拉伸翻边裂纹预测方法、拉伸翻边裂纹预测装置、计算机程序及记录介质制造方法及图纸

一种拉伸翻边裂纹预测方法，在对塑性板进行拉伸翻边成型时，预测在凸缘端部发生的拉伸翻边裂纹的产生，具备如下的步骤：测定值取得步骤(S1)，对多个板状试片分别取得断裂应变测定值、垂直方向应变梯度测定值、及周向应变梯度测定值；CAE解析步骤(S2)，取得最大主应变最大的最大主应变最大元、所述最大主应变最大元的垂直方向应变梯度、所述最大主应变最大元的周向应变梯度；断裂判定阈值取得步骤(S3)，通过对所述断裂应变测定值进行变换，取得断裂判定阈值；预测步骤(S4)，在所述最大主应变在所述断裂判定阈值以上时，预测为拉伸翻边裂纹产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在对塑性板进行拉伸翻边成型时能够准确地预测在凸缘端部发生的拉伸翻边裂纹的产生的拉伸翻边裂纹预测方法、拉伸翻边裂纹预测装置、计算机程序及记录介质。本申请基于2014年7月2日在日本申请的特愿2014-137185号主张优先权，并在此援引其内容。
技术介绍
以往，对塑性板(例如，270～1470MPa的高强度钢板)进行冲压成型而制造汽车零部件或其他的零部件。但是，根据塑性板的材质、零部件形状、或成型条件等的不同，在冲压成型时，有时会在成型零部件的端部发生裂纹。就拉深加工或成形加工而言，可利用板厚减小率评价方法或成形极限图(FLD：FormingLimitDiagram)对在塑性板的面内产生的裂纹进行评价(例如，参照专利文献1～3)。但是，在成型件的端部产生的裂纹受端部的性状和其周边的应变分布的影响大，因而，通过专利文献1～3中公开的已知评价方法无法以可实用程度的精度进行评价。当将塑性板冲压成型为弯曲立体形状时，在弯曲立体形状的内侧面产生大的拉伸应力，容易发生“拉伸翻边裂纹”这样的裂纹。具体地，当将如图1(a)所示的平坦的塑性板如图1(b)所示冲压成型为截面呈帽状且具备凸缘部的弯曲立体形状时，特别是在具有复杂的端部形状的凸缘部(图1中用虚线围成的A～D的部分)会产生超过塑性板材料的均匀拉伸的大的拉伸。其结果，在这些凸缘部的内侧产生大的拉伸应力，容易发生拉伸翻边裂纹。在将缺乏延展性的高强度钢板冲压成型为弯曲立体形状的情况下，该倾向显著。本申请人发现，为了预测拉伸翻边裂纹的发生状况，不仅要考虑成型件端部的最大主应变(某个元中应变最大的方向上的应变)，还需要考虑其周边的应变梯度，并在专利文献4中提出了翻边裂纹分析方法。根据专利文献4中公开的翻边裂纹分析方法，能够在考虑了应变梯度的基础上对翻边裂纹的发生状况进行分析，还能够以更短的时间进行预测分析。另外，在专利文献5中，本申请人提出了一种能够在拉伸翻边成型中准确地确定断裂应变的板状材料的断裂应变确定方法。根据专利文献5中公开的断裂应变确定方法，能够将进行拉伸翻边成型时的凸缘端部的断裂应变作为从钢板端部向内部的应变梯度(垂直方向应变梯度)和沿钢板端部的应变集中梯度(周向应变梯度)的函数或映射图进行确定，并能够预测有无断裂发生。但是，在专利文献4、5中，并未公开以高精度得到对有无断裂发生进行判定的阈值，在塑性板的拉伸翻边成型中会发生诸如在预测为不会断裂的部位产生断裂，或在预测为断裂的部位实际上没有产生断裂的现象。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特开2001-076022号公报专利文献2：日本国特开2009-061477号公报专利文献3：日本国特开2011-245554号公报专利文献4：日本国特开2011-083813号公报专利文献5：日本国特开2011-140046号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，希望能有一种准确地预测拉伸翻边裂纹的预测方法，但仍然没有可实际投入使用的高精度的预测方法。本专利技术的目的在于，提供在对塑性板进行拉伸翻边成型时能够准确地预测在凸缘端部发生的拉伸翻边裂纹的产生的拉伸翻边裂纹预测方法、拉伸翻边裂纹预测装置、计算机程序及记录介质。用于解决课题的手段本专利技术的主旨如下。