УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ, ПРОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ И СПОСОБ ДЛЯ ЭТОГО Российский патент 2020 года по МПК G01N3/12 G01N19/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству определения разрушения, к программе для определения разрушения и к способу для этого.

Предпосылки создания изобретения

[0002] В последние годы быстро распространяется применение высокопрочного стального листа к автомобильным кузовам в силу требований к безопасности при столкновениях и к уменьшению веса. Высокопрочный стальной лист, используемый для автомобильного кузова, имеет увеличенную прочность на разрыв, а также имеет увеличенную энергию поглощения во время столкновения без увеличения толщины листа. Тем не менее, по мере того, как прочность стального листа становится более высокой, пластичность стального листа уменьшается, и в силу этого стальной лист будет разрушаться во время формования прессованием и во время механической деформации при столкновении транспортного средства, такого как автомобиль. Чтобы определять состояние стального листа во время формования прессованием и во время механической деформации при столкновении, возрастают потребности в расчете зон деформации при столкновении с высокой точностью методом конечных элементов (FEM) и в определении разрушения.

[0003] Дополнительно, в качестве способа соединения стальных листов в процессе сборки транспортных средств, например, автомобиля и т.п., используется точечная сварка. Известно, что зона термического влияния, также называемая участком HAZ (зоны термического влияния), формируется вокруг точечно-сварного участка в элементе, собранном посредством точечной сварки. Прочность HAZ-участка может уменьшаться вследствие влияния нагрева от точечной сварки. Когда прочность HAZ-участка уменьшается, напряжение концентрируется во время механической деформации при столкновении, и разрушение может возникать из HAZ-участка. Таким образом, требуется прогнозировать разрушение HAZ-участка во время механической деформации при столкновении с высокой точностью, и может быть улучшена точность анализа деформации при столкновении автомобиля.

[0004] Например, патентный документ 1 описывает технологию для того, чтобы прогнозировать разрушение HAZ-участка на основе обобщающей кривой, указывающей взаимосвязь между параметрами материала, вычисленными из механических характеристик, химических компонентов и т.д. HAZ-участка и деформацией. При использовании технологии, описанной в патентном документе 1, значение определения разрушения с высокой точностью может прогнозироваться без выполнения процесса вычисления значений определения разрушения также для элемента, состоящего из типа стали, деформация при разрушении которой еще не вычислена. Тем не менее, когда разрушение HAZ-участка прогнозируется в расчете зон деформации при столкновении с использованием FEM, деформация HAZ-участка отличается в зависимости от размера элемента, и в силу этого возникает такая проблема, что время, когда определяется то, что HAZ-участок разрушается, отличается в зависимости от размера элемента.

[0005] Чтобы разрешать такую проблему, известна технология, которая создает аналитическую модель для каждого размера элемента, выполняет арифметическую операцию для того, чтобы получать деформацию при разрушении в каждой модели, и прогнозирует разрушение HAZ-участка из взаимосвязи между параметром, указывающим размер элемента, и деформацией при разрушении (например, см. патентный документ 2). При использовании технологии, описанной в патентном документе 2, арифметическая операция, чтобы получать деформацию при разрушении HAZ-участка независимо от размера элемента, может выполняться посредством нахождения значения параметра размера элемента из взаимосвязи между параметром, указывающим размер элемента, и деформацией при разрушении.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0006] PTL 1. Не прошедшая экспертизу патентная публикация (Япония) № 2012-132902

PTL 2. Не прошедшая экспертизу патентная публикация (Япония) № 2008-107322

Сущность изобретения

Техническая задача

[0007] Тем не менее, при использовании технологии, описанной в патентном документе 2, когда прогнозирование разрушения выполняется для типа стали, для которой арифметическая операция, чтобы получать деформацию при разрушении, еще не выполнена, требуется обработка, чтобы выполнять арифметическую операцию для того, чтобы получать значение определения разрушения до выполнения прогнозирования разрушения, и в силу этого непросто применять технологию к расчету зон деформации при столкновении транспортного средства, такого как автомобиль. Обработка, чтобы выполнять арифметическую операцию для того, чтобы получать значение определения разрушения требует огромного объема работы, и в силу этого значение определения разрушения для всех точек точечной сварки, обычно тысячи точек, транспортного средства, такого как автомобиль, никогда не определяется.

[0008] Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство определения разрушения, допускающее надлежащее прогнозирование разрушения зоны термического влияния независимо от размера элемента в расчете зон деформации с использованием FEM, когда элемент, включающий в себя множество зон термического влияния, например, транспортное средство, такое как автомобиль, деформируется во время столкновения.

Решение задачи

[0009] Сущность настоящего изобретения, которое разрешает такие проблемы, представляет собой устройство определения разрушения, программу для определения разрушения и способ определения разрушения, которые описываются ниже.

