變形解析裝置、變形解析方法及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變形解析裝置、變形解析方法及程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 在材料的變形、例如板材的沖壓成形中，已知如果成形條件不適當(dāng)則會在成形品 上發(fā)生成形破裂。因此，使用計算機通過各種各樣的成形條件進行板材的沖壓成形的模擬、 并基于其結(jié)果判斷成形條件的妥當(dāng)性的方法被采用（例如專利文獻1)。
[0003] 這樣的方法通常是將
[0004] (1)通過設(shè)定的成形條件進行沖壓成形的模擬，使用其模擬結(jié)果依次計算材料各 部的應(yīng)變；
[0005] (2)基于計算出的應(yīng)變是否超過在預(yù)先按照每個材料準(zhǔn)備的成形極限線圖 (Forming Limit Diagram，F(xiàn)LD)中描繪的成形極限線（Forming Limit Curve，F(xiàn)LC)，進行關(guān) 于成形破裂的發(fā)生的判定；
[0006] (3)在判定為發(fā)生成形破裂的情況下，修正認(rèn)為是成形破裂發(fā)生的原因的部分的 成形條件；
[0007] 這三個步驟反復(fù)執(zhí)行，直到能夠得到不發(fā)生成形破裂且也滿足其他要求（例如， 制品的低重量化、薄型化等）那樣的適當(dāng)?shù)某尚螚l件。
[0008] 如此這樣的參照成形極限線圖通過沖壓成形的模擬來探索適當(dāng)?shù)某尚螚l件的方 法在實現(xiàn)制品設(shè)計階段中的成本削減和設(shè)計期間的縮短方面非常有用。
[0009] 但是，以往的方法是單純參照應(yīng)變的方向總為一定的、所謂比例變形的情況下的 成形極限線圖（比例變形FLD)來判定是否發(fā)生成形破裂的，如果應(yīng)用到伴隨著復(fù)雜的變形 的實際的沖壓成形中，不能完成適當(dāng)?shù)某尚螚l件的探索的情況也較多。換言之，以往的方法 其變形路徑依存性較強，對于發(fā)生復(fù)雜的變形的碰撞等的現(xiàn)象不能適用。
[0010] 所以，近年來，開發(fā)了代替應(yīng)變而使用應(yīng)力來判定是否發(fā)生成形破裂的方法（應(yīng) 力FLD)。例如，在專利文獻2中公開了以下方法：以比例負荷路徑推測應(yīng)變空間的斷裂極限 線，將應(yīng)變空間的斷裂極限線變換為應(yīng)力空間的斷裂極限線（斷裂極限應(yīng)力線），利用斷裂 極限應(yīng)力線計算斷裂危險度，根據(jù)計算出的斷裂危險度進行斷裂判定。通過這樣的方法，能 夠進行包括一個以上的變形路徑變化的過程中的斷裂判定對象部位的斷裂判定。換言之， 這樣的方法其變形路徑依存性較弱，對于發(fā)生復(fù)雜的變形的碰撞等的現(xiàn)象也能夠適用。 [0011] 可是，在以往的方法中，在某個要素中發(fā)生了斷裂的情況下，通過將該要素去除來 表現(xiàn)斷裂狀態(tài)。如果某個要素被去除，則作用在該要素上的應(yīng)力分散作用到其周邊的要素。 因而，如果被去除的要素的尺寸較小，則作用在其周邊的要素上的應(yīng)力也較小，龜裂逐漸發(fā) 展，而如果被去除的要素的尺寸較大，則作用在其周邊的要素上的應(yīng)力也變大，模擬中的龜 裂容易以實際以上的程度發(fā)展。因而，在以往的方法中，有難以預(yù)測發(fā)生斷裂后的動態(tài)的情 況。
[0012]例如，在專利文獻3中公開了以下方法：在將筒狀體使軸線相互平行地集合而構(gòu) 成的沖擊吸收體通過有限單元法而模型化、使其與通過有限單元法而模型化的被碰撞體規(guī) 定地碰撞來進行碰撞解析的碰撞解析裝置中，在用上述模型化的沖擊吸收體的壓縮時的應(yīng) 力與應(yīng)變的關(guān)系表示的整體的抗力特性超過預(yù)先設(shè)定的應(yīng)變的值的區(qū)域中，設(shè)定抑制應(yīng)力 上升的修正特性。更具體地講，公開了在應(yīng)變ε超過ε 1的區(qū)域中、隨著應(yīng)變ε的增加而 應(yīng)力σ降低的修正特性。通過這樣的方法，在應(yīng)力一應(yīng)變控制的幅度較寬的特性區(qū)域中能 夠?qū)⑴鲎沧匀欢攘己玫卦佻F(xiàn)并解析。
