原理を説明する。
図2は、第1実施形態に係る破断判定装置を示す図である。
図3は、破断判定装置1が衝突変形シミュレーションされたHAZ部の要素のそれぞれが破断するか否かを判定する破断判定処理のフローチャートである。図3に示す破断判定処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部20により破断判定装置1の各要素と協働して実行される。
破断判定装置1は、成形限界値予測式によって要素サイズに応じて変更された熱影響部成形限界値を使用してHAZ部が破断したか否かを判定するため、要素サイズに依存せず正確にHAZ部の破断予測を行うことができる。
図8は、第2実施形態に係る破断判定装置を示す図である。
図9は、破断判定装置2が衝突変形シミュレーションされたHAZ部の要素のそれぞれが破断するか否かを判定する破断判定処理のフローチャートである。図9に示す破断判定処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部30により破断判定装置2の各要素と協働して実行される。
破断判定装置1及び2は、車両の衝突変形シミュレーションにおける破断判定処理を実行するが、実施形態に係る破断判定装置は、鋼板をプレス成形時の変形シミュレーション等の他のシミュレーションにおいて破断判定処理を実行してもよい。また、説明した例では、解析モデルの要素サイズが均一な場合を例にして説明されたが、実施形態に係る破断判定装置は、部位によって要素サイズが異なる解析モデルを使用してよい。すなわち、実施形態に係る破断判定装置が使用する要素モデルは、複数の要素サイズを含むものであってもよい。
図11は、実施形態に係る破断判定装置の適用例の一例である金型製造システムを示す図である。
Claims (9)
- 熱影響部を有する鋼材の材料特性及び板厚、並びに有限要素法による前記鋼材の変形シミュレーションに用いる解析モデルにおける要素サイズを示す要素の入力情報と、基準となる要素サイズである基準要素サイズにおける成形限界値となる基準成形限界値を示す基準成形限界値情報と、を記憶する記憶部と、
前記鋼材のスポット溶接部の周囲に形成された熱影響部に含まれる要素を抽出する要素抽出部と、
前記基準成形限界値情報に基づいて、前記熱影響部の材料特性及び板厚に応じた前記基準成形限界値を生成する基準成形限界値生成部と、
前記鋼材の引張強度を使用して前記基準成形限界値を変更し、前記熱影響部に含まれる要素の要素サイズにおける成形限界値を予測して熱影響部成形限界値を生成する熱影響部成形限界値生成部と、
前記入力情報を使用して前記変形シミュレーションを実行して、前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれのひずみを含む変形情報を出力するシミュレーション実行部と、
前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみを決定する主ひずみ決定部と、
前記主ひずみが決定された要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみと、前記熱影響部成形限界値により規定される熱影響部成形限界線とに基づいて、前記解析モデルにおける要素のそれぞれが破断するか否かを判定する破断判定部と、
を有することを特徴とする破断判定装置。 - 前記要素抽出部は、
2つの鋼材を接合することを規定する接合要素を抽出する接合要素抽出部と、
前記接合要素と前記鋼材を形成する要素との接点を中心点とする円環を規定する円環規定部と、
前記円環に少なくとも一部が含まれる要素を、前記熱影響部を形成する要素に決定する要素決定部と、
を有する、請求項1に記載の破断判定装置。 - 前記基準成形限界値生成部は
前記接合要素と前記鋼材を形成する要素との接点に隣接する前記要素の材料特性及び板厚を取得する隣接情報取得部と、
前記隣接情報取得部によって取得された材料特性から前記熱影響部の材料特性を推定する材料特性推定部と、
前記材料特性推定部によって推定された材料特性及び前記隣接情報取得部によって取得された板厚に応じた前記基準成形限界値を生成する成形限界値生成部と、
を有する、請求項2に記載の破断判定装置。 - 熱影響部成形限界値生成部は、
前記熱影響部に含まれる要素の要素サイズを決定する要素サイズ決定部と、
前記要素サイズ及び前記鋼材の引張強度を使用して、前記決定された要素サイズに応じて前記基準成形限界値を変更する成形限界値変更部と、
を有する、請求項1〜3の何れか一項に記載の破断判定装置。 - 前記要素サイズ決定部は、
前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれの要素サイズを抽出する要素サイズ抽出部と、
前記抽出された要素サイズのそれぞれから、前記熱影響部に含まれる要素の要素サイズを演算する要素サイズ演算部と、
を有する、請求項4に記載の破断判定装置。 - 前記変形シミュレーションは、前記鋼材によって形成された車両の衝突変形シミュレーションである、請求項1〜5の何れか一項に記載の破断判定装置。
- 前記対象成形限界値生成部は、前記要素サイズ及び前記鋼材の引張強度の関数である成形限界値予測式を使用して前記対象成形限界値を生成し、
前記成形限界値予測式は、ρはひずみ比であり、MはFEMによるシミュレーションに用いる解析モデルの要素の大きさを示す要素サイズを示す要素サイズであり、ε1は要素サイズMにおける最大主ひずみであり、ε2は要素サイズMにおける最小主ひずみであるとき、第1係数k1及び第2係数k2により
- 鋼材のスポット溶接部の周囲に形成された熱影響部に含まれる要素を抽出し、
基準となる要素サイズである基準要素サイズにおける成形限界値となる基準成形限界値を示す基準成形限界値情報に基づいて、前記熱影響部の材料特性及び板厚に応じた前記基準成形限界値を生成し、
前記要素サイズ及び前記鋼材の引張強度を使用して前記基準成形限界値を変更し、前記熱影響部に含まれる要素の要素サイズにおける成形限界値を予測して熱影響部成形限界値を生成し、
前記鋼材の材料特性及び板厚を含む有限要素法による前記鋼材の変形シミュレーションのための入力情報を使用して前記変形シミュレーションを実行して、前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれのひずみを含む変形情報を出力し、
前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみを決定し、
前記主ひずみが決定された要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみと、前記熱影響部成形限界値により規定される熱影響部成形限界線とに基づいて、前記解析モデルにおける要素のそれぞれが破断するか否かを判定する、
ことを含むことを特徴とする破断判定方法。 - 鋼材のスポット溶接部の周囲に形成された熱影響部に含まれる要素を抽出し、
基準となる要素サイズである基準要素サイズにおける成形限界値となる基準成形限界値を示す基準成形限界値情報に基づいて、前記熱影響部の材料特性及び板厚に応じた前記基準成形限界値を生成し、
前記要素サイズ及び前記鋼材の引張強度を使用して前記基準成形限界値を変更し、前記熱影響部に含まれる要素の要素サイズにおける成形限界値を予測して熱影響部成形限界値を生成し、
前記鋼材の材料特性及び板厚を含む有限要素法による前記鋼材の変形シミュレーションのための入力情報を使用して前記変形シミュレーションを実行して、前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれのひずみを含む変形情報を出力し、
前記熱影響部に含まれる要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみを決定し、
前記主ひずみが決定された要素のそれぞれの最大主ひずみ及び最小主ひずみと、前記熱影響部成形限界値により規定される熱影響部成形限界線とに基づいて、前記解析モデルにおける要素のそれぞれが破断するか否かを判定する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする破断判定プログラム。
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