(1) Устройство определения разрушения, включающее в себя:

- модуль хранения, который сохраняет входную информацию элементов, указывающую свойство материала и толщину листа для стального материала, имеющего зону термического влияния, и размер элемента в модели анализа, используемой для анализа деформации стального материала посредством метода конечных элементов, и информацию опорных значений предельного формования, указывающую опорное значение предельного формования, используемое в качестве значения предельного формования в пределах опорного размера элемента, который представляет собой размер элемента, используемый в качестве опорного;

- модуль извлечения элементов, который извлекает элементы, включенные в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала;

- модуль формирования опорных значений предельного формования, который формирует опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния на основе информации опорных значений предельного формования;

- модуль формирования значений предельного формования в зоне термического влияния, который использует прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния;

- модуль проведения анализа, который проводит анализ деформации посредством использования входной информации и выводит информацию зон деформации, включающую в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния;

- модуль определения главной деформации, который определяет максимальную главную деформацию и минимальную главную деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- модуль определения разрушения, который определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа, на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования в зоне термического влияния.

(2) Программа для определения разрушения согласно (1), в которой:

- модуль извлечения элементов имеет:

- модуль извлечения соединительных элементов, который извлекает соединительный элемент, который указывает то, что два стальных материала должны соединяться;

- модуль указания окружающего кольца, который указывает окружающее кольцо с контактом между соединительным элементом и элементом, формирующим стальной материал, в качестве центральной точки; и

- модуль определения элементов, который определяет элемент, по меньшей мере, часть которого включена в окружающее кольцо, в качестве элемента, формирующего зону термического влияния.

(3) Устройство определения разрушения согласно (2), в котором:

- модуль формирования опорных значений предельного формования имеет:

- модуль получения информации смежных элементов, который получает свойство материала и толщину листа элемента, смежного с контактной точкой между соединительным элементом и элементом, формирующим стальной материал;

- модуль оценки свойств материалов, который оценивает свойство материала зоны термического влияния из свойства материала, полученного посредством модуля получения информации смежных элементов; и

- модуль формирования значений предельного формования, который формирует опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала, оцененным посредством модуля оценки свойств материалов, и толщиной листа, полученной посредством модуля получения информации смежных элементов.

(4) Устройство определения разрушения согласно любому из (1)-(3), в котором:

- модуль формирования значений предельного формования в зоне термического влияния имеет:

- модуль определения размера элемента, который определяет размер элемента для элемента, включенного в зону термического влияния; и

- модуль изменения значений предельного формования, который использует размер элемента и прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования в соответствии с определенным размером элемента.

(5) Устройство определения разрушения согласно (4), в котором:

- модуль определения размера элемента имеет:

- модуль извлечения размера элемента, который извлекает размер элемента для каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- арифметический функциональный модуль для получения размера элемента, который выполняет арифметическую операцию для того, чтобы получать размер элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, из каждого из извлеченных размеров элементов.

(6) Устройство определения разрушения согласно любому из (1)-(5), в котором:

- анализ деформации представляет собой анализ деформации при столкновении транспортного средства, сформированного из стального материала.

(7) Устройство определения разрушения согласно (1), в котором:

- модуль формирования целевых значений предельного формования формирует целевое значение предельного формования посредством использования выражения прогнозирования значений предельного формования, которое представляет собой функцию размера элемента и прочности на растяжение стального материала,

- выражение прогнозирования значений предельного формования, в случае если ρ является степенью деформации, M является размером элемента, указывающим размер элемента в модели анализа , используемой в расчете посредством FEM, ε₁, является максимальной главной деформацией в пределах размера M элемента, и ε₂ является минимальной главной деформацией в пределах размера M элемента, представляется посредством первого коэффициента k1 и второго коэффициента k2 следующим образом:

Математическое выражение 1

,

где первый коэффициент k1 представляется посредством прочности TS на растяжение материала стального листа и коэффициентов γ и σ следующим образом:

Математическое выражение 2

, и

второй коэффициент k2 представляется посредством максимальной главной деформации ε_1B в пределах опорного размера элемента и коэффициента η следующим образом:

Математическое выражение 3

.

(8) Способ определения разрушения, включающий в себя:

- извлечение элемента, включенного в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала;

- формирование опорного значения предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния на основе информации опорных значений предельного формования, указывающей опорное значение предельного формования, используемое в качестве значения предельного формования в пределах опорного размера элемента, который представляет собой размер элемента, используемый в качестве опорного;

- использование размера элемента и прочности на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния;

- проведение анализа деформации посредством использования входной информации для анализа деформации стального материала посредством метода конечных элементов, включающей в себя свойство материала и толщину листа для стального материала, и вывод информации зон деформации, включающей в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния;

- определение максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- определение того, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа , на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования при воздействии тепла.

