断裂判定装置、断裂判定程序及其方法制造方法及图纸

断裂判定装置(1)具有：提取在钢材的点焊部的周围形成的热影响区所包含的单元的单元提取部(22)；基于基准成形极限值信息来生成与热影响区的材料特性以及板厚相应的基准成形极限值的基准成形极限值生成部(23)；使用单元尺寸以及钢材的抗拉强度变更基准成形极限值来预测单元尺寸的成形极限值而生成热影响区成形极限值的热影响区成形极限值生成部(24)；使用输入信息来执行变形SIM而输出包括各单元的最大主应变和最小主应变的变形信息的模拟执行部(25)；确定变形信息所包含的各单元的最大主应变和最小主应变的主应变确定部(26)；以及基于已确定的各单元的最大主应变和最小主应变以及热影响区成形极限值来判定通过变形SIM运算出的各单元是否断裂的断裂判定部(27)。

Fracture Judgment Device, Fracture Judgment Procedure and Method

The fracture determination device (1) has: a unit extraction unit (22) which extracts the unit contained in the heat affected zone formed around the spot weld of steel; a reference forming limit value generation unit (23) which generates the material characteristics of the heat affected zone and the reference forming limit value corresponding to the sheet thickness based on the reference forming limit value information; and a reference forming unit which uses the unit size and the change of the tensile strength of steel. The forming limit generating unit (24) of heat-affected zone (HAZ) is generated by predicting the forming limit value of element size by using the limit value; the simulation executing unit (25) which uses input information to perform deformation SIM and outputs deformation information including maximum principal strain and minimum principal strain of each element; and the principal part of maximum principal strain and minimum principal strain of each element contained in the deformation information is determined. The strain determination section (26) and the fracture determination section (27) for determining whether each element is fractured by deformation SIM calculation based on the maximum principal strain and minimum principal strain of each element determined and the forming limit value of heat affected zone.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】断裂判定装置、断裂判定程序及其方法
本专利技术涉及断裂判定装置、断裂判定程序及其方法。
技术介绍
近年来，由于对碰撞安全性以及轻量化的需求，高强度钢板在汽车车身上的应用正在不断地迅速发展。在汽车车身上使用的高强度钢板不增加板厚就能提高碰撞时的吸收能量，并且提高了破坏强度。然而，伴随着钢板的高强度化，钢板的延展性降低，由此在冲压成形时以及汽车等车辆的碰撞变形时，钢板有可能断裂。为了判定冲压成形时以及碰撞变形时的钢板的状态，通过有限元法(FiniteElementMethod，FEM)来进行高精度的碰撞变形模拟以及断裂判定的需求不断提高。另外，作为汽车等车辆装配工序中的钢板的接合方法，使用了点焊。对于通过点焊装配而成的部件而言，已知在点焊部的周围形成也被称作HAZ(Heataffectedzone)区的热影响区。有时HAZ区的强度会因基于点焊的加热的影响而降低。若HAZ区的强度降低，则在碰撞变形时应变集中，有时从HAZ区产生断裂。