Способ прогнозирования трещинообразования, устройство обработки, программный продукт и носитель записи

Способ прогнозирования трещинообразования, устройство обработки, программный продукт и носитель записи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу прогнозирования трещинообразования для выделения участка опасности трещинообразования при осуществлении анализа деформации методом конечных элементов, устройству обработки, программному продукту и носителю записи.

Уровень техники

В последние годы в автомобильной промышленности возникла насущная проблема в разработке конструкции автомобиля, способной снижать ущерб для пассажира во время столкновения. С другой стороны, снижение веса кузова автомобиля также важно для повышения эффективности использования топлива. Для решения этих проблем рассмотрено применение материалов повышенной прочности, в частности листов стали высокой прочности в качестве стальных материалов. Однако, в общем случае, известно, что повышение прочности приводит к снижению формуемости. Для расширения применения важно повысить формуемость, в частности формуемость при отбортовке внутренних кромок.

Для решения этих проблем разрабатываются материалы с высокой формуемостью при отбортовке внутренних кромок. Например, в патентном документе 1 раскрыт материал, формуемость при отбортовке внутренних кромок которого повышается благодаря контролируемой микроструктуре, например феррит и бейнит. Кроме того, в патентном документе 2 раскрыты листы алюминиевого сплава с высокой формуемостью при отбортовке внутренних кромок за счет обеспечения пластичной анизотропии и однородного удлинения при испытании на растяжение в определенном направлении.

Однако формуемость в фактической детали определяется не только свойствами материала, но и конфигурацией пресс-формы, условиями смазки, условиями штамповки и т.п. в усложненной манере. Поэтому необходимо правильно установить эти усложняющие факторы, совместно с материалами, чтобы воспользоваться высокими свойствами материала. С этой целью применяются методы численного анализа.

В патентном документе 3 раскрыт способ прогнозирования формирования трещины или складки, которая представляет собой дефект штамповки, возникающий во время штамповки, с использованием метода конечных элементов. Согласно этому способу анализ осуществляется методом конечных элементов, и формирование трещины или складки определяется с использованием данных деформации и/или напряжения интересующего элемента. Однако при использовании такого способа необходимо осуществлять дискретизацию на элементы по соответствующему размеру согласно цели анализа. Когда анализ осуществляется с неправильной дискретизацией на элементы, возникает опасность того, что прогнозирование приведет к завышению или занижению оценки и, следовательно, не будут соответствовать действительности.

[Патентный документ 1] выложенная патентная заявка Японии № 2002-60898.

[Патентный документ 2] Выложенная патентная заявка Японии № 2006-257506.

[Патентный документ 3] Выложенная патентная заявка Японии № Hei 8-339396.

Сущность изобретения

Как описано выше, традиционные методы не позволяют надежно выделить участок опасности трещинообразования при прогнозировании формирования трещины или складки, которая представляет собой дефект штамповки, возникающий во время штамповки, с использованием метода конечных элементов.

Настоящее изобретение сделано ввиду вышеописанных проблем, и его задачей является обеспечение способа прогнозирования трещинообразования для легкого и надежного выделения участка опасности трещинообразования при прогнозировании формирования трещины методом конечных элементов, а также устройства обработки, программного продукта и носителя записи.

Авторы настоящего изобретения предлагают способ прогнозирования трещинообразования исходя из того, что деформация локализуется на участке опасности трещинообразования, и что вокруг участка возникает большой градиент деформации, и обнаружили, что можно надежно определить участок опасности трещинообразования. Суть настоящего изобретения состоит в следующем.

1. Способ прогнозирования трещинообразования включает в себя: первый этап, на котором дискретизируют деталь, подлежащую анализу, по первой области и второй области, которая больше первой области, соответственно, и осуществляют анализ формования с использованием метода конечных элементов;

второй этап, на котором вычисляют максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа для каждой из детали, дискретизированной по первой области и второй области; и

третий этап, на котором выделяют участок опасности трещинообразования из детали, подлежащей анализу, дискретизированной по первой области, где разность максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа между расчетными значениями в детали, дискретизированной по первой области, и в детали, дискретизированной по второй области, больше заранее определенного значения в позиции, соответствующей одному и тому же участку на детали, подлежащей анализу.

2. Согласно способу прогнозирования трещинообразования по п.1, на первом этапе, размер первой области и размер второй области определяют согласно соотношению со значением n детали, подлежащей анализу.