(9) Программа для определения разрушения для инструктирования компьютеру выполнять обработку с тем, чтобы:

- извлекать элемент, включенный в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала;

- формировать опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния на основе информации опорных значений предельного формования, указывающей опорное значение предельного формования, используемое в качестве значения предельного формования в пределах опорного размера элемента, который представляет собой размер элемента, используемый в качестве опорного;

- использовать размер элемента и прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния;

- проводить анализ деформации посредством использования входной информации для анализа деформации стального материала посредством метода конечных элементов, включающей в себя свойство материала и толщину листа для стального материала, и выводить информацию зон деформации, включающую в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния;

- определять максимальную главную деформацию и минимальную главную деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- определять то, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа , на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования при воздействии тепла.

Преимущества изобретения

[0010] В одном варианте осуществления, разрушение зоны термического влияния может надлежащим образом прогнозироваться независимо от размера элемента в расчете зон деформации посредством FEM элемента, включающего в себя множество зон термического влияния.

Краткое описание чертежей

[0011] Фиг. 1 является схемой, показывающей взаимосвязь между линиями предельного формования, сформированными посредством использования выражения прогнозирования значений предельного формования, и фактически измеренными значениями.

Фиг. 2 является схемой, показывающей устройство определения разрушения согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа обработки определения разрушения посредством устройства определения разрушения согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей более подробную обработку касательно обработки на этапе S103, показанной на фиг. 3.

Фиг. 5A-5D являются схемами для пояснения обработки, показанной на фиг. 4, и фиг. 5A и фиг. 5B являются схемами для пояснения обработки на этапе S201, фиг. 5C является схемой для пояснения обработки на этапе S202, и фиг. 5D является схемой для пояснения обработки на этапе S203.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей более подробную обработку касательно обработки на этапе S104, показанной на фиг. 3.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей более подробную обработку касательно обработки на этапе S105, показанной на фиг. 3.

Фиг. 8 является схемой, показывающей устройство определения разрушения согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа обработки определения разрушения посредством устройства определения разрушения согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 10A-10C являются схемами для пояснения обработки на этапе S103, когда размеры элементов отличаются, и фиг. 10A является схемой для пояснения обработки на этапе S201, фиг. 10B является схемой для пояснения обработки на этапе S202, и фиг. 10C является схемой для пояснения обработки на этапе S203.

Фиг. 11 является схемой, показывающей систему для изготовления пресс-формы, которая представляет собой пример примера варианта применения устройства определения разрушения согласно варианту осуществления.

Фиг. 12A и фиг. 12B являются схемами, показывающими устройство для проведения испытаний на трехточечный изгиб шляповидного элемента, используемое для измерения, и фиг. 12A является схемой сбоку, и фиг. 2B является схемой в сечении вдоль линии A-A' на фиг. 12A.

Фиг. 13 является схемой, показывающей условия FEM-расчета около точечной сварки в примерах вариантов осуществления и сравнительных примерах.

Фиг. 14A-14D являются схемами, показывающими сравнения между результатами эксперимента над реальным шляповидным элементом и примерами 1 и 2 вариантов осуществления, и фиг. 14A является схемой, показывающей состояние разрушения реального шляповидного элемента, фиг. 14B является схемой, показывающей состояние разрушения примера 1 варианта осуществления, фиг. 14C является схемой, показывающей состояние разрушения примера 2 варианта осуществления, и фиг. 14D является схемой, показывающей взаимосвязь между расстоянием прижатия прижимного элемента и нагрузкой, сформированной в шляповидном элементе.

Фиг. 15A-15D являются схемами, показывающими сравнения между результатами эксперимента над реальным шляповидным элементом и сравнительными примерами 1 и 2, и фиг. 15A является схемой, показывающей состояние разрушения реального шляповидного элемента, фиг. 15B является схемой, показывающей состояние разрушения сравнительного примера 1, фиг. 15C является схемой, показывающей состояние разрушения сравнительного примера 2, и фиг. 15D является схемой, показывающей взаимосвязь между расстоянием прижатия прижимного элемента и нагрузкой, сформированной в шляповидном элементе.

Подробное описание вариантов осуществления

[0012] Далее, со ссылкой на чертежи, поясняются устройство определения разрушения, программа для определения разрушения и способ для означенного. Тем не менее, объем настоящего изобретения не ограничен этими вариантами осуществления.

[0013] Структура устройства определения разрушения согласно варианту осуществления

Устройство определения разрушения согласно варианту осуществления изменяет информацию опорных значений предельного формования в пределах опорного размера элемента, созданном посредством фактического измерения и т.п., и опорном значении предельного формования, определенном посредством свойства материала и толщины листа участка HAZ (зоны термического влияния), посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, которое представляет собой функцию размера элемента, который представляет собой размер элемента в модели анализа, и прочности на растяжение стального материала. Устройство определения разрушения согласно варианту осуществления может использовать целевое значение предельного формования в соответствии с прочностью на растяжение посредством использования значения предельного формования в зоне термического влияния, измененного посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, которое представляет собой функцию размера элемента, который представляет собой размер элемента в модели анализа, и прочности на растяжение стального материала. Устройство определения разрушения согласно варианту осуществления может использовать целевое значение предельного формования в соответствии с прочностью на растяжение, и в силу этого разрушение многих зон термического влияния, включенных в элемент, может прогнозироваться за короткое время. Далее, до того, как поясняется устройство определения разрушения согласно варианту осуществления, поясняется принцип обработки определения разрушения в устройстве определения разрушения согласно варианту осуществления.

