斷裂判定裝置、斷裂判定程序和斷裂判定方法制造方法及圖紙

提供一種能夠預(yù)測(cè)超高強(qiáng)度的鋼材的斷裂的斷裂判定裝置。一種斷裂判定裝置(1)，具有：基準(zhǔn)成形極限值生成部(22)，其基于基準(zhǔn)成形極限值信息來(lái)生成作為成為基準(zhǔn)的單元尺寸的基準(zhǔn)單元尺寸下的基準(zhǔn)成形極限值；對(duì)象成形極限值生成部(23)，其使用鋼材的抗拉強(qiáng)度，來(lái)變更基準(zhǔn)成形極限值，預(yù)測(cè)單元尺寸下的成形極限值，從而生成對(duì)象成形極限值；模擬執(zhí)行部(24)，其使用輸入信息來(lái)執(zhí)行變形模擬，輸出包含各單元的應(yīng)變的變形信息；主應(yīng)變確定部(25)，其確定變形信息中所包含的各單元的最大主應(yīng)變以及最小主應(yīng)變；以及，斷裂判定部(26)，其基于所確定的各單元的最大主應(yīng)變以及最小主應(yīng)變和對(duì)象成形極限值，來(lái)判定解析模型中的各單元是否斷裂。

Fracture Judgment Device, Fracture Judgment Procedure and Fracture Judgment Method

A fracture determination device for predicting the fracture of ultra-high strength steel is provided. A fracture determination device (1) has: a reference forming limit value generating unit (22), which generates a reference forming limit value based on the reference forming limit value information under the reference unit size as the reference unit size; and an object forming limit value generating unit (23), which uses the tensile strength of steel to change the reference forming limit value and to predict the forming limit value under the unit size. The simulation execution unit (24) uses input information to perform deformation simulation and outputs deformation information containing strains of each element; the principal strain determination unit (25) determines the maximum principal strain and the minimum principal strain of each element contained in the deformation information; and the fracture determination unit (26), which is based on the maximum principal strain of each element determined. The minimum principal strain and the forming limit of the object are used to determine whether the elements in the analytical model are broken or not.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】斷裂判定裝置、斷裂判定程序和斷裂判定方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及斷裂判定裝置、斷裂判定程序和斷裂判定方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，從碰撞安全性及輕量化的要求出發(fā)，高強(qiáng)度鋼板向汽車(chē)車(chē)體的應(yīng)用正在快速發(fā)展。汽車(chē)車(chē)體所使用的高強(qiáng)度鋼板，通過(guò)不增加板厚而提高碰撞時(shí)的反作用力，能夠提高吸收能。然而，隨著鋼板的高強(qiáng)度化，鋼板的延展性降低，由此在沖壓成形時(shí)以及汽車(chē)等車(chē)輛碰撞變形時(shí)，有可能鋼板斷裂。為了判定沖壓成形時(shí)以及碰撞變形時(shí)的鋼板的狀態(tài)，而進(jìn)行基于有限元法(FiniteElementMethod：FEM)的成形模擬以及碰撞變形模擬，對(duì)這些模擬中的高精度的斷裂判定的需求不斷提高。已知：為了評(píng)價(jià)成形性評(píng)價(jià)時(shí)、碰撞性能評(píng)價(jià)時(shí)的針對(duì)斷裂的富余度，而使用利用最大主應(yīng)變與最小主應(yīng)變的關(guān)系來(lái)給出斷裂極限的成形極限線(xiàn)圖(FLD：FormingLimitDiagram)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2)。將通過(guò)基于FEM模擬沖壓成形以及碰撞變形而取得的單元的最大主應(yīng)變以及最小主應(yīng)變與成形極限線(xiàn)圖所示的成形極限線(xiàn)進(jìn)行比較，來(lái)判定單元的每一個(gè)是否斷裂。