3. Согласно способу прогнозирования трещинообразования по п.1 или 2, на третьем этапе, когда не удается выделить участок опасности трещинообразования, где разность больше заранее определенного значения, по меньшей мере, первую область из первой области и второй области делают меньше и вновь последовательно выполняют первый этап, второй этап и третий этап.

4. Согласно способу прогнозирования трещинообразования по любому из п.п.1-3, на первом этапе, краевой участок детали, подлежащей анализу, дискретизируют по первой области и второй области, соответственно, и затем осуществляют анализ формования.

5. Способ прогнозирования трещинообразования включает в себя:

первый этап, на котором дискретизируют деталь, подлежащую анализу, на множественные области и осуществляют анализ формования с использованием метода конечных элементов;

второй этап, на котором вычисляют максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа для каждой из областей;

третий этап, на котором объединяют две или более соседние области и вычисляют максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа в объединенной области; и

четвертый этап, на котором выделяют, в качестве участка опасности трещинообразования детали, подлежащей анализу, область, где разность максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа до и после объединения областей больше заранее определенного значения.

6. Согласно способу прогнозирования трещинообразования по п.5, на первом этапе, краевой участок детали, подлежащей анализу, дискретизируют по области и затем осуществляют анализ формования.

7. Устройство обработки, используемое для осуществления способа прогнозирования трещинообразования в детали, подлежащей анализу, включает в себя:

первый блок, дискретизирующий деталь, подлежащую анализу, по первой области и второй области, которая больше первой области, соответственно, и осуществляющий анализ формования с использованием метода конечных элементов;

второй блок, вычисляющий максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа для каждой из детали, дискретизированной по первой области и второй области; и

третий блок, выделяющий участок опасности трещинообразования из детали, подлежащей анализу, дискретизированной по первой области, где разность максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа между расчетными значениями в детали, дискретизированной по первой области, и в детали, дискретизированной по второй области, больше заранее определенного значения в позиции, соответствующей одному и тому же участку на детали, подлежащей анализу.

8. В устройстве обработки по п.7, первый блок определяет размер первой области и размер второй области согласно соотношению со значением n детали, подлежащей анализу.

9. Устройство обработки, используемое для осуществления способа прогнозирования трещинообразования в детали, подлежащей анализу, включает в себя:

первый блок, дискретизирующий деталь, подлежащую анализу, на множественные области и осуществляющий анализ формования с использованием метода конечных элементов;

второй блок, вычисляющий максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа для каждой из областей;

третий блок, объединяющий две или более соседние области и вычисляющий максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа в объединенной области; и

четвертый блок, выделяющий, в качестве участка опасности трещинообразования детали, подлежащей анализу, область, где разность максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа до и после объединения областей больше заранее определенного значения.

10. Программный продукт предписывает компьютеру выполнять:

первый этап, на котором дискретизируют деталь, подлежащую анализу, по первой области и второй области, которая больше первой области, соответственно, и осуществляют анализ формования с использованием метода конечных элементов;

второй этап, на котором вычисляют максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа для каждой из детали, дискретизированной по первой области и второй области; и

третий этап, на котором выделяют участок опасности трещинообразования из детали, подлежащей анализу, дискретизированной по первой области, где разность максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа между расчетными значениями в детали, дискретизированной по первой области, и в детали, дискретизированной по второй области, больше заранее определенного значения в позиции, соответствующей одному и тому же участку на детали, подлежащей анализу.

11. В программном продукте по п.10, на первом этапе, размер первой области и размер второй области определяют согласно соотношению со значением n детали, подлежащей анализу.

12. В программном продукте по п.10 или 11, на третьем этапе, когда не удается выделить участок опасности трещинообразования, где разность больше заранее определенного значения, по меньшей мере, первую область из первой области и второй области делают меньше и вновь последовательно выполняют первый этап, второй этап и третий этап.

13. В программном продукте по любому из п.п.10-12, на первом этапе, краевой участок детали, подлежащей анализу дискретизируют по первой области и второй области, соответственно, и затем осуществляют анализ формования.