[0014] Авторы настоящего изобретения установили выражение прогнозирования значений предельного формования для того, чтобы прогнозировать опорное значение предельного формования в пределах опорного размера элемента, соответствующем линии предельного формования, созданной посредством фактического измерения и т.п., и максимальную главную деформацию в пределах размера элемента на основе взаимосвязи между размером элемента в модели анализа целевого стального листа для определения и максимальной главной деформацией в пределах опорного размера элемента. Другими словами, авторы настоящего изобретения выявили, что присутствие/отсутствие разрушения определяется посредством использования целевого значения предельного формования, сформированного посредством изменения опорного значения предельного формования, соответствующего опорной линии предельного формования, которая используется в качестве опорной, посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, которое представляет собой функцию прочности на растяжение стального материала и размера элемента. Посредством изменения значения предельного формования посредством использования выражения прогнозирования значений предельного формования в соответствии с размером элемента, может определяться разрушение в соответствии с размером элемента.

[0015] Выражение (1), показанное ниже, представляет собой выражение прогнозирования значений предельного формования, найденное авторами настоящего изобретения.

[0016] Математическое выражение 4

[0017] Здесь, ρ является степенью деформации, M является размером элемента (мм), указывающим размер целевого элемента в расчете с использованием метода конечных элементов, ε₁ является максимальной главной деформацией в пределах размера M элемента, и ε₂ является минимальной главной деформацией в пределах размера M элемента. Затем k1, которое является множимым размера M элемента, является первым коэффициентом, и k2, которое является экспонентой размера M элемента, является вторым коэффициентом в зависимости от максимальной главной деформации в пределах опорного размера элемента, который поясняется со ссылкой на выражение (2) и выражение (4), показанные ниже. Выражение (1) представляет собой выражение, которое прогнозирует максимальную главную деформацию ε₁ в пределах размера M элемента на основе взаимосвязи между размером M элемента и максимальной главной деформацией в пределах опорного размера элемента. В выражении (1) указывается то, что максимальная главная деформация ε₁ в пределах размера M элемента формируется посредством умножения первого коэффициента k1 в качестве множимого, и результата арифметической операции, полученного посредством степенной арифметической операции, в которой второй коэффициент k2 рассматривается в качестве экспоненты, и размер M элемента рассматривается в качестве основания.

[0018] Выражение (2), показанное ниже, представляет собой выражение, подробнее показывающее выражение (1).

[0019] Математическое выражение 5

[0020] Здесь, TS указывает прочность на растяжение (МПа) материала, такого как стальной лист, ε_1B указывает опорный размер элемента, и γ, σ и η указывают коэффициент. Здесь, γ является отрицательным значением, и σ является положительным значением. Коэффициенты γ и σ изменяются в соответствии со степенью ρ деформации. Коэффициент η определяется посредством опорного размера элемента. Из выражений (1) и (2), первый коэффициент k1 представляется следующим образом:

[0021] Математическое выражение 6

[0022] В выражении (3), первый коэффициент k1 является пропорциональным прочности TS на растяжение, когда степень ρ деформации является постоянной, другими словами, указывается то, что первый коэффициент k1 является функцией степени ρ деформации и прочности на растяжение стального материала. Выражение (3) представляет то, что первый коэффициент k1 является пропорциональным прочности TS на растяжение стального материала, и представляет то, что по мере того, как прочность TS на растяжение стального материала увеличивается, максимальная главная деформация ε₁ и минимальная главная деформация ε₂ увеличиваются. Первый коэффициент k1 является положительным значением, γ является отрицательным значением, и σ является положительным значением, и в силу этого по мере того, как прочность TS на растяжение стального материала увеличивается, первый коэффициент k1 уменьшается. Дополнительно, из выражений (1) и (2), второй коэффициент k2 представляется следующим образом:

[0023] Математическое выражение 7

[0024] В выражении (4), указывается то, что второй коэффициент k2 является функцией максимальной главной деформации ε_1B в пределах опорного размера элемента и первого коэффициента k1. Подробнее, в выражении (4), указывается то, что второй коэффициент k2 является пропорциональным логарифму максимальной главной деформации в пределах опорного размера элемента, и одновременно то, что второй коэффициент k2 является пропорциональным логарифму инверсии первого коэффициента k1.