[0013] 但是，在專利文獻3中，關(guān)于修正特性的具體的設(shè)定的方式?jīng)]有被公開。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0015] 專利文獻
[0016] 專利文獻1 :特開2007 - 152407號公報
[0017] 專利文獻2 :特許第4980499號公報
[0018] 專利文獻3 :特開2011 - 53807號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明所要解決的問題
[0020] 如上述那樣，在以往的方法中，有難以預(yù)測斷裂發(fā)生后的動態(tài)的情況。
[0021] 本發(fā)明是為了解決這樣的課題而做出的，目的是能夠使斷裂發(fā)生后的動態(tài)接近于 實際的動態(tài)。
[0022] 用于解決問題的手段
[0023] 本發(fā)明的變形解析裝置，計算狀態(tài)變量，該狀態(tài)變量表示相應(yīng)于變形而在材料內(nèi) 部發(fā)生的狀態(tài)，該變形解析裝置的特征在于，具備：
[0024] 存儲部，存儲材料的解析數(shù)據(jù)；
[0025] 狀態(tài)變量計算部，基于上述解析數(shù)據(jù)，計算上述材料的變形的各時刻的上述材料 的各要素的應(yīng)力及其他狀態(tài)變量；
[0026] 斷裂判定部，基于計算出的上述狀態(tài)變量，根據(jù)預(yù)先對上述材料求出的斷裂極限 應(yīng)力線，判定在上述材料的各要素中是否發(fā)生了斷裂；
[0027] 剛性降低部，對于上述材料的各要素中的被判定為發(fā)生了上述斷裂的要素，不 將該要素去除，設(shè)σ為考慮了剛性降低的應(yīng)力，D為連續(xù)體損傷力學(xué)中的損傷變量、其中 0 f D 5 1，以及〇 '為沒有考慮剛性降低的應(yīng)力，通過下式使〇減小，
[0028] σ = (1 - D) σ ，
[0029] 從而使該要素的剛性降低，并將上述解析數(shù)據(jù)更新；以及
[0030] 輸出部，將計算出的上述狀態(tài)變量輸出。
[0031] 此外，本發(fā)明的變形解析裝置的另一作為特征的地方是，在上述剛性降低部中，在 上述損傷變量D超過了另外設(shè)定的閾值的情況下，將被判定為發(fā)生了上述斷裂的要素去 除。
[0032] 本發(fā)明的變形解析方法，通過解析裝置來計算狀態(tài)變量；該解析裝置具備將材料 的解析數(shù)據(jù)存儲的存儲部；該狀態(tài)變量表示相應(yīng)于變形而在上述材料內(nèi)部發(fā)生的狀態(tài)；該 變形解析方法的特征在于，
[0033] 上述解析裝置
[0034] 基于上述解析數(shù)據(jù)，計算上述材料的變形的一時刻的上述材料的各要素的應(yīng)力及 其他狀態(tài)變量；
[0035] 基于計算出的上述狀態(tài)變量，根據(jù)預(yù)先對上述材料求出的斷裂極限應(yīng)力線，判定 在上述材料的各要素中是否發(fā)生了斷裂；
[0036] 對于上述材料的各要素中的被判定為發(fā)生了上述斷裂的要素，不將該要素去除， 設(shè)σ為考慮了剛性降低的應(yīng)力，D為連續(xù)體損傷力學(xué)中的損傷變量、其中0 f D 5 1，以及 σ '為沒有考慮剛性降低的應(yīng)力，通過下式使σ減小，
[0037] σ = (1 - D) 〇 ，
[0038] 從而使該要素的剛性降低，并將上述解析數(shù)據(jù)更新；
[0039] 基于更新后的上述解析數(shù)據(jù)，計算上述材料的變形的下個時刻的上述材料的各要 素的狀態(tài)變量；
[0040] 將計算出的上述狀態(tài)變量輸出。
[0041] 此外，本發(fā)明的變形解析方法的另一作為特征的地方是，在上述損傷變量D超過 了另外設(shè)定的閾值的情況下，將被判定為發(fā)生了上述斷裂的要素去除。