14. Программный продукт предписывает компьютеру выполнять:

первый этап, на котором дискретизируют деталь, подлежащую анализу, на множественные области, и осуществляют анализ формования с использованием метода конечных элементов;

второй этап, на котором вычисляют максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа для каждой из областей;

третий этап, на котором объединяют две или более соседние области и вычисляют максимальную главную деформацию или показатель уменьшения толщины листа в объединенной области; и

четвертый этап, на котором выделяют, в качестве участка опасности трещинообразования детали, подлежащей анализу, область, где разность максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа до и после объединения областей больше заранее определенного значения.

15. В программном продукте по п.14, на первом этапе, краевой участок детали, подлежащей анализу, дискретизируют по области и затем осуществляют анализ формования.

16. Компьютерно-считываемый носитель записи, на котором записан программный продукт по любому из п.п.10-15.

Благодаря осуществлению прогнозирования трещинообразования детали, подлежащей обработке, согласно настоящему изобретению, можно ослабить зависимость от выбора условий анализа, и можно легко и надежно выделять участок опасности трещинообразования. Соответственно, можно сократить затраты на проектирование и реализовать снижение веса путем применения более прочного материала к детали, подлежащей обработке.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - логическая блок-схема способа (устройства) прогнозирования трещинообразования, отвечающего настоящему изобретению.

Фиг. 2 - таблица, демонстрирующая результаты моделирования при определении верхнего и нижнего пределов грубой и тонкой дискретизации элементов.

Фиг. 3 - характеристика, демонстрирующая результаты моделирования при определении верхнего и нижнего пределов грубой дискретизации элементов.

Фиг. 4 - характеристика, демонстрирующая результаты моделирования при определении верхнего и нижнего пределов тонкой дискретизации элементов.

Фиг. 5 - логическая блок-схема способа (устройства) прогнозирования трещинообразования, отвечающего настоящему изобретению.

Фиг. 6 - пояснительный вид листа материала, используемого для экспериментальной штамповки.

Фиг. 7A - схематический вид в вертикальном разрезе до начала испытания на отбортовку внутренних кромок.

Фиг. 7B - схематический вид сверху до начала испытания на отбортовку внутренних кромок.

Фиг. 7C - схематический вид в вертикальном разрезе по окончании испытания на отбортовку внутренних кромок.

Фиг. 8A - схема, демонстрирующая дискретизацию на элементы малого размера, используемую для анализа формования.

Фиг. 8B - схема, демонстрирующая дискретизацию на элементы большого размера, используемую для анализа формования.

Фиг. 9 - характеристика, демонстрирующая результаты анализа для распределения максимальной главной деформации с большими и малыми элементами.

Фиг. 10 - схема, демонстрирующая внутреннюю конструкцию персонального оконечного устройства пользователя.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Прежде всего, авторы настоящего изобретения подробно исследовали состояния деформации трещиноватых участков деталей, подлежащих анализу. В итоге, было обнаружено, что существует пик в позиции, где фактически возникает трещина, и деформация, например, показатель уменьшения толщины листа или деформация, уменьшается постепенно вблизи этого пика. В частности, возможно, что после того, как деформация концентрируется в некоторой области (элементе) в детали, подлежащей анализу, локализация деформации дополнительно происходит в области, что, в конце концов, приводит к образованию трещины. Это значит, что, другими словами, в трещиноватом участке детали, подлежащей анализу, так называемый градиент деформации велик. Градиент деформации это изменение (градиент), зависящий от позиции величины деформации, например показателя уменьшения толщины листа или величины деформации в некотором участке детали, подлежащей анализу. Градиент деформации это дифференциальный коэффициент, полученный дифференцированием величины деформации по позиции (расстоянию), который можно представить, например, рассматривая малую область, градиент деформации=[величина деформации/расстояние (мм)].

В качестве традиционного способа выявления трещины путем осуществления анализа деформации детали, подлежащей анализу, методом конечных элементов, в общем случае, принят способ сравнения величины деформации каждой области (каждого элемента дискретизации в виде сетки), полученной вычислением, с пределом трещинообразования материала, который получают отдельно. В частности, согласно традиционному способу, в ходе анализа деформации с использованием метода конечных элементов, участок определяется в качестве участка опасности трещинообразования, когда величина деформации в определенном элементе превышает предел трещинообразования, заданный на основании предела трещинообразования материала детали, подлежащей анализу.

Однако, в этом случае, возникают следующие проблемы.