[0025] Фиг. 1 является схемой, показывающей взаимосвязь между линиями предельного формования, сформированными посредством использования целевых значений предельного формования, измененных посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, поясненного со ссылкой на выражения (1)-(4), и фактически измеренными значениями. На фиг. 1, горизонтальная ось представляет минимальную главную деформацию ε₂, и вертикальная ось представляет максимальную главную деформацию ε₁. Знак круга указывает фактически измеренное значение, когда измерительная база составляет 10 (мм), знак прямоугольника указывает фактически измеренное значение, когда измерительная база составляет 6 (мм), и знак треугольника указывает фактически измеренное значение, когда измерительная база составляет 2 (мм). Кривая 101 является опорной линией предельного формования, созданной посредством использования информации опорных значений предельного формования, сформированной из фактически измеренных данных, когда измерительная база составляет 10 (мм), и опорного значения предельного формования, вычисленного из свойства материала и толщины листа. Кривые 102 и 103 указывают то, что целевые опорные линии предельного формования, сформированные посредством использования измененных целевых значений предельного формования, формируют опорные значения предельного формования, указываемые посредством кривой 101 посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, поясненного со ссылкой на выражения (1)-(4). Кривая 102 указывает линию предельного формования, когда измерительная база составляет 6 (мм), и кривая 103 указывает линию предельного формования, когда измерительная база составляет 2 (мм). Прочность на растяжение в качестве свойства материала стального листа, который использован для фактического измерения и формирования линий предельного формования, показанных на фиг. 1, составляет 1,180 (МПа), а толщина листа составляет 1,6 (мм). В общем, около участка разрушения, деформация локализуется, и в силу этого более высокая деформация возникает в участке, ближе к участку разрушения. Таким образом, чем короче измерительная база, которая считывает деформацию в участке разрушения, тем более высокая деформация, которая возникает около участка разрушения, считывается, и в силу этого значение значения предельного формования становится высоким. Другими словами, на фиг. 1, линия предельного формования расположена в верхнем участке. Дополнительно, когда она сравнивается со стальным материалом с другим свойством материала, в общем, пластичность стального материала уменьшается по мере того, как прочность TS на растяжение стального материала увеличивается, и в силу этого значение деформации около участка разрушения становится небольшим. Таким образом, кривая предельного формования на фиг. 1 расположена в нижнем участке.

[0026] Как показано на фиг. 1, целевая линия предельного формования, измененная из опорной линии предельного формования посредством использования опорного значения предельного формования, хорошо совпадает с фактически измеренными значениями с высокой точностью, когда измерительная база составляет 2 (мм), и измерительная база составляет 6 (мм), и в силу этого указывается то, что выражение прогнозирования значений предельного формования согласно настоящему изобретению имеет высокую точность.

[0027] Устройство определения разрушения согласно варианту осуществления определяет то, должно или нет возникать разрушение, на основе линии предельного формования в соответствии с размером элемента для элемента, включенного в HAZ-участок, и в силу этого определение разрушения обеспечивается в соответствии с размером элемента. Дополнительно, устройство определения разрушения согласно варианту осуществления может определять разрушение в соответствии с размером элемента, даже если размер элемента для элемента, включенного в HAZ-участок, задается таким образом, что он отличается от размера элемента другого элемента, чтобы повышать точность расчета HAZ-участка.

[0028] Конфигурация и функция устройства определения разрушения согласно первому варианту осуществления

Фиг. 2 является схемой, показывающей устройство определения разрушения согласно первому варианту осуществления.

[0029] Устройство 1 определения разрушения имеет модуль 11 связи, модуль 12 хранения, модуль 13 ввода, модуль 14 вывода и модуль 20 обработки. Модуль 11 связи, модуль 12 хранения, модуль 13 ввода, модуль 14 вывода и модуль 20 обработки соединяются друг с другом через шину 15. Устройство 1 определения разрушения проводит анализ деформации при столкновении транспортного средства, такого как автомобиль, посредством FEM, а также формирование целевого значения предельного формования, указывающего значение предельного формования в пределах размера элемента, посредством изменения опорного значения предельного формования посредством выражения прогнозирования значений предельного формования с использованием прочности на растяжение стального материала. Устройство 1 определения разрушения определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент, из максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, выводимых посредством анализа деформации при столкновении на основе сформированного целевого значения предельного формования. В одном примере, устройство 1 определения разрушения представляет собой персональный компьютер, допускающий проведение расчета посредством FEM.

[0030] Модуль 11 связи имеет проводную интерфейсную схему связи, такую как Ethernet (зарегистрированная торговая марка). Модуль 11 связи осуществляет связь с сервером и т.п. (не показаны схематично) через LAN.

[0031] Модуль 12 хранения включает в себя, по меньшей мере, например, одно из полупроводникового устройства хранения данных, устройства на магнитных лентах, устройства на магнитных дисках и накопителя на оптических дисках. Модуль 12 хранения сохраняет программу операционной системы, программы-драйверы, прикладные программы, данные и т.д., которые используются для обработки в модуле 20 обработки. Например, модуль 12 хранения сохраняет, в качестве прикладной программы, программу для обработки определения разрушения для выполнения обработки определения разрушения, чтобы определять разрушение каждого элемента, такого как элемент, включенный в HAZ-участок. Дополнительно, модуль 12 хранения сохраняет, в качестве прикладной программы, программу для анализа деформации при столкновении для проведения анализа деформации при столкновении с использованием FEM. Программа для обработки определения разрушения, программа для анализа деформации при столкновении и т.д. могут устанавливаться в модуле 12 хранения посредством использования общеизвестной программы установки и т.п. из машиночитаемого портативного носителя хранения данных, например, такого как CD-ROM и DVD-ROM.

