断裂预测方法、断裂预测装置、记录介质以及断裂判别基准计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术的断裂预测方法是使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测方法，具有：第1工序，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸；第2工序，计算断裂极限力矩作为断裂判别基准，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；以及第3工序，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】断裂预测方法、断裂预测装置、程序、记录介质以及断裂判别基准计算方法
本专利技术涉及断裂预测方法、断裂预测装置、程序、记录介质以及断裂判别基准计算方法。本申请基于2015年2月26日在日本申请的专利申请2015-037121号来主张优选权，并在此引用其内容。
技术介绍
近年，在汽车行业中，能够减少碰撞时的冲击的车体构造的开发成为紧急的课题。在这样的情况下，通过汽车的构造部件来吸收冲击能量是重要的。吸收汽车的碰撞时的冲击能量的主要构成是在以冲压形成等成型出部件后，通过点焊来对部件进行闭截面化后的构造。点焊部需要确保如即使在碰撞时的复杂的变形状态、负载条件下也不容易断裂而能够维持部件的闭截面那样的强度。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国专利第4150383号公报专利文献2：日本国专利第4133956号公报专利文献3：日本国专利第4700559号公报专利文献4：日本国专利第4418384号公报专利文献5：日本国专利第5742685号公报专利文献6：日本国专利第4748131号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题作为测量点焊部的断裂强度的方法，应用剪切接头型、十字接头型的拉伸试验，剪切接头型试验是对主要施加剪切力以至断裂的情况下的强度进行测量的试验，十字接头型试验是对主要施加轴力以至断裂的情况下的强度进行测量的试验，在专利文献1～3中研究出对各自的输入方式下的点焊部的断裂进行预测的方法。然而，不仅仅是这些输入方式，在通过负载有由L字接头型的拉伸试验所能够估量的力矩而以至断裂的断裂方式下的断裂预测也是重要的。在考虑到实际的汽车部件的碰撞时的变形的情况下，产生如下问题：产生复杂的变形，在点焊部不仅负载有剪切力、轴力，还负载有力矩，在单纯地基于剪切接头型、十字接头型的拉伸试验而得到的点焊部的断裂预测方法中，不能够得到充分的预测精度。在专利文献4中记载了关于L字接头的断裂预测的内容。然而，在这种情况下，已经发现以较低强度的高抗拉强度钢(对应日语：ハイテン材)为对象，对于近年的超高抗拉强度钢(拉伸强度980MPa以上)来说，预测精度逊色。另外，已经发现即使在利用有限元法(FEM：FiniteElementMethod)的L字接头的模拟中，即使是相同形状的试验片的模型，根据所使用的母材部的要素(网眼)尺寸，在点焊部产生的弯曲力矩的值发生变化。因此，存在如下问题：根据进行碰撞变形解析的模型的母材部的要素尺寸而判断为断裂的定时不同，预测精度逊色。另外，还可以发现，与对点焊部主要施加剪切力、轴力以至断裂的模型相比，该问题在主要负载力矩以至断裂的模型中变得更加显著。在专利文献5中记载了对点焊接头的断裂进行预测的方法。按照由钢种的机械的特性、化学成分所决定的各材质参数来决定断裂判断值，根据其分布来制作断裂判断值的近似主曲线，对母材部分、HAZ部分、焊点部分的断裂进行预测，但是，具有如下问题：如上述所示，具有即使是相同材质、相同形状的模型，根据所使用的母材部的要素尺寸，在各要素产生发生的应变、应力也发生变化，因此，根据进行碰撞变形解析的模型的母材部的要素尺寸而判断为断裂的定时不同，预测精度逊色。在专利文献6中公开了如下方法：根据决定母材部的要素尺寸的要素尺寸参数的值，求出点焊部周围的母材或者热影响部的断裂应变。在这种情况下，存在如下问题：需要使用特定的材质、板厚的模型来决定要素尺寸参数与断裂应变的关系，只能够应用到与决定该关系的模型相同的材质、相同的板厚的模型的断裂预测，因此，不能够对任意的材质、板厚进行断裂预测。另外，相关的技术仅仅是决定点焊部周围的包括热影响部的母材部分的断裂应变，并不会对作为接合部的点焊部的断裂直接进行预测。本专利技术鉴于上述的各种问题而作出，其目的在于提供一种断裂预测方法、断裂预测装置、程序、记录介质以及断裂判别基准计算方法，在使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂(尤其是对接合部施加力矩而产生的断裂)、例如汽车的碰撞变形解析中的来自点焊部的断裂进行预测时，能够不依赖于母材部的要素尺寸而稳定地得到较高的断裂预测精度。用于解决问题的手段本专利技术为了解决上述问题且达到相关的目的，采用以下的方式。(1)本专利技术的一方式涉及的断裂预测方法是使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测方法，具有：第1工序，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸；第2工序，计算断裂极限力矩作为断裂判别基准，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；以及第3工序，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。