Согласно методу конечных элементов величина деформации, вычисленная для каждого элемента, является средним значением в этом элементе. Поэтому когда размер элемента задан относительно большим, в элементе, где существует участок с большой величиной деформации, этот участок существует локально в узкой области в интересующем элементе. В этом случае, даже в случае локального превышения предела трещинообразования на интересующем участке, усреднение величин деформации в элементе приводит к тому, что, так сказать, величина деформации интересующего участка включается в среднее значение, и, таким образом, выходное значение как среднее в элементе не превышает предел трещинообразования. В этом случае интересующий участок нельзя определить как участок опасности трещинообразования.

Соответственно, чтобы иметь дело с локализацией деформации, можно использовать дискретизации на адекватно малые элементы.

Однако, согласно методу конечных элементов, время вычисления в значительной степени зависит от размера элемента и полного количества элементов. При дискретизации на адекватно малые элементы, которые могут иметь дело с локализацией деформации, для анализа деформации требуется много времени. В частности, время обработки обратно пропорционально кубу степени уменьшения размера элемента. Например, время вычисления увеличивается примерно в восемь раз, когда размер элемента уменьшается в два раза, и примерно в 64 раза, когда размер элемента уменьшается в четыре раза. При использовании элемента со стороной 2 мм требуется приблизительно десять часов вычислений для масштаба нормальной детали, подлежащей анализу, например, при использовании элемента со стороной 0,5 мм для повышения точности требуется приблизительно в 64 раза больше времени вычисления, 640 часов, что затрудняет практическое применение.

Кроме того, при малом размере элемента возникает следующая проблема. В частности, при использовании размера элемента, который меньше измерительной базы (к измерительной базе обращаются при измерении деформации трещиноватого участка) во время получения предела трещинообразования материала детали, подлежащей анализу, выходное значение из элемента и предел трещинообразования нельзя сравнивать напрямую. В этом случае требуется некоторая коррекция.

Кроме того, в первом месте, независимо от того, насколько мал размер элемента дискретизации, возможен случай, когда нельзя точно определить возможность формирования трещины. В частности, даже если в детали, подлежащей анализу, существует участок, величина деформации которого достаточно велика для формирования трещины, возможен случай, когда интересующий участок имеет по существу, однородную, величину деформации в относительно большой области, и трещина не возникает по причине отсутствия в нем локализации деформации. Примером является так называемая деформация при отбортовке отверстия, при которой, по существу, однородная, величина деформации возникает по периметру отверстия, сформированного в детали, подлежащей анализу. В этом случае, хотя трещина в действительности не возникает, выходное значение в элементе, соответствующем интересующему участку, превышает предел трещинообразования, и участок можно определить в качестве участка опасности трещинообразования.

Как объяснено выше, согласно традиционному способу определения трещины, требуется высокая квалификация для осуществления точного определения трещины, а также можно не заметить участок опасности трещинообразования в зависимости от формы возникновения деформации и/или условий установки.

Для исправления этой ситуации авторы настоящего изобретения обратили внимание на то, что градиент деформации велик вокруг участка опасности трещинообразования, и предложили новый способ определения трещины, основанный на том, что в анализе методом конечных элементов осуществляется усреднение, зависящее от размера элемента.

Согласно настоящему изобретению два типа элементов (здесь, для удобства, меньший называется первым элементом, и больший называется вторым элементом), имеющие разные размеры дискретизации, согласно методу конечных элементов, используются для проведения анализа для участка, имеющего градиент деформации. Согласно методу конечных элементов величина деформации в интересующем элементе усредняется и выводится. Поэтому в случае, когда в определенном элементе существует участок деформации, имеющий большой градиент деформации, когда интересующий элемент является первым элементом и когда он является вторым элементом, первый приобретает большее выходное значение, чем последний.

Согласно настоящему изобретению разность между вычисленными средними значениями в детали, дискретизированной по первому элементу, и в детали, дискретизированной по второму элементу, используется для выделения участка опасности трещинообразования для первого элемента и второго элемента по отдельности в позиции, соответствующей одному и тому же участку в детали, подлежащей анализу. В этом случае, когда выходные средние значения различаются между первым элементом и вторым элементом, возможно, что в интересующем элементе существует градиент деформации. Эта разность между выходными значениями соответствует величине градиента деформации. Чем больше градиент деформации, тем больше опасность возникновения трещины, и степень опасности трещинообразования может определяться разностью значений анализа.