[0032] Дополнительно, модуль 12 хранения сохраняет различные виды данных, используемых для обработки определения разрушения и анализа деформации при столкновении. Например, модуль 12 хранения сохраняет входную информацию 120, информацию 121 опорных значений предельного формования и т.д., используемую для обработки определения разрушения и анализа деформации при столкновении.

[0033] Входная информация 120 включает в себя свойство материала и толщину листа для стального материала и размер элемента, указывающий размер элемента в расчете зон деформации при столкновении посредством метода конечных элементов. Свойство материала для стального материала включает в себя кривую зависимости деформации от напряжения (S-S), каждый коэффициент в формуле Свифта, используемой для приближения по S-S-кривой, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность и т.д. Информация 121 опорных значений предельного формования используется при указании опорного значения предельного формования, указывающего значение предельного формования, соответствующее линии предельного формования в пределах опорного размера элемента, указывающем размер элемента, который используется в качестве опорного, для каждого из свойства материала и толщины листа. В одном примере, информация 121 опорных значений предельного формования включает в себя значение предельного формования, соответствующее опорной линии предельного формования, фактически измеряемой для каждого из свойства материала и толщины листа. Дополнительно, в другом примере, информация 121 опорных значений предельного формования включает в себя значение предельного формования, соответствующее опорной линии предельного формования, скорректированной таким образом, что линия предельного формования, полученная из теоретической формулы Сторена-Райса, совпадает с фактически измеренной опорной линией предельного формования.

[0034] Дополнительно, модуль 12 хранения сохраняет входные данные анализа деформации при столкновении посредством FEM.

[0035] Кроме того, модуль 12 хранения сохраняет таблицу 122 характеристик HAZ-участков, указывающую корреляцию свойства материала HAZ-участка, сформированного посредством точечной сварки. В одном примере, выполняется точное испытание на растяжение HAZ-участка в различных стальных материалах, и находится взаимосвязь между классом материала для стального материала родительского материала и свойством материала HAZ-участка, и затем взаимосвязь сохраняется в таблице 122 характеристик HAZ-участков. Свойство материала HAZ-участка сохраняется посредством кривой зависимости деформации от напряжения или коэффициента Свифта и т.п., полученного посредством выполнения приближения по кривой зависимости деформации от напряжения посредством формулы Свифта. Посредством таблицы 122 характеристик HAZ-участков, сохраняющей взаимосвязь между классом материала для стального материала родительского материала и свойством материала HAZ-участка, свойство материала HAZ-участка в соответствии с классом материала для стального материала родительского материала задается корректно. Дополнительно, модуль 12 хранения может временно сохранять временные данные, связанные с предварительно определенной обработкой.

[0036] Модуль 13 ввода может представлять собой любое устройство для того, чтобы вводить данные, и, например, представляет собой сенсорную панель, клавиатуру и т.д. Оператор может вводить букву, цифру, символ и т.д. посредством использования модуля 13 ввода. При управлении оператором, модуль 13 ввода формирует сигнал, соответствующий операции. Затем сформированный сигнал подается в модуль 20 обработки в качестве инструкций оператора.

[0037] Устройство вывода 14 может представлять собой любое устройство для того, чтобы отображать видео, изображение и т.д., и, например, представляет собой жидкокристаллический дисплей, органический EL-(электролюминесцентный) дисплей и т.д. Модуль 14 вывода отображает видео в соответствии с видеоданными, изображение в соответствии с данными изображений и т.д., подаваемые из модуля 20 обработки. Дополнительно, модуль 14 вывода может представлять собой устройство вывода, которое распечатывает видео, изображение, букву и т.п. на носителе для отображения, таком как бумага.

[0038] Модуль 20 обработки имеет один или множество процессоров и их периферийных схем. Модуль 20 обработки централизованно полностью управляет работой устройства 1 определения разрушения и, например, представляет собой CPU. Модуль 20 обработки выполняет обработку на основе программ (программы-драйвера, программы операционной системы, прикладной программы и т.д.), сохраненных в модуле 12 хранения. Дополнительно, модуль 20 обработки может выполнять множество программ (прикладных программ и т.п.) параллельно.