因此，需要高精度地预测碰撞变形时的HAZ区的断裂，由此能够提高汽车的碰撞变形模拟的精度。例如，专利文献1记载有如下技术：基于表示根据HAZ区的机械特性以及化学成分等计算的材料参数与应变的关系的主曲线(mastercurve)，来预测HAZ区的断裂。在专利文献1所记载的技术中，对于由未计算断裂应变的钢种构成的部件，即便不执行断裂判定值计算工序也能够高精度地预测断裂判定值。然而，在使用了FEM的碰撞变形模拟中，在预测HAZ区的断裂的情况下，HAZ区的应变根据单元尺寸而不同，因此存在判定为HAZ区断裂的时机根据单元尺寸而不同的问题。为了解决这样的问题，已知有如下技术：按各单元尺寸制成解析模型，运算各个模型的断裂应变，根据规定单元尺寸的参数与断裂应变的关系来预测HAZ区的断裂(例如参照专利文献2)。专利文献2所记载的技术，通过根据规定单元尺寸的参数与断裂应变的关系求出单元尺寸参数的值，不论单元尺寸如何都能够高精度地运算HAZ区的断裂应变。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-132902号公报专利文献2：日本特开2008-107322号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在专利文献2所记载的技术中，在进行没有运算断裂应变的钢种的断裂预测时，需要在进行断裂预测前进行运算断裂判定值的处理，因此不容易应用于汽车等车辆的碰撞变形模拟。运算断裂判定值的处理需要大量劳动，从而不可能对汽车等车辆的通常多达几千个打点的所有点焊打点确定断裂判定值。因此，本专利技术的目的在于提供一种断裂判定装置，其在当汽车等车辆那样的包括大量热影响区的部件发生碰撞变形时使用FEM的变形模拟中，不论单元尺寸如何都能够适当地预测热影响区的断裂。用于解决课题的技术方案用于解决这样的课题的本专利技术，以以下所记载的断裂判定装置、断裂判定程序、以及断裂判定方法为要旨。(1)一种断裂判定装置，其特征在于，具有：存储部，其存储单元的输入信息和基准成形极限值信息，单元的输入信息表示具有热影响区的钢材的材料特性和板厚以及在基于有限元法的钢材的变形模拟中使用的解析模型中的单元尺寸，基准成形极限值信息表示成为基准单元尺寸的成形极限值的基准成形极限值，基准单元尺寸是成为基准的单元尺寸；单元提取部，其提取在钢材的点焊部的周围形成的热影响区所包含的单元；基准成形极限值生成部，其基于基准成形极限值信息，生成与热影响区的材料特性以及板厚相应的基准成形极限值；热影响区成形极限值生成部，其使用钢材的抗拉强度来变更基准成形极限值，预测热影响区所包含的单元的单元尺寸的成形极限值而生成热影响区成形极限值；模拟执行部，其使用输入信息来执行变形模拟，输出变形信息，变形信息包括热影响区所包含的各单元的应变；主应变确定部，其确定热影响区所包含的各单元的最大主应变和最小主应变；以及断裂判定部，其基于主应变已被确定的各单元的最大主应变和最小主应变、以及由热影响区成形极限值规定的热影响区成形极限线，判定解析模型中的各单元是否断裂。(2)根据(1)所述的断裂判定装置，单元提取部具有：接合单元提取部，其提取接合单元，接合单元是规定将两个钢材接合的单元；圆环规定部，其规定以接合单元和形成钢材的单元的触点为中心点的圆环；以及单元确定部，其将至少一部分包含于圆环的单元确定为形成热影响区的单元。(3)根据(2)所述的断裂判定装置，基准成形极限值生成部具有：相邻信息获取部，其获取与接合单元和形成钢材的单元的触点相邻的单元的材料特性以及板厚；材料特性推断部，其根据由相邻信息获取部获取的材料特性来推断热影响区的材料特性；以及成形极限值生成部，其生成与由材料特性推断部推断的材料特性以及由相邻信息获取部获取的板厚相应的基准成形极限值。(4)根据(1)～(3)中任一项所述的断裂判定装置，热影响区成形极限值生成部具有：单元尺寸确定部，其确定热影响区所包含的单元的单元尺寸；和成形极限值变更部，其使用钢材的抗拉强度，与所确定出的单元尺寸相应地变更基准成形极限值。(5)根据(4)所述的断裂判定装置，单元尺寸确定部具有：单元尺寸提取部，其提取热影响区所包含的各单元的单元尺寸；和单元尺寸运算部，其根据所提取出的各单元尺寸，运算热影响区所包含的单元的单元尺寸。(6)根据(1)～(5)中任一项所述的断裂判定装置，变形模拟是由钢材形成的车辆的碰撞变形模拟。(7)根据(1)所述的断裂判定装置，所述对象成形极限值生成部使用成形极限值预测公式来生成对象成形极限值，成形极限值预测公式是单元尺寸以及钢材的抗拉强度的函数，成形极限值预测公式，在ρ表示应变比、M表示单元尺寸、ε1表示单元尺寸M的最大主应变、ε2表示单元尺寸M的最小主应变时，通过以下的第一系数k1以及第二系数k2用式1来表示，其中，单元尺寸表示在基于FEM的模拟中使用的解析模型的单元的大小，式1：ε1＝k1·M-k2ε2＝ρε1第一系数k1由钢板的材料的抗拉强度TS以及系数γ和δ用式2来表示，式2：k1＝γTS+δ第二系数k2由基准单元尺寸的最大主应变ε1B以及系数η用式3来表示，式3：k2＝-In(ε1B/(γTS+δ))/η＝-In(ε1B/k1)/η。