Согласно настоящему изобретению возможна конструкция, в которой, после анализа с помощью элементов, имеющих заранее определенный размер, вместо использования двух типов элементов, имеющих разные размеры дискретизации, как описано выше, два или более элементов объединяются, что позволяет вычислять разность между выходными значениями до и после объединения элементов. В этом случае, когда выходные средние значения до и после объединения элементов различны, возможно, что градиент деформации существует в интересующих элементах. Чем больше градиент деформации, тем больше опасность возникновения трещины, и степень опасности трещинообразования может определяться разностью значений анализа.

В качестве упомянутых здесь значений анализа можно использовать любое значение, например толщину листа, показатель уменьшения толщины листа, максимальную главную деформацию, штампуемость в диаграмме пределов штамповки, представленную максимальной и минимальной главными деформациями, и т.п., используемое, в общем случае, при определении трещины. Желательно использовать показатель уменьшения толщины листа или максимальную главную деформацию в силу простоты обработки при анализе. Кроме того, при анализе процесса штамповки методом конечных элементов, в общем случае, в качестве элемента, используется (двухмерный) элемент оболочки, образованный несколькими узлами в плоскости, но не имеющий узлов в направлении толщины, и настоящее изобретение предпочтительно для этого элемента. Однако настоящее изобретение точно так же можно применять к одномерному элементу (элементу стержня), используемому для обработанных продуктов в форме стержня, и к трехмерному элементу (элементу тела), используемому для повышения точности более детального анализа деформации в направлении толщины.

Было обнаружено, что использование такого способа позволяет просто и надежно осуществлять определение трещины, что было трудно делать традиционными способами, не оптимизировав размер элемента, по причине зависимости от степени локальной деформации участка опасности трещинообразования, способа измерения при определении предела трещинообразования, и т.п.

В частности, согласно настоящему изобретению, можно решить все вышеописанные проблемы, присущие уровню техники.

В частности, согласно настоящему изобретению, в качестве первого элемента или элемента до объединения, не обязательно использовать элемент очень малого размера, как в уровне техники, что позволяет значительно сократить время обработки. Также в этом случае, не обязательно использовать размер элемента, который меньше измерительной базы, во время получения предела трещинообразования материала детали, подлежащей анализу, что позволяет напрямую сравнивать выходное значение из элемента и предел трещинообразования.

Согласно настоящему изобретению, используя то же самое в обратном смысле, так сказать, что величина деформации усредняется в элементе методом конечных элементов, используется два типа элементов, имеющих разные размеры. Поэтому, тогда как, традиционно, вклад участка, имеющего большую величину деформации, так сказать, включается в среднее значение, путем увеличения величины деформации в элементе, настоящее изобретение позволяет точно определять участок опасности трещинообразования.

Кроме того, как в деформации при отбортовке отверстия, даже если в детали, подлежащей анализу, существует участок, величина деформации которого достаточно велика для формирования трещины, настоящее изобретение можно применять даже в случае, когда интересующий участок имеет по существу, однородную, величину деформации в относительно большой области, и трещина не возникает по причине отсутствия в нем локализации деформации. В частности, в этом случае, интересующий участок имеет малый градиент деформации (или, по существу, не имеет градиента деформации), и, следовательно, разность между выходными значениями первого элемента и второго элемента имеет относительно малое значение, что позволяет точно определить, что он не является участком опасности трещинообразования.

Кроме того, в результате специальных исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что точность определения трещины значительно возрастает по сравнению с традиционным способом для, среди различных видов трещин, разновидности деформации, которая называется трещиной при отбортовке внутренней кромки. Штамповку для отбортовки внутренних кромок можно рассматривать как корневой участок центральной колонны, которая является участком боковой панели кузова, обработанным участком выступающего фланца для сваривания деталей и т.п., и его состояние деформации близко к одноосному растяжению. В таком режиме деформации градиент деформации участка опасности трещинообразования чрезвычайно велик. Кроме того, деформация более локализована по сравнению с другими формами трещины. Поэтому, при осуществлении анализа методом конечных элементов, в общем случае, необходимо использовать чрезвычайно малый элемент. Это делает время вычисления избыточным и затрудняет связывание расчетного значения с предельным значением трещинообразования материала, измеренным посредством определенной специальной измерительной базы.