(1)本专利技术的第一实施方式为一种拉伸翻边裂纹预测方法，在对塑性板进行拉伸翻边成型时，预测在凸缘端部产生的拉伸翻边裂纹的发生，所述拉伸翻边裂纹预测方法包括如下步骤：测定值取得步骤，基于规定的计量长度及规定的梯度评价长度下的实验测定环境，对多个板状试片分别取得断裂应变测定值、垂直方向应变梯度测定值、以及周向应变梯度测定值；CAE(ComputerAidedEngineering，计算机辅助工程)解析步骤，根据对所述塑性板的所述拉伸翻边成型的过程采用有限元法进行数值解析而得到的与所述凸缘端部相关的成型数据，基于规定的元尺寸及规定的梯度评价长度下的CAE解析测定环境，取得最大主应变最大的最大主应变最大元、所述最大主应变最大元的垂直方向应变梯度、以及所述最大主应变最大元的周向应变梯度；断裂判定阈值取得步骤，除了所述垂直方向应变梯度测定值及所述周向应变梯度测定值之外，还基于所述CAE解析步骤中的所述元尺寸、所述梯度评价长度、所述垂直方向应变梯度、以及所述周向应变梯度，对通过所述测定值取得步骤基于所述实验测定环境而得到的所述断裂应变测定值进行变换，从而取得断裂判定阈值；预测步骤，比较所述最大主应变最大元的所述最大主应变和所述断裂判定阈值，当所述最大主应变在所述断裂判定阈值以上时，预测为拉伸翻边裂纹产生。(2)在上述(1)记载的拉伸翻边裂纹预测方法中，还可以包括断裂应变函数取得步骤，基于在所述测定值取得步骤中得到的所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值，取得将垂直方向应变梯度和周向应变梯度作为变量而确定断裂应变的断裂应变函数，在所述断裂判定阈值取得步骤中，基于下述(1)式～(4)式，按照所述CAE解析测定环境对所述断裂应变函数进行变换，从而取得所述断裂判定阈值，[式1][式2][式3]ΔεN(exp)＝f(GL，Ls(exp)，ΔεC(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(3)式[式4]ΔεC(exp)=f(GL，Ls(exp)，ΔεN(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(4)式其中，ε1*(CAE)为断裂判定阈值；ε1*(exp)为在测定值取得步骤中取得的断裂应变测定值；GL为在测定值取得步骤中使用的计量长度；LS(exp)为在测定值取得步骤中使用的梯度评价长度；ΔεN(exp)为在测定值取得步骤中取得的垂直方向应变梯度测定值；ΔεC(exp)为在测定值取得步骤中取得的周向应变梯度测定值；ε(CAE)为最大主应变最大元的最大主应变；ES为在CAE解析步骤中使用的元尺寸；LS(CAE)为在CAE解析步骤中使用的梯度评价长度；ΔεN(CAE)为在CAE解析步骤中得到的垂直方向应变梯度；ΔεC(CAE)为在CAE解析步骤中得到的周向应变梯度。(3)在上述(1)记载的拉伸翻边裂纹预测方法中，还可以包括断裂应变函数取得步骤，基于在所述测定值取得步骤中得到的所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值，取得将垂直方向应变梯度和周向应变梯度作为变量而确定断裂应变的断裂应变函数，在所述断裂判定阈值取得步骤中，基于下述(5)式～(8)式，按照所述CAE解析测定环境对所述断裂应变函数进行变换，从而取得所述断裂判定阈值，[式5][式6][式7]ΔεN(exp)＝f(GL，Ls(exp)，ΔεC(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(7)式[式8]ΔεC(exp)＝f(GL，Ls(exp)，ΔεN(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(8)式其中，ε1*(CAE)为断裂判定阈值；ε1*(exp)为在测定值取得步骤中取得的断裂应变测定值；GL为在测定值取得步骤中使用的计量长度；LS(exp)为在测定值取得步骤中使用的梯度评价长度；Cl(e本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉伸翻边裂纹预测方法，在对塑性板进行拉伸翻边成型时，预测在凸缘端部发生的拉伸翻边裂纹的产生，其特征在于，包括如下步骤：测定值取得步骤，基于规定的计量长度及规定的梯度评价长度下的实验测定环境，对多个板状试片分别取得断裂应变测定值、垂直方向应变梯度测定值、以及周向应变梯度测定值；CAE解析步骤，根据对所述塑性板的所述拉伸翻边成型的过程采用有限元法进行数值解析而得到的与所述凸缘端部相关的成型数据，基于规定的元尺寸及规定的梯度评价长度下的CAE解析测定环境，取得最大主应变最大的最大主应变最大元、所述最大主应变最大元的垂直方向应变梯度、以及所述最大主应变最大元的周向应变梯度；断裂判定阈值取得步骤，除了所述垂直方向应变梯度测定值及所述周向应变梯度测定值之外，还基于所述CAE解析步骤中的所述元尺寸、所述梯度评价长度、所述垂直方向应变梯度、以及所述周向应变梯度，对通过所述测定值取得步骤基于所述实验测定环境而得到的所述断裂应变测定值进行变换，从而取得断裂判定阈值；预测步骤，比较所述最大主应变最大元的所述最大主应变和所述断裂判定阈值，当所述最大主应变在所述断裂判定阈值以上时，预测为拉伸翻边裂纹产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.02 JP 2014-1371851.