然而，通過(guò)基于FEM的模擬而取得的應(yīng)變，依賴(lài)于作為模擬的解析條件之一的解析模型的單元尺寸(計(jì)量長(zhǎng)度(gaugelongth)、網(wǎng)格尺寸)，因此存在斷裂判定結(jié)果根據(jù)單元尺寸的大小而不同的問(wèn)題。因此，已知：在利用FEM進(jìn)行沖壓成形模擬時(shí)，根據(jù)單元尺寸來(lái)運(yùn)算斷裂極限應(yīng)變，使用運(yùn)算出的斷裂極限應(yīng)變來(lái)判定單元是否斷裂(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的斷裂判定方法，在對(duì)抗拉強(qiáng)度270MPa級(jí)鋼板及440MPa級(jí)鋼板等強(qiáng)度較低的鋼板進(jìn)行沖壓成形時(shí)，能夠預(yù)測(cè)與單元尺寸相應(yīng)的鋼板的斷裂。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2000-107818號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2009-61477號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2011-147949號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了一種被稱(chēng)為超高強(qiáng)度的抗拉強(qiáng)度為980MPa以上的超高強(qiáng)度鋼板。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的斷裂判定方法中，對(duì)于抗拉強(qiáng)度270MPa級(jí)鋼板及440MPa級(jí)鋼板等強(qiáng)度較低的鋼材，能夠適當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)與單元尺寸相應(yīng)的斷裂，但對(duì)于抗拉強(qiáng)度980MPa以上的超高強(qiáng)度鋼材，不能夠適當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)與單元尺寸相應(yīng)的斷裂。因此，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供能夠適當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)也包括抗拉強(qiáng)度980MPa以上的超高強(qiáng)度鋼在內(nèi)的鋼材的與單元尺寸相應(yīng)的斷裂的斷裂判定裝置。用于解決這樣的課題的本專(zhuān)利技術(shù)，其主旨是以下所記載的斷裂判定裝置、斷裂判定程序、以及斷裂判定方法。(1)一種斷裂判定裝置，其特征在于，具有：存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)單元的輸入信息、和基準(zhǔn)成形極限值信息，所述單元的輸入信息表示鋼材的材料特性和板厚以及在基于有限元法的鋼材的變形模擬中使用的解析模型中的單元尺寸，所述基準(zhǔn)成形極限值信息表示基準(zhǔn)成形極限值，所述基準(zhǔn)成形極限值表示基準(zhǔn)單元尺寸下的成形極限值，所述基準(zhǔn)單元尺寸是成為基準(zhǔn)的單元尺寸；基準(zhǔn)成形極限值生成部，其基于基準(zhǔn)成形極限值信息來(lái)生成與輸入信息中所包含的材料特性和板厚相應(yīng)的基準(zhǔn)成形極限值；對(duì)象成形極限值生成部，其使用鋼材的抗拉強(qiáng)度來(lái)變更基準(zhǔn)成形極限值，預(yù)測(cè)單元尺寸下的成形極限值，從而生成對(duì)象成形極限值；模擬執(zhí)行部，其使用輸入信息來(lái)執(zhí)行變形模擬，從而輸出包含各單元的應(yīng)變的變形信息；主應(yīng)變確定部，其確定變形信息中所包含的各單元的主應(yīng)變；和斷裂判定部，其基于主應(yīng)變已被確定的各單元的最大主應(yīng)變和最小主應(yīng)變、以及由對(duì)象成形極限值規(guī)定的對(duì)象成形極限線(xiàn)，來(lái)判定解析模型中的各單元是否斷裂。(2)根據(jù)(1)所述的斷裂判定裝置，對(duì)象成形極限值生成部使用單元尺寸和由鋼材的抗拉強(qiáng)度得到的第1系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)成形極限值。(3)根據(jù)(2)所述的斷裂判定裝置，對(duì)象成形極限值生成部使用第1系數(shù)、第2系數(shù)、和單元尺寸來(lái)預(yù)測(cè)單元尺寸下的最大主應(yīng)變，所述第2系數(shù)包含基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變以及第1系數(shù)。(4)根據(jù)(3)所述的斷裂判定裝置，第2系數(shù)是基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變以及第1系數(shù)的函數(shù)。(5)根據(jù)(4)所述的斷裂判定裝置，第2系數(shù)與基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變除以第1系數(shù)所得到的值的對(duì)數(shù)成比例。(6)根據(jù)(2)～(5)的任一項(xiàng)所述的斷裂判定裝置，對(duì)象成形極限值生成部使用第1系數(shù)與以第2系數(shù)為指數(shù)且以單元尺寸為底的冪運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果的積來(lái)預(yù)測(cè)單元尺寸下的最大主應(yīng)變。