Напротив, в связи с настоящим изобретением, было обнаружено, что градиент деформации можно оценивать как разность значений анализа за счет изменения размеров элементов для вычисления значений анализа, и участок опасности трещинообразования можно выделять надежно. Когда настоящее изобретение применяется к листам стали высокой прочности, имеющим окончательную прочность на растяжение 440 МПа или выше, в которых трещина при отбортовке внутренней кромки легко может возникать в связи с градиентом деформации, точность его прогнозирования значительно возрастает, и, таким образом, настоящее изобретение предпочтительно для такого применения.

Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается методом конечных элементов и может применяться к любому способу анализа, если он осуществляет дискретизацию на элементы. Кроме того, изобретение эффективно для прогнозирования не только трещины в ходе штамповки, но и трещины в материале во время деформации в результате столкновения.

Ниже приведено конкретное объяснение настоящего изобретения.

Настоящее изобретение по п.1, согласно фиг. 1, когда деталь, подлежащая анализу, дискретизируется на множественные области (элементы), и анализ формирования осуществляется методом конечных элементов, два типа элементов, элемент малого размера (первый элемент) и элемент (второй элемент), который больше первого элемента, используются для осуществления анализа формирования (блок (этап) дискретизации 11), и показатель уменьшения толщины листа или максимальная главная деформация вычисляется для каждого из элементов (блок (этап) анализа 12). Затем первый элемент, где значение разности максимальной главной деформации или показателя уменьшения толщины листа между первым элементом и вторым элементом больше заранее определенного значения в позиции, соответствующей одному и тому же участку на детали, подлежащей анализу, выделяется в качестве участка опасности трещинообразования детали, подлежащей анализу (блок (этап) выделения 15).

Здесь, блок дискретизации 11, блок анализа 12 и блок выделения 15 реализованы как функции центрального процессора (ЦП), например компьютера.

Заметим, что на фиг. 1 и фиг. 5 сплошная линия обозначает необходимый блок или этап, и пунктирная линия обозначает альтернативный блок или этап.

Сначала, для дискретизации детали, подлежащей анализу, на множественные элементы (блок (этап) дискретизации 11), деталь, подлежащая анализу, выражается цифровыми данными (данными CAD или данными измерения формы) трехмерной формы детали в виде объединения двухмерных плоских областей. В это время угловой участок детали дискретизируется на достаточно малые элементы, поскольку он значительно изменяется по форме, чтобы, таким образом, гарантировать воспроизводимость формы. Кроме того, при анализе трещины при отбортовке внутренней кромки на краевом участке, предпочтительно осуществлять дискретизацию на элементы так, чтобы внешняя периферическая линия детали была гладкой без каких-либо выступов или впадин. Кроме того, при осуществлении дискретизации на элементы по первому элементу и второму элементу разных размеров, всю деталь, подлежащую анализу, можно однородно дискретизировать тонко (или грубо), или некоторые области детали, где осуществляется определение трещины, можно дискретизировать тонко или грубо. Первое удобно применительно к этапам работы, и последнее имеет преимущество для сокращения времени вычисления. Поэтому оба варианта можно выбирать или объединять надлежащим образом с учетом общей нагрузки.

Здесь, на блоке (этапе) дискретизации 11, размер первого элемента и размер второго элемента определяется согласно соотношению со значением n детали, подлежащей анализу.

Согласно настоящему изобретению, при осуществлении анализа с помощью дискретизации на элементы методом конечных элементов, дискретизацию на элементы следует осуществлять достаточно тонко, чтобы воспроизвести геометрическую форму нужного участка, а именно, например, кривизну краевого участка, радиус кривизны углового участка и т.п. Кроме того, согласно настоящему изобретению, когда анализ осуществляется с дискретизацией на элементы, двух типов, первый элемент и второй элемент, после чего определяется разность показателя уменьшения толщины листа или максимальной главной деформации между первым элементом и вторым элементом, необходимо обратить особое внимание на два размера элементов дискретизации (грубой и тонкой). Авторы настоящего изобретения провели специальные исследования в отношении способа установки размера элементов грубой и тонкой дискретизации, и обнаружили, что размеры связаны со свойством деформационного упрочнения материала. Было обнаружено, что высокой точности прогнозирование трещинообразования можно добиться, когда средний размер “L coarse” (в мм) элементов грубой дискретизации и средний размер "L fine" (в мм) элементов тонкой дискретизации удовлетворяют следующему соотношению, причем свойство деформационного упрочнения материала выражается значением n, которое получается, в общем случае, путем испытания на растяжение:

f(2, n)≤L coarse≤f(10, n)(1)

f(0,5, n)≤L fine≤f(5, n)(2)

Здесь n - это значение n материала, и вышеприведенные выражения выполняются при n≥0,05. Когда n<0,05, значение n=0,05 можно использовать для получения L coarse и L fine. Кроме того, функция f(L*, n) задается следующим образом:

f(L*, n)=L*(1-exp(0,37/n)/3200)(3)

Другими словами, вышеприведенные выражения (1)-(3) преобразуются к виду:

2(1-exp (0,37/n)/3200)≤L coarse≤10(1-exp(0,37/n)/3200) (4)

0,5(1-exp(0,37/n)/3200)≤L fine≤5(1-exp(0,37/n)/3200) (5)

Эта функция f имеет значение, которое увеличивается совместно со значением n. Локализация деформации не происходит легко, когда значение n велико, и, следовательно, точность прогнозирования трещинообразования можно гарантировать даже при дискретизации на элементы большого размера. С другой стороны, деформация может легко возникать локально, когда значение n мало. Таким образом, градиент деформации участка опасности трещинообразования увеличивается, и точность прогнозирования трещинообразования снижается, если не осуществляется дискретизация на элементы достаточно малого размера. Соответственно, размер элементов дискретизации нужно сделать малым, и, следовательно, делается такая установка.

Хотя предполагается, что лучше осуществлять дискретизацию на элементы малого размера, когда значение n очень мало, менее 0,05, дискретизация на элементы слишком малого размера может приводить к увеличению времени вычисления и, следовательно, не является предпочтительной. Таким образом, было обнаружено, что, даже при использовании элементов грубой/ тонкой дискретизации, заданных со значением n, равным 0,05, на практике не возникает проблем в пределах точности численного анализа согласно современному методу конечных элементов. Соответственно, когда значение n меньше или равно 0,05, дискретизацию на элементы можно задать со значением n, равным 0,05. Результаты моделирования при определении верхнего и нижнего пределов элементов грубой и тонкой дискретизации показаны на фиг. 2, и характеристики показаны на фиг. 3 и фиг. 4.

При оценивании градиента деформации с повышенной точностью отношение между L coarse и L fine, L coarse/L fine, может составлять 1.5 или более, предпочтительно, 2 или более.

Затем, при осуществлении анализа формирования методом конечных элементов, в качестве коммерчески доступного программного обеспечения, используется программное обеспечение нарастающего типа, например PAM-STAMP, LS-DYNA, программное обеспечение одноэтапного типа, например AutoForm, HyperForm и т.п. для осуществления анализа формования всей детали, и вычисляются показатель уменьшения толщины листа или максимальная главная деформация каждого из первых элементов и каждого из вторых элементов (блок (этап) анализа 12). Показатель уменьшения толщины листа и максимальная главная деформация вычисляются как значения окончательной формы для осуществления определения трещины из историй приращений пластической деформации, используемых в методе конечных элементов. В порядке анализа формирования, настоящее изобретение можно использовать для обработки раздачи отверстия, сопровождаемой штамповкой, штамповки выступающего фланца, любого прессования, например обтяжки или глубокой вытяжки, штамповки с использованием гидропресса, совместно использующей внутреннее давление, рабочее осевое усилие гидроштамповки и внутреннее давление в трубе и т.п.

Здесь, разность вышеописанных показателя уменьшения толщины листа или максимальной главной деформации вычисляется как разность между выделенными элементами других результатов анализа, которые располагаются максимально близко к позиции интересующего элемента, на основании результатов анализа из дискретизации на элементы наименьшего размера.

Затем элемент, для которого разность вышеописанных показателя уменьшения толщины листа или максимальной главной деформации больше заранее определенного значения, выделяется в качестве участка опасности трещинообразования (блок выделения (этап) 15).

Здесь, вышеупомянутое заранее определенное значение можно получить в качестве предельного значения трещинообразования посредством отдельно осуществляемого эксперимента, или получить как значение, соответствующее размеру объединенного элемента после осуществления