一种拉伸翻边裂纹预测方法，在对塑性板进行拉伸翻边成型时，预测在凸缘端部发生的拉伸翻边裂纹的产生，其特征在于，包括如下步骤：测定值取得步骤，基于规定的计量长度及规定的梯度评价长度下的实验测定环境，对多个板状试片分别取得断裂应变测定值、垂直方向应变梯度测定值、以及周向应变梯度测定值；CAE解析步骤，根据对所述塑性板的所述拉伸翻边成型的过程采用有限元法进行数值解析而得到的与所述凸缘端部相关的成型数据，基于规定的元尺寸及规定的梯度评价长度下的CAE解析测定环境，取得最大主应变最大的最大主应变最大元、所述最大主应变最大元的垂直方向应变梯度、以及所述最大主应变最大元的周向应变梯度；断裂判定阈值取得步骤，除了所述垂直方向应变梯度测定值及所述周向应变梯度测定值之外，还基于所述CAE解析步骤中的所述元尺寸、所述梯度评价长度、所述垂直方向应变梯度、以及所述周向应变梯度，对通过所述测定值取得步骤基于所述实验测定环境而得到的所述断裂应变测定值进行变换，从而取得断裂判定阈值；预测步骤，比较所述最大主应变最大元的所述最大主应变和所述断裂判定阈值，当所述最大主应变在所述断裂判定阈值以上时，预测为拉伸翻边裂纹产生。2.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，还包括断裂应变函数取得步骤，基于在所述测定值取得步骤中得到的所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值，取得将垂直方向应变梯度和周向应变梯度作为变量而确定断裂应变的断裂应变函数，在所述断裂判定阈值取得步骤中，基于下述(1)式～(4)式，按照所述CAE解析测定环境对所述断裂应变函数进行变换，从而取得所述断裂判定阈值，[式1][式2][式3]ΔεN(exp)＝f(GL，Ls(exp)，ΔεC(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(3)式[式4]ΔεC(exp)＝f(GL，Ls(exp)，ΔεN(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(4)式其中，ε1*(CAE)为断裂判定阈值；ε1*(exp)为在测定值取得步骤中取得的断裂应变测定值；GL为在测定值取得步骤中使用的计量长度；LS(exp)为在测定值取得步骤中使用的梯度评价长度；ΔεN(exp)为在测定值取得步骤中取得的垂直方向应变梯度测定值；ΔεC(exp)为在测定值取得步骤中取得的周向应变梯度测定值；ε(CAE)为最大主应变最大元的最大主应变；ES为在CAE解析步骤中使用的元尺寸；LS(CAE)为在CAE解析步骤中使用的梯度评价长度；ΔεN(CAE)为在CAE解析步骤中得到的垂直方向应变梯度；ΔεC(CAE)为在CAE解析步骤中得到的周向应变梯度。3.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，还包括断裂应变函数取得步骤，基于在所述测定值取得步骤中得到的所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值，取得将垂直方向应变梯度和周向应变梯度作为变量而确定断裂应变的断裂应变函数，在所述断裂判定阈值取得步骤中，基于下述(5)式～(8)式，按照所述CAE解析测定环境对所述断裂应变函数进行变换，从而取得所述断裂判定阈值，[式5][式6][式7][式8]ΔεC(exp)＝f(GL，Ls(exp)，ΔεN(exp)，ε(CAE)，ES，Ls(CAE)，ΔεN(CAE)，ΔεC(CAE))(8)式其中，ε1＊(CAE)为断裂判定阈值；ε1＊(exp)为在测定值取得步骤中取得的断裂应变测定值；GL为在测定值取得步骤中使用的计量长度；LS(exp)为在测定值取得步骤中使用的梯度评价长度；Cl(exp)为得到板状试片时的加工条件；△εN(exp)为在测定值取得步骤中取得的垂直方向应变梯度测定值；△εC(exp)为在测定值取得步骤中取得的周向应变梯度测定值；ε(CAE)为最大主应变最大元的最大主应变；ES为在CAE解析步骤中使用的元尺寸；LS(CAE)为在CAE解析步骤中使用的梯度评价长度；Cl(CAE)为得到塑性板时的加工条件；△εN(CAE)为在CAE解析步骤中得到的垂直方向应变梯度；△εC(CAE)为在CAE解析步骤中得到的周向应变梯度。