[0039] Модуль 20 обработки имеет модуль 21 получения информации, модуль 22 извлечения элементов, модуль 23 формирования опорных значений предельного формования, модуль 24 формирования значений предельного формования в зоне термического влияния, модуль 25 проведения расчета, модуль 26 определения главной деформации, модуль 27 определения разрушения и модуль 28 вывода результатов расчета. Модуль 22 извлечения элементов имеет модуль 221 извлечения соединительных элементов, модуль 222 указания окружающего кольца и модуль 223 определения элементов. Модуль 23 формирования опорных значений предельного формования имеет модуль 231 получения информации смежных элементов, модуль 232 оценки свойств материалов и модуль 233 формирования значений предельного формования. Модуль 24 формирования значений предельного формования в зоне термического влияния имеет модуль 241 извлечения размера элемента, арифметический функциональный модуль 242 для получения размера элемента и модуль 243 изменения значений предельного формования. Каждый из этих модулей представляет собой функциональный модуль, реализованный посредством программы, выполняемой посредством процессора, включенного в модуль 20 обработки. Альтернативно, каждый из этих модулей может реализовываться в устройстве 1 определения разрушения в качестве микропрограммного обеспечения.

[0040] Обработка определения разрушения посредством устройства определения разрушения согласно первому варианту осуществления

Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа обработки определения разрушения для устройства 1 определения разрушения, чтобы определять то, должен или нет разрушаться каждый элемент HAZ-участка, для которого проведен анализ деформации при столкновении. Обработка определения разрушения, показанная на фиг. 3, выполняется главным образом посредством модуля 20 обработки, совместно с каждым элементом устройства 1 определения разрушения на основе программы, сохраненной заранее в модуле 12 хранения.

[0041] Во-первых, модуль 21 получения информации получает информацию 121 опорных значений предельного формования из модуля 12 хранения (S102), а также получает входную информацию, включающую в себя свойство материала, такое как прочность на растяжение, толщина листа и размер элемента, из модуля 12 хранения (S101).

[0042] Затем, модуль 22 извлечения элементов извлекает элементы, включенные в HAZ-участок, сформированный вокруг точечно-сварного участка стального материала (S103).

[0043] Затем, модуль 23 формирования опорных значений предельного формования формирует опорное значение предельного формования, соответствующее свойству материала и толщине листа HAZ-участка, на основе информации 121 опорных значений предельного формования, полученной посредством обработки на этапе S102 (S104).

[0044] Затем, модуль 24 формирования значений предельного формования в зоне термического влияния формирует значение предельного формования в зоне термического влияния, указывающее значение предельного формования в пределах размера элемента HAZ-участка, посредством изменения опорного значения предельного формования, сформированного посредством обработки на этапе S104 посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, представленного в выражениях (1) в (4)-(S105).

[0045] Затем, модуль 25 проведения анализа проводит анализ деформации при столкновении транспортного средства, такого как автомобиль, сформированного из стального материала посредством FEM, посредством использования данных сетки, сохраненных в модуле 12 хранения, на основе входной информации, полученной посредством обработки на этапе S101 (S106). Модуль 25 проведения анализа последовательно выводит информацию зон деформации, включающую в себя смещение контактной точки, деформацию элемента и напряжение элемента для каждого элемента, в качестве результатов проведения расчета.

[0046] Затем, модуль 26 определения главной деформации определяет максимальную главную деформацию ε₁ и минимальную главную деформацию ε₂ каждого элемента HAZ-участка (S107). В одном примере, модуль 26 определения главной деформации определяет максимальную главную деформацию ε₁ и минимальную главную деформацию ε₂ каждого элемента из компонента деформации каждого элемента, включенного в информацию зон деформации, выводимую посредством обработки на этапе S106.

[0047] Затем, модуль 27 определения разрушения определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент HAZ-участка, на основе максимальной главной деформации ε₁ и минимальной главной деформации ε₂ каждого элемента, определенного посредством обработки на этапе S107, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством целевого значения предельного формования, сформированного посредством обработки на этапе S104 (S108). Модуль 27 определения разрушения определяет то, что элемент не должен разрушаться, когда максимальная главная деформация ε₁ и минимальная главная деформация ε₂ не превышают пороговое значение, заданное посредством линии предельного формования в зоне термического влияния, и определяет то, что элемент должен разрушаться, когда максимальная главная деформация ε₁ и минимальная главная деформация ε₂ превышают пороговое значение, заданное посредством линии предельного формования в зоне термического влияния. В одном примере, линия предельного формования в зоне термического влияния получается посредством арифметической операции в качестве выражения аппроксимации целевого значения предельного формования.

[0048] Затем, в случае определения того, что элемент HAZ-участка должен разрушаться (S108 - "Да"), модуль 27 определения разрушения выводит информацию по разрушению элемента, указывающую то, что элемент должен разрушаться в модуль 25 проведения анализа (S109). Модуль 25 проведения анализа может стирать элемент, определенный как разрушенный, другими словами, удалять элемент из данных анализа деформации при столкновении.