(7)根據(jù)(1)所述的斷裂判定裝置，對(duì)象成形極限值生成部使用單元尺寸和由鋼材的抗拉強(qiáng)度得到的第2系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)成形極限值。(8)根據(jù)(7)所述的斷裂判定裝置，第2系數(shù)是基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變以及第1系數(shù)的函數(shù)。(9)根據(jù)(8)所述的斷裂判定裝置，第2系數(shù)與基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變除以第1系數(shù)所得到的值的對(duì)數(shù)成比例。(10)根據(jù)(1)所述的斷裂判定裝置，對(duì)象成形極限值生成部使用成形極限值預(yù)測(cè)式來(lái)生成對(duì)象成形極限值，所述成形極限值預(yù)測(cè)式是單元尺寸以及鋼材的抗拉強(qiáng)度的函數(shù)，在ρ為應(yīng)變比，M為表示在基于FEM的模擬中使用的解析模型的單元的大小的單元尺寸，ε1為單元尺寸M下的最大主應(yīng)變，ε2為單元尺寸M下的最小主應(yīng)變時(shí)，成形極限值預(yù)測(cè)式由第1系數(shù)k1和第2系數(shù)k2用下述式：ε1＝k1·M-k2ε2＝ρε1表示，第1系數(shù)k1由鋼板的材料的抗拉強(qiáng)度TS、以及系數(shù)γ和δ用下述式：k1＝γTS+δ表示，第2系數(shù)k2由基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變?chǔ)?B以及系數(shù)η用下述式：k2＝-In(ε1B/(γTS+δ))/η＝-In(ε1B/k1)/η表示。(11)根據(jù)(1)～(10)的任一項(xiàng)所述的斷裂判定裝置，在確定出的單元的最大主應(yīng)變以及最小主應(yīng)變超過(guò)由對(duì)象成形極限線(xiàn)給出的閾值時(shí)，斷裂判定部判定為單元斷裂。(12)根據(jù)(1)～(10)的任一項(xiàng)所述的斷裂判定裝置，還具有：對(duì)象成形極限應(yīng)力生成部，其變更對(duì)象成形極限值來(lái)生成對(duì)象成形極限應(yīng)力；和應(yīng)變應(yīng)力轉(zhuǎn)換部，其將確定出的各單元的最大主應(yīng)變以及最小主應(yīng)變轉(zhuǎn)換成為最大主應(yīng)力以及最小主應(yīng)力，在轉(zhuǎn)換成的單元的最大主應(yīng)力以及最小主應(yīng)力超過(guò)對(duì)象成形極限應(yīng)力時(shí)，斷裂判定部判定為單元斷裂。(13)根據(jù)(1)～(12)的任一項(xiàng)所述的斷裂判定裝置，變形模擬是采用鋼材來(lái)形成的車(chē)輛的碰撞變形模擬。(14)一種斷裂判定方法，其特征在于，包括：基于基準(zhǔn)成形極限值信息，來(lái)生成與單元的輸入信息中所包含的鋼材的材料特性和板厚相應(yīng)的基準(zhǔn)成形極限值，所述基準(zhǔn)成形極限值信息表示與基準(zhǔn)單元尺寸下的成形極限線(xiàn)對(duì)應(yīng)的成形極限值，所述基準(zhǔn)單元尺寸表示成為基準(zhǔn)的單元尺寸，所述單元的輸入信息表示在基于有限元法的鋼材的變形模擬中使用的解析模型中的單元尺寸；使用單元尺寸和鋼材的抗拉強(qiáng)度來(lái)變更基準(zhǔn)成形極限值，預(yù)測(cè)單元尺寸下的成形極限值，從而生成對(duì)象成形極限值；使用輸入信息來(lái)執(zhí)行變形模擬，從而輸出包含各單元的應(yīng)變的變形信息；確定變形信息中所包含的各單元的最大主應(yīng)變和最小主應(yīng)變；基于主應(yīng)變已被確定的各單元的最大主應(yīng)變和最小主應(yīng)變、以及由對(duì)象成形極限值規(guī)定的對(duì)象成形極限線(xiàn)，來(lái)判定解析模型中的各單元是否斷裂。(15)一種斷裂判定程序，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下處理：基于基準(zhǔn)成形極限值信息，來(lái)生成與單元的輸入信息中所包含的鋼材的材料特性和板厚相應(yīng)的基準(zhǔn)成形極限值，所述基準(zhǔn)成形極限值信息表示與基準(zhǔn)單元尺寸下的成形極限本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種斷裂判定裝置，其特征在于，具有：存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)單元的輸入信息、和基準(zhǔn)成形極限值信息，所述單元的輸入信息表示鋼材的材料特性和板厚以及在基于有限元法的所述鋼材的變形模擬中使用的解析模型中的單元尺寸，所述基準(zhǔn)成形極限值信息表示基準(zhǔn)成形極限值，所述基準(zhǔn)成形極限值表示基準(zhǔn)單元尺寸下的成形極限值，所述基準(zhǔn)單元尺寸是成為基準(zhǔn)的所述單元尺寸；基準(zhǔn)成形極限值生成部，其基于所述基準(zhǔn)成形極限值信息來(lái)生成與所述輸入信息中所包含的所述材料特性和所述板厚相應(yīng)的所述基準(zhǔn)成形極限值；對(duì)象成形極限值生成部，其使用所述鋼材的抗拉強(qiáng)度來(lái)變更所述基準(zhǔn)成形極限值，預(yù)測(cè)所述單元尺寸下的成形極限值，從而生成對(duì)象成形極限值；模擬執(zhí)行部，其使用所述輸入信息來(lái)執(zhí)行所述變形模擬，從而輸出包含各單元的應(yīng)變的變形信息；主應(yīng)變確定部，其確定所述變形信息中所包含的各單元的主應(yīng)變；和斷裂判定部，其基于所述主應(yīng)變已被確定的各單元的最大主應(yīng)變和最小主應(yīng)變、以及由所述對(duì)象成形極限值規(guī)定的對(duì)象成形極限線(xiàn)，來(lái)判定所述解析模型中的各單元是否斷裂。