4.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，还包括应变分布数据取得步骤，对所述多个板状试片分别取得应变分布数据，所述应变分布数据表示在所述测定值取得步骤中得到的所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值的相关性，在所述断裂判定阈值取得步骤中，按照所述CAE解析测定环境对所述应变分布数据进行加工，使用加工过的所述应变分布数据生成断裂判定曲面，从所述断裂判定曲面取得所述断裂判定阈值。5.如权利要求4所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，在所述断裂判定阈值取得步骤中，将下述(9)式的应变分布函数作为所述应变分布数据，[式9]ε＝f(BN，CN，BC，CC，ε0)(9)式其中，ε0为最大主应变；BN为对垂直方向的峰附近的扩展大小进行表示的材料参数；CN为对垂直方向的梯度的陡峭度进行表示的材料参数；BC为对周向的峰附近的扩展大小进行表示的材料参数；CC为对周向的梯度的陡峭度进行表示的材料参数。6.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，还包括应变分布数据取得步骤，将在多个试片加工条件下被加工的多个板状试片用作所述多个板状试片，对所述多个板状试片分别取得应变分布数据，所述应变分布数据表示在所述测定值取得步骤中得到的所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值的相关性，在所述断裂判定阈值取得步骤中，按照所述CAE解析测定环境加工根据所述CAE解析测定环境的所述试片加工条件的所述应变分布数据，使用加工过的所述应变分布数据生成断裂判定曲面，从所述断裂判定曲面取得所述断裂判定阈值。7.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，所述多个板状试片具有形成有互不相同形状的缺口的端部，在所述测定值取得步骤中，一边对所述多个板状试片分别以所述缺口成为断裂部位的方式在板面内施加拉伸变形及弯曲变形而使其断裂，一边对所述多个板状试片分别测定并取得所述断裂应变测定值、所述垂直方向应变梯度测定值、以及所述周向应变梯度测定值。8.如权利要求7所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，在所述多个板状试片形成的所述缺口的形状至少包括：第一缺口形状，垂直方向应变梯度相对小且周向应变梯度相对小；第二缺口形状，垂直方向应变梯度相对大且周向应变梯度相对大；第三缺口形状，垂直方向应变梯度相对大且周向应变梯度相对小；第四缺口形状，垂直方向应变梯度相对小且周向应变梯度相对大。9.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，所述断裂应变测定值是所述板状试片的断裂部位的断裂应变的测定值，所述垂直方向应变梯度测定值是从所述断裂部位朝向所述板状试片的内侧方向的应变梯度的测定值，所述周向应变梯度测定值是从所述断裂部位朝向沿着所述板状试片的端部的方向的应变梯度的测定值。10.如权利要求1所述的拉伸翻边裂纹预测方法，其特征在于，所述CAE解析步骤包括：元提取步骤，从所述成型数据提取具有所述最大主应变的所述最大主应变最大元；元列确定步骤，以所述最大主应变最大元作为基准元，基于元选择算法确定从所述凸缘端部朝向所述塑性板的内侧的元列和沿着所述凸缘端部的元列；应变梯度计算步骤，对于已确定的所述元列，计算所述最大主应变最大元的所述垂直方向应变梯度和所述最大主应变最大元的所述周向应变梯度。11.一种拉伸翻边裂纹预测装置，在对塑性板进行拉伸翻边成型时，预测在凸缘端部发生的拉伸翻边裂纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：白神聪，吉田博司，宫城隆司，新田淳，吉田亨，
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