(2)本专利技术的一方式涉及的断裂预测装置是使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测的装置，具备：参数取得单元，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸；存储单元，存储断裂极限力矩，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；断裂判别基准计算单元，从上述存储单元读出上述函数，将通过上述参数取得单元取得的上述母材部的要素尺寸输入到上述函数，由此将上述断裂极限力矩作为断裂判别基准进行计算；以及断裂判别单元，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。(3)本专利技术的一方式涉及的程序是用于使计算机执行使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测的处理的程序，使计算机执行以下处理：第1处理，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸；第2处理，计算断裂极限力矩作为断裂判别基准，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；以及第3处理，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。(4)本专利技术的一方式涉及的记录介质是记录了上述(3)所述的程序的计算机可读取的记录介质。(5)本专利技术的一方式涉及的断裂判别基准计算方法是对使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测时所使用的断裂判别基准进行计算的方法，具有：第1工序，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸；以及第2工序，计算断裂极限力矩作为断裂判别基准，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义。专利技术效果根据上述方式，在使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂(尤其是对接合部施加力矩而产生的断裂)进行预测时，能够不依赖于母材部的要素尺寸而稳定地取得较高的精度。由此，例如在计算机上进行汽车的碰撞变形解析的情况下，能够准确地进行点焊的断裂预测，因此，能够在计算机上准确地进行防止碰撞时的断裂的部件设计。其结果是，能够省略在实际的汽车中的碰撞试验或者大幅地削减碰撞试验的次数，能够有助于大幅的成本削减、开发周期的缩短。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断裂预测方法，是使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测的方法，其特征在于，具有：第1工序，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸的第1工序；第2工序，计算断裂极限力矩作为断裂判别基准，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；以及第3工序，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.26 JP 2015-0371211.一种断裂预测方法，是使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测的方法，其特征在于，具有：第1工序，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸的第1工序；第2工序，计算断裂极限力矩作为断裂判别基准，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；以及第3工序，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。2.如权利要求1所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述第1工序中，在上述要素模型中所设定的上述参数之中，一起取得上述母材部的要素尺寸和上述解析对象物的拉伸强度，在上述第2工序中，根据上述拉伸强度，使在上述断裂极限力矩的计算中所使用的上述函数变化。3.如权利要求2所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述拉伸强度为980MPa以上的情况下，在上述第2工序中，使用(1)式作为上述函数来计算上述断裂极限力矩，其中，Mf＝Me·F(Me，t，D，W，L，e)…(1)，在此，Mf：断裂极限力矩(单位是N·mm)，Me：修正弹性弯曲力矩(单位是N·mm)，F(Me，t，D，W，L，e)：修正项，t：解析对象物的板厚(单位是mm)，D：接合部为点焊部的情况下的熔核直径(单位是mm)，W：由点焊部承受载荷的有效宽度(单位是mm)，L：臂长(单位是mm)，e：母材部的要素尺寸(单位是mm)。4.如权利要求3所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述(1)式中，上述修正弹性弯曲力矩Me由(2)式定义，上述修正项F(Me，t，D，W，L，e)由(3)式定义，其中，Me＝(el/L)·(E·D·t3)/12…(2)，在此，el：解析对象物的总伸长率(单位是ε)，E：解析对象物的杨氏模量(单位是MPa)，F(Me，t，D，W，L，e)＝f(Me)·f(t)·f(D)·f(W)·f(L)·f(e)…(3)，在此，f(Me)：修正弹性弯曲力矩Me的修正项，f(t)：板厚t的修正项，f(D)：熔核直径D的修正项，f(W)：有效宽度W的修正项，f(L)：臂长L的修正项，f(e)：母材部的要素尺寸e的修正项。5.