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2016.10.05 JP 2016-1974331.一種斷裂判定裝置，其特征在于，具有：存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)單元的輸入信息、和基準(zhǔn)成形極限值信息，所述單元的輸入信息表示鋼材的材料特性和板厚以及在基于有限元法的所述鋼材的變形模擬中使用的解析模型中的單元尺寸，所述基準(zhǔn)成形極限值信息表示基準(zhǔn)成形極限值，所述基準(zhǔn)成形極限值表示基準(zhǔn)單元尺寸下的成形極限值，所述基準(zhǔn)單元尺寸是成為基準(zhǔn)的所述單元尺寸；基準(zhǔn)成形極限值生成部，其基于所述基準(zhǔn)成形極限值信息來(lái)生成與所述輸入信息中所包含的所述材料特性和所述板厚相應(yīng)的所述基準(zhǔn)成形極限值；對(duì)象成形極限值生成部，其使用所述鋼材的抗拉強(qiáng)度來(lái)變更所述基準(zhǔn)成形極限值，預(yù)測(cè)所述單元尺寸下的成形極限值，從而生成對(duì)象成形極限值；模擬執(zhí)行部，其使用所述輸入信息來(lái)執(zhí)行所述變形模擬，從而輸出包含各單元的應(yīng)變的變形信息；主應(yīng)變確定部，其確定所述變形信息中所包含的各單元的主應(yīng)變；和斷裂判定部，其基于所述主應(yīng)變已被確定的各單元的最大主應(yīng)變和最小主應(yīng)變、以及由所述對(duì)象成形極限值規(guī)定的對(duì)象成形極限線(xiàn)，來(lái)判定所述解析模型中的各單元是否斷裂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷裂判定裝置，所述對(duì)象成形極限值生成部使用所述單元尺寸和由所述鋼材的抗拉強(qiáng)度得到的第1系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)所述成形極限值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷裂判定裝置，所述對(duì)象成形極限值生成部使用所述第1系數(shù)、第2系數(shù)、和所述單元尺寸來(lái)預(yù)測(cè)所述單元尺寸下的最大主應(yīng)變，所述第2系數(shù)包含所述基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變以及所述第1系數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷裂判定裝置，所述第2系數(shù)是所述基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變以及所述第1系數(shù)的函數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷裂判定裝置，所述第2系數(shù)與所述基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變除以所述第1系數(shù)所得到的值的對(duì)數(shù)成比例。6.根據(jù)權(quán)利要求2～5的任一項(xiàng)所述的斷裂判定裝置，所述對(duì)象成形極限值生成部使用所述第1系數(shù)與以所述第2系數(shù)為指數(shù)且以所述單元尺寸為底的冪運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果的積來(lái)預(yù)測(cè)所述單元尺寸下的最大主應(yīng)變。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷裂判定裝置，所述對(duì)象成形極限值生成部使用所述單元尺寸和由所述鋼材的抗拉強(qiáng)度得到的第2系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)所述成形極限值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的斷裂判定裝置，所述第2系數(shù)是所述基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變以及所述第1系數(shù)的函數(shù)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的斷裂判定裝置，所述第2系數(shù)與所述基準(zhǔn)單元尺寸下的最大主應(yīng)變除以所述第1系數(shù)所得到的值的對(duì)數(shù)成比例。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷裂判定裝置，所述對(duì)象成形極限值生成部使用成形極限值預(yù)測(cè)式來(lái)生成所述對(duì)象成形極限值，所述成形極限值預(yù)測(cè)式是所述單元尺寸以及所述鋼材的抗拉強(qiáng)度的函數(shù)，在ρ為應(yīng)變比，M為表示在基于FEM的模擬中使用的解析模型的單元的大小的單元尺寸，ε1為單元尺寸M下的最大主應(yīng)變，ε2為單元尺寸M下的最小主...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：相藤孝博，新田淳，綛田良之，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：新日鐵住金株式會(huì)社，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本,JP