(8)一种断裂判定方法，其特征在于，包括：提取在钢材的点焊部的周围形成的热影响区所包含的单元；基于表示成为基准单元尺寸的成形极限值的基准成形极限值的基准成形极限值信息，生成与热影响区的材料特性以及板厚相应的基准成形极限值，基准单元尺寸是成为基准的单元尺寸；使用单元尺寸以及钢材的抗拉强度来变更基准成形极限值，预测热影响区所包含的单元的单元尺寸的成形极限值而生成热影响区成形极限值；使用包括钢材的材料特性以及板厚的、基于有限元法的钢材的变形模拟用的输入信息来执行变形模拟，输出包括热影响区所包含的各单元的应变的变形信息；确定热影响区所包含的各单元的最大主应变和最小主应变；以及基于主应变已被确定的各单元的最大主应变和最小主应变、以及由热影响区成形极限值规定的热影响区成形极限线，判定解析模型中的各单元是否断裂。(9)一种断裂判定程序，其特征在于，使计算机执行如下处理：提取在钢材的点焊部的周围形成的热影响区所包含的单元；基于表示成为基准单元尺寸的成形极限值的基准成形极限值的基准成形极限值信息，生成与热影响区的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种断裂判定装置，其特征在于，具有：存储部，其存储单元的输入信息和基准成形极限值信息，所述单元的输入信息表示具有热影响区的钢材的材料特性和板厚以及在基于有限元法的所述钢材的变形模拟中使用的解析模型中的单元尺寸，所述基准成形极限值信息表示成为基准单元尺寸的成形极限值的基准成形极限值，所述基准单元尺寸是成为基准的单元尺寸；单元提取部，其提取在所述钢材的点焊部的周围形成的热影响区所包含的单元；基准成形极限值生成部，其基于所述基准成形极限值信息，生成与所述热影响区的材料特性以及板厚相应的所述基准成形极限值；热影响区成形极限值生成部，其使用所述钢材的抗拉强度来变更所述基准成形极限值，预测所述热影响区所包含的单元的单元尺寸的成形极限值而生成热影响区成形极限值；模拟执行部，其使用所述输入信息来执行所述变形模拟，输出变形信息，所述变形信息包括所述热影响区所包含的各单元的应变；主应变确定部，其确定所述热影响区所包含的各单元的最大主应变和最小主应变；以及断裂判定部，其基于所述主应变已被确定的各单元的最大主应变和最小主应变、以及由所述热影响区成形极限值规定的热影响区成形极限线，判定所述解析模型中的各单元是否断裂。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.05 JP 2016-1974621.一种断裂判定装置，其特征在于，具有：存储部，其存储单元的输入信息和基准成形极限值信息，所述单元的输入信息表示具有热影响区的钢材的材料特性和板厚以及在基于有限元法的所述钢材的变形模拟中使用的解析模型中的单元尺寸，所述基准成形极限值信息表示成为基准单元尺寸的成形极限值的基准成形极限值，所述基准单元尺寸是成为基准的单元尺寸；单元提取部，其提取在所述钢材的点焊部的周围形成的热影响区所包含的单元；基准成形极限值生成部，其基于所述基准成形极限值信息，生成与所述热影响区的材料特性以及板厚相应的所述基准成形极限值；热影响区成形极限值生成部，其使用所述钢材的抗拉强度来变更所述基准成形极限值，预测所述热影响区所包含的单元的单元尺寸的成形极限值而生成热影响区成形极限值；模拟执行部，其使用所述输入信息来执行所述变形模拟，输出变形信息，所述变形信息包括所述热影响区所包含的各单元的应变；主应变确定部，其确定所述热影响区所包含的各单元的最大主应变和最小主应变；以及断裂判定部，其基于所述主应变已被确定的各单元的最大主应变和最小主应变、以及由所述热影响区成形极限值规定的热影响区成形极限线，判定所述解析模型中的各单元是否断裂。2.根据权利要求1所述的断裂判定装置，所述单元提取部具有：接合单元提取部，其提取接合单元，所述接合单元是规定将两个钢材接合的单元；圆环规定部，其规定以所述接合单元和形成所述钢材的单元的触点为中心点的圆环；以及单元确定部，其将至少一部分包含于所述圆环的单元确定为形成所述热影响区的单元。3.根据权利要求2所述的断裂判定装置，所述基准成形极限值生成部具有：相邻信息获取部，其获取与所述接合单元和形成所述钢材的单元的触点相邻的所述单元的材料特性以及板厚；材料特性推断部，其根据由所述相邻信息获取部获取的材料特性来推断所述热影响区的材料特性；以及成形极限值生成部，其生成与由所述材料特性推断部推断的材料特性以及由所述相邻信息获取部获取的板厚相应的所述基准成形极限值。4.根据权利要求1～3中任一项所述的断裂判定装置，热影响区成形极限值生成部具有：单元尺寸确定部，其确定所述热影响区所包含的单元的单元尺寸；和成形极限值变更部，其使用所述单元尺寸以及所述钢材的抗拉强度，与所述确定出的单元尺寸相应地变更所述基准成形极限值。5.根据权利要求4所述的断裂判定装置，所述单元尺寸确定部具有：单元尺寸提取部，其提取所述热影响区所包含的各单元的单元尺寸；和单元尺寸运算部，其根据所述提取出的各单元尺寸，运算所述热影响区所包含的单元的单元尺寸。6.根据权利要求1～5中任一项所述的断裂判定装置，所述变形模拟是...

【专利技术属性】
技术研发人员：相藤孝博，滨田幸一，綛田良之，
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