如权利要求4所述的断裂预测方法，其特征在于，f(Me)、f(t)、f(D)、f(W)、f(L)以及f(e)是通过在使用L字接头型的试验片制作出的有限元法模型中，以将由实验确认出的断裂载荷负载到试验片端部而得到的、施加到点焊部的力矩与使用上述(1)式计算出的上述断裂极限力矩Mf的误差成为最小的方式根据多元回归所决定出的式。6.如权利要求2所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述拉伸强度小于980MPa的情况下，在上述第2工序中，使用(4)式作为上述函数来计算出上述断裂极限力矩，其中，Mf＝Mp·F(Mp，t，D，W，el，e)…(4)，在此，Mf：断裂极限力矩(单位是N·mm)，Mp：全塑性弯曲力矩(单位是N·mm)，F(Mp，t，D，W，el，e)：修正项，t：解析对象物的板厚(单位是mm)，D：接合部为点焊部的情况下的熔核直径(单位是mm)，W：由点焊部承受载荷的有效宽度(单位是mm)，el：解析对象物的总伸长率(单位是ε)，e：母材部的要素尺寸(单位是mm)。7.如权利要求6所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述(4)式中，上述全塑性弯曲力矩Mp由(5)式定义，上述修正项F(Mp，t，D，W，el，e)由(6)式定义，其中，Mp＝(TS·W·t2)/4…(5)，在此，TS：解析对象物的拉伸强度(单位是MPa)，F(Mp，t，D，W，el，e)＝f(Mp)·f(t)·f(D)·f(W)·f(el)·f(e)…(6)，在此，f(Mp)：全塑性弯曲力矩Mp的修正项，f(t)：板厚t的修正项，f(D)：熔核直径D的修正项，f(W)：有效宽度W的修正项，f(el)：总伸长率el的修正项，f(e)：母材部的要素尺寸e的修正项。8.如权利要求7所述的断裂预测方法，其特征在于，f(Mp)、f(t)、f(D)、f(W)、f(el)以及f(e)是通过在使用L字接头型的试验片制作出的有限元法模型中，以将由实验确认出的断裂载荷负载到试验片端部而得到的、施加到点焊部的力矩与使用上述(4)式计算出的上述断裂极限力矩Mf的误差成为最小的方式根据多元回归所决定出的式。9.如权利要求1～8中任一项所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述第3工序中，在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的上述力矩M1与上述断裂极限力矩Mf的关系满足(9)式的情况下，将表示有断裂的结果作为上述断裂预测结果输出，其中，M1/Mf≥1…(9)。10.如权利要求1～9中任一项所述的断裂预测方法，其特征在于，在上述第3工序中，在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的轴力为压缩轴力的情况下，将表示无断裂的结果作为上述断裂预测结果强制输出。11.一种断裂预测装置，是使用有限元法对由相互接合的一对部件构成的解析对象物中的接合部的断裂进行预测的装置，其特征在于，具备：参数取得单元，在上述解析对象物的要素模型中所设定的参数之中，至少取得母材部的要素尺寸；存储单元，存储断裂极限力矩，该断裂极限力矩由包括上述母材部的要素尺寸作为变量之一的函数所定义；断裂判别基准计算单元，从上述存储单元读出上述函数，将通过上述参数取得单元取得的上述母材部的要素尺寸输入到上述函数，由此将上述断裂极限力矩作为断裂判别基准进行计算；以及断裂判别单元，判别在上述解析对象物的要素模型的变形解析中施加到上述接合部的力矩是否超过了上述断裂极限力矩，并将该判别结果作为上述接合部的断裂预测结果输出。12.如权利要求11所述的断裂预测装置，其特征在于，上述参数取得单元在上述要素模型中所设定的上述参数之中，一起取得上述母材部的要素尺寸和上述解析对象物的拉伸强度，上述存储单元存储多个与上述拉伸强度对应的上述函数，上述断裂判别基准计算单元从上述存储单元读出与通过上述参数取得单元取得的上述拉伸强度对应的上述函数，计算上述断裂极限力矩。13.如权利要求12所述的断裂预测装置，其特征在于，在上述拉伸强度为980MPa以上的情况下，上述断裂判别基准计算单元从上述存储单元读出由(1)式表示的上述函数，计算上述断裂极限力矩，其中，Mf＝Me·F(Me，t，D，W，L，e)…(1)，在此，Mf：断裂极限力矩(单位是N·mm)，Me：修正弹性弯曲力矩(单位是N·mm)，F(Me，t，D，W，L，e)：修正项，t：解析对象物的板厚(单位是mm)，D：接合部为点焊部的情况下的熔核直径(单位是mm)，W：由点焊部承受载荷的有效宽度(单位是mm)，L：臂长(单位是mm)，e：母材部的要素尺寸(单位是mm)。14.如权利要求13所述的断裂预测装置，其特征在于，在上述(1)式中，上述修正弹性弯曲力矩Me由(2)式定义，上述修正项F(Me，t，D，W，L，e)由(3)式定义，其中，Me＝(el/L)·(E·D·t3)/12…(2)，在此，el：解析对象物的总伸长率(单位是ε)，E：解析对象物的杨氏模量(单位是MPa)，F(Me，t，D，W，L，e)＝f(Me)·f(t)·f(D)·f(W)·f(L)·f(e)…(3)，在此，f(Me)：修正弹性弯曲力矩Me的修正项，f(t)：板厚t的修正项，f(D)：熔核直径D的修正项，f(W)：有效宽度W的修正项，f(L)：臂长L的修正项，f(e)：母材部的要素尺寸e的修正项。15.如权利要求14所述的断裂预测装置，其特征在于，f(Me)、f(t)、f(D)、f(W)、f(L)以及f(e)是通过在使用L字接头型的试验片制作出的有限元法模型中，以将由实验确认出的断裂载荷负载到试验片端部而得到的、施加到点焊部的力矩与使用上述(1)式计算出的上述断裂极限力矩Mf的误差成为最小的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：相藤孝博，忍田良之，常见祐介，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP