金属板的弯曲断裂判定方法技术

按照金属板的板厚中心的每个弯曲半径R/初始板厚t0，计算弯曲断裂极限应力σcr，根据从构成金属板的材料的单轴拉伸试验得到的加工硬化特性，计算假定了静态应变速度的应力空间中的同等应变状态的断裂极限线L1和平面应变变形下的断裂极限应力σ1_pl，决定与金属板中的判定对象要素的所述R/t0对应的所述弯曲断裂极限应力σcr与同等应变状态的平面应变断裂极限应力σ1_pl之比γ，将所述比γ乘以断裂极限线L1的应力成分，由此计算与R/t0对应的断裂极限线L2。然后，根据与判定对象要素的最大主应力σOR和应力模式下的R/t0对应的断裂极限线L2，计算其最大主应力σOB

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属板的弯曲断裂预测方法、程序及存储介质。更详细地讲，本专利技术涉及在对汽车的车体部件进行冲压加工的成型工序或者汽车的车体部件的碰撞变形过程中用于对金属板的弯曲断裂的危险性进行判定的金属板的弯曲断裂判定方法、程序及存储介质。
技术介绍
近年来，由于碰撞安全性及轻型化的要求，高强度钢板向汽车车体的应用迅速地发展。汽车车体所使用的高强度钢板不增加板厚就能够提高碰撞时的吸收能量并提高压曲强度。然而，伴随着钢板的高强度化，钢板的延展性、弯曲性降低，因此冲压成型时及碰撞变形时钢板可能会断裂。为了判定冲压成型时及碰撞变形时的钢板的状态，对基于有限元法进行的高精度的钢板的断裂判定的需求越来越高。为了评价成型性、碰撞性能评价时的相对于断裂的富裕度，已知使用板厚减少率或者成型极限线图(FLD，FormingLimitDiagram)。图1是表示从单轴变形到平面应变变形、以及从平面应变变形到等双轴变形的应变场中的FLD的一个例子的图。如该图所示，FLD是表示给出断裂极限的最大主应变与最小主应变之间的关系的图。简单地说明实验的FLD的测定方法。首先，通过液压成型或者用刚体工具进行的鼓胀成型，使通过蚀刻等而在表面描绘出圆圈状或栅格状图形的金属板断裂。接着，根据断裂后的金属板的表面的图形的变形量，决定断裂极限应变。对金属板施加负荷以使面内的应变比变化，通过绘制各个应变比下的断裂极限应变曲线而得到断裂极限线。此外，作为FLD的理论预测，已知Hill的局部缩颈模型及Swift的扩散缩颈模型的并用、Marciniak-Kuczynski法、Storen-Rice模型等。材料的延展性破坏在由于局部缩颈而变形局部化的位置发生。若产生局部缩颈，则材料会在极短时间内断裂，因此，多数情况下将断裂极限视为与局部缩颈产生极限相同。因而，多数情况下将断裂极限预测作为塑性不稳定现象的问题来对待。在特开2012-33039号公报所记载的以往的断裂预测方法中，对断裂极限线与通过有限元法进行的模拟中得到的各要素的应变状态之间的位置关系进行比较，由此预测断裂的危险性。即，从模拟中得到的变形过程的应变达到了由断裂极限线规定的极限应变时，判定为断裂或者断裂的危险性很高。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上述那样，从实验或理论预测中得到的FLD是在同等的应力状态的前提下以材料分离的现象或者产生局部缩颈的现象为对象的，但是在弯曲的情况下，从弯曲外侧朝向内侧而存在较大的应变梯度。图2是说明同等应力状态下的局部缩颈的图，图3是说明弯曲部的板厚方向应变梯度的图。如图3所示，在弯曲部，从弯曲外侧朝向内侧存在较大的应变梯度，因此，在弯曲外侧达到了同等应力状态下的断裂条件时，在弯曲内侧未达到断裂条件。即使在弯曲外侧已达到断裂条件的情况下，有时由于弯曲内侧的支撑效果而作为材料整体未成为塑性不稳定状态，不会断裂。弯曲外侧已达到断裂条件但弯曲内侧还未达到断裂条件这样的条件是弯曲部所特有的，弯曲部的局部缩颈产生不同于图2所示的单轴拉伸、鼓胀及深冲压那样的同等应力状态下的局部缩颈产生。弯曲部的局部缩颈产生不同于同等应力状态下的局部缩颈产生，通过基于弯曲部的断裂进行的成型解析或者碰撞解析来判定弯曲断裂的方法仍然是未知的。本专利技术的目的在于，提供一种金属板的弯曲断裂判定方法，无论形成金属板的金属的特性和将金属板弯曲时的负荷状态如何，都能够根据有限元法的成型解析或者碰撞解析的结果来定量地判定弯曲断裂的危险性。此外，本专利技术的目的在于，提供一种能够定量地判定弯曲断裂的危险性的金属板的弯曲断裂判定方法的程序及存储有该程序的记录介质。解决课题所采用的技术手段本专利技术的一方式为金属板的弯曲断裂判定方法，其中，按照每个(金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)，计算弯曲断裂极限应力，根据从构成所述金属板的材料的单轴拉伸试验得到的加工硬化特性，计算假定了静态应变速度的应力空间中的同等应变状态的断裂极限线和平面应变变形下的断裂极限应力，决定与所述金属板中的判定对象要素的(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述弯曲断裂极限应力与所述平面应变变形下的所述断裂极限应力之比，将与所述判定对象要素的(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述弯曲断裂极限应力与所述平面应变变形下的断裂极限应力之比，乘以所述同等应变状态的断裂极限线的应力成分，由此计算与(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的断裂极限线，根据所述判定对象要素的应力和与所述(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述断裂极限线，计算其断裂极限应力，计算所述判定对象要素的应力与所述断裂极限应力之比、即危险率，基于所述危险率进行所述判定对象要素的断裂判定，所述断裂极限应力是根据所述判定对象要素的应力和与所述(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述断裂极限线计算出的。根据上述方式，基于如上述那样计算得到的危险率，进行金属板的判定对象要素的断裂判定。即，在危险率达到了1.0时，能够判断为金属板已断裂，并且在危险率越接近1.0时，判断为金属板到断裂为止的富裕度越小。此外，在本专利技术中，通过将从单轴拉伸试验得到的断裂极限线用上述的比进行修正，来计算断裂极限线，基于该修正后的断裂极限线，决定判定对象要素的断裂极限应力。因此，与仅基于从单轴拉伸试验得到的断裂极限线决定判定对象要素的断裂极限应力的情况相比，能够进行高精度的金属板的断裂判定。专利技术的效果根据本专利技术，能够根据有限元法的成型解析或者碰撞解析的结果来定量地判定弯曲断裂的危险性。附图说明图1是表示成型极限线图的一个例子的图。图2是说明同等应力状态下的局部缩颈的图。图3是说明弯曲部的板厚方向应变梯度的图。图4是用于说明开度90゜的V弯曲试验的图。图5是用于说明拉伸弯曲试验的图。图6是用于说明纯弯曲和拉伸弯曲的应变状态的区别的图。图7是表示R/t0为2.0时的实际应力与实际应变之间的关系的图。图8是各弯曲量R/t0下的弯曲断裂极限应力σcr的图图9是表示应力空间中标出的断裂极限线的图。图10是用于说明根据应力空间中标出的同等应力状态下的断裂极限线来求出与弯曲量R/t0对应的断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属板的弯曲断裂判定方法，按照每个(金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)计算弯曲断裂极限应力，根据从构成所述金属板的材料的单轴拉伸试验得到的加工硬化特性，计算假定了静态应变速度的应力空间中的同等应变状态的断裂极限线和平面应变变形下的断裂极限应力，决定与所述金属板中的判定对象要素的(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述弯曲断裂极限应力与所述平面应变变形下的所述断裂极限应力之比，将与所述判定对象要素的(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述弯曲断裂极限应力与所述平面应变变形下的断裂极限应力之比，乘以所述同等应变状态的断裂极限线的应力成分，由此计算与(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的断裂极限线，根据所述判定对象要素的应力和与所述(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述断裂极限线，计算其断裂极限应力，计算所述判定对象要素的应力与所述断裂极限应力之比、即危险率，基于所述危险率进行所述判定对象要素的断裂判定，所述断裂极限应力是根据所述判定对象要素的应力和与所述(所述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述断裂极限线计算出的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.26 JP 2013-1341991.一种金属板的弯曲断裂判定方法，
按照每个(金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)
计算弯曲断裂极限应力，
根据从构成所述金属板的材料的单轴拉伸试验得到的加工硬化特性，
计算假定了静态应变速度的应力空间中的同等应变状态的断裂极限线和平
面应变变形下的断裂极限应力，
决定与所述金属板中的判定对象要素的(所述金属板的板厚中心的弯
曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述弯曲断裂极限应力与所述
平面应变变形下的所述断裂极限应力之比，将与所述判定对象要素的(所
述金属板的板厚中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述
弯曲断裂极限应力与所述平面应变变形下的断裂极限应力之比，乘以所述
同等应变状态的断裂极限线的应力成分，由此计算与(所述金属板的板厚
中心的弯曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的断裂极限线，
根据所述判定对象要素的应力和与所述(所述金属板的板厚中心的弯
曲半径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述断裂极限线，计算其断裂
极限应力，
计算所述判定对象要素的应力与所述断裂极限应力之比、即危险率，
基于所述危险率进行所述判定对象要素的断裂判定，所述断裂极限应力是
根据所述判定对象要素的应力和与所述(所述金属板的板厚中心的弯曲半
径)/(所述金属板的初始板厚)对应的所述断裂极限线计算出的。
2.如权利要求1记载的金属板的弯曲断裂判定方法，
取得构成所述金属板的材料固有的弯曲极限表层应变，将所述弯曲极
限表层应变换算成弯曲极限表层应力，
计算与所述判定对象要素的弯曲外侧相当的表层面的最大主应变，根
据假定静态应变速度而从单轴拉伸试验得到的等效应力与等效应变的关系
式，从所述表层面的最大主应变换算成弯曲表层最大主应力，

【专利技术属性】
技术研发人员：米村繁，桑山卓也，上西朗弘，丹羽俊之，
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