[0042] 本發(fā)明的程序，用來使計算機執(zhí)行變形解析，該計算機具備將材料的解析數(shù)據(jù)存 儲的存儲部；該變形解析計算狀態(tài)變量；該狀態(tài)變量表示相應(yīng)于變形而在上述材料內(nèi)部發(fā) 生的狀態(tài)；該程序的特征在于，
[0043] 用來使上述計算機執(zhí)行：
[0044] 基于上述解析數(shù)據(jù)，計算上述材料的變形的一時刻的上述材料的各要素的應(yīng)力及 其他狀態(tài)變量；
[0045] 基于計算出的上述狀態(tài)變量，根據(jù)預(yù)先對上述材料求出的斷裂極限應(yīng)力線，判定 在上述材料的各要素中是否發(fā)生了斷裂；
[0046] 對于上述材料的各要素中的被判定為發(fā)生了上述斷裂的要素，不將該要素去除， 設(shè)σ為考慮了剛性降低的應(yīng)力，D為連續(xù)體損傷力學(xué)中的損傷變量、其中0 f D 5 1，以及 σ '為沒有考慮剛性降低的應(yīng)力，通過下式使σ減小，
[0047] σ = (1 - D) 〇 ，
[0048] 從而使該要素的剛性降低，并將上述解析數(shù)據(jù)更新；
[0049] 基于更新后的上述解析數(shù)據(jù)，計算上述材料的變形的下個時刻的上述材料的各要 素的狀態(tài)變量；
[0050] 將計算出的上述狀態(tài)變量輸出。
[0051] 此外，本發(fā)明的程序的另一作為特征的地方是，在上述損傷變量D超過了另外設(shè) 定的閾值的情況下，將被判定為發(fā)生了上述斷裂的要素去除。
[0052] 發(fā)明的效果
[0053] 根據(jù)本發(fā)明，對于基于斷裂極限應(yīng)力線而判定為發(fā)生了斷裂的要素，不將該要 素去除，而是設(shè)σ為考慮到剛性降低的應(yīng)力、D為連續(xù)體損傷力學(xué)中的損傷變量（其中， 0 f D = 1)、以及〇 '為不考慮剛性降低的應(yīng)力，通過由下式使〇減小，〇 = (1 -D) 〇 '， 從而能夠使該要素的剛性降低，使發(fā)生斷裂后的動態(tài)接近于實際的動態(tài)。
【附圖說明】
[0054] 圖IA是表示通過實驗得到的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系cQ及通過以往方法得到的應(yīng)力一應(yīng) 變關(guān)系C 1的圖。
[0055] 圖IB是表示不考慮剛性降低的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系C2及通過本方法得到的（考慮了 剛性降低的）應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系C 3的圖。
[0056] 圖2是表示解析裝置的概略結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0057] 圖3A是表示要素結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0058] 圖3B是表示節(jié)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0059] 圖3C是表示變位條件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0060] 圖3D是表示載荷條件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0061 ] 圖4是表不試驗片的一例的圖。
[0062] 圖5A是表示評價點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0063] 圖5B是表示時刻一節(jié)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0064] 圖5C是表示時刻一評價點狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)造的一例的圖。
[0065] 圖6A是表示解析裝置的動作流程的一例的流程圖。
[0066] 圖6B是表示斷裂判定執(zhí)行處理的一例的