[0049] Обработка, соответствующая обработке модуля 23 формирования опорных значений предельного формования, модуля 24 формирования значений предельного формования в зоне термического влияния, модуля 26 определения главной деформации и модуля 27 определения разрушения, также выполняется для элемента стального листа, отличного от HAZ-участка. Другими словами, модуль 23 формирования опорных значений предельного формования формирует опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа элемента, отличного от HAZ-участка, на основе информации 121 опорных значений предельного формования. Дополнительно, модуль формирования целевых значений предельного формования (не показан схематично) формирует целевое значение предельного формования, указывающее значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, отличного от HAZ-участка, посредством изменения опорного значения предельного формования посредством выражения прогнозирования значений предельного формования. Кроме того, модуль 26 определения главной деформации определяет максимальную главную деформацию ε₁ и минимальную главную деформацию ε₂ каждого элемента, отличного от HAZ-участка. Затем модуль 27 определения разрушения определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент, отличный от элемента HAZ-участка, на основе максимальной главной деформации ε₁ и минимальной главной деформации ε₂ каждого элемента, отличного от HAZ-участка, и целевого значения предельного формования, сформированного посредством обработки на этапе S103.

[0050] Модуль 28 вывода результатов расчета выводит информацию зон деформации, последовательно выводимую посредством модуля 25 проведения анализа (S110). Затем, модуль 25 проведения анализа определяет то, устанавливается или нет предварительно определенное условие завершения расчета (S111). Время завершения расчета получается из входных данных. До тех пор, пока не определяется то, что условие завершения расчета устанавливается, обработка повторяется.

[0051] Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей более подробную обработку касательно обработки на этапе S103. Фиг. 5A-5D являются схемами для пояснения обработки, показанной на фиг. 4, и фиг. 5A и фиг. 5B являются схемами для пояснения обработки на этапе S201, фиг. 5C является схемой для пояснения обработки на этапе S202, и фиг. 5D является схемой для пояснения обработки на этапе S203.

[0052] Во-первых, модуль 221 извлечения соединительных элементов извлекает соединительный элемент, который указывает то, что два стальных материала должны соединяться (S201).

[0053] Как показано на фиг. 5A и фиг. 5B, первый стальной материал 401, сформированный посредством множества первых элементов 410 оболочки, и второй стальной материал 402, сформированный посредством множества вторых элементов 420 оболочки, соединяются через стержневой элемент 430. Стержневой элемент 430 также упоминается как элемент балки и представляет собой соединительный элемент, который соединяет первый стальной материал 401 и второй стальной материал 402. Стержневой элемент 430 соединяется с первым стальным материалом 401 в первой конечной точке 431 и соединяется со вторым стальным материалом 402 во второй конечной точке 432.

[0054] Затем, как показано на фиг. 5C, модуль 222 указания окружающего кольца указывает окружающее кольцо 440 с первой конечной точкой 431 в качестве центральной точки, которая представляет собой контактную точку между одним концом стержневого элемента 430 и первым элементом 410 оболочки первого стального материала 401 (S202). Внутренний диаметр окружающего кольца 440 соответствует диаметру ядра сварной точки для ядра сварной точки, которое представляет собой сварной участок от точечной сварки, указываемый во входной информации. Таким образом, предпочтительно задавать внутренний диаметр окружающего кольца 440 равным значению примерно между диаметром ядра сварной точки и диаметром ядра сварной точки в +0,1-2,0 (мм), и в силу этого может задаваться то, что область, пересекающаяся с окружающим кольцом 440, представляет собой HAZ-участок, сформированный посредством точечной сварки. В одном примере, ширина HAZ-участка составляет примерно между 0,1 (мм) и 2 (мм).

[0055] Затем, как показано на фиг. 5D с помощью прилагаемых наклонных черт, модуль 223 определения элементов определяет первый элемент 410 оболочки, по меньшей мере, часть которого включена в окружающее кольцо 440, в качестве элемента 450 оболочки, который формирует HAZ-участок (S203).

[0056] Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей более подробную обработку касательно обработки на этапе S104.

[0057] Во-первых, модуль 231 получения информации смежных элементов получает свойство материала и толщину листа первого элемента 411 оболочки, смежного с первой конечной точкой 431, которая представляет собой контактную точку одного конца стержневого элемента 430, соединительного элемента и первого элемента 410 оболочки, формирующего первый стальной материал 401 (S301).

[0058] Модуль 231 получения информации смежных элементов определяет первый элемент 411 оболочки, к которому присоединяются наклонные черты на фиг. 5B, в качестве первого элемента 411 оболочки, смежного с первой конечной точкой 431, и получает свойство материала и толщину листа смежного первого элемента 411 оболочки из входной информации, сохраненной в модуле 12 хранения. В одном примере, модуль 231 получения информации смежных элементов теоретически вычисляет прочность TS на растяжение первого стального материала 401 на основе кривой зависимости деформации от напряжения, включенной во входную информацию 120, или коэффициента Свифта, представленного посредством формулы Свифта, и получает класс материала смежного первого элемента 410 оболочки.

[0059] Затем, модуль 232 оценки свойств материалов обращается к таблице 122 характеристик HAZ-участков, сохраненной в модуле 12 хранения, и оценивает свойство материала элемента 450 оболочки, формирующего HAZ-участок, из свойства материала, полученного посредством модуля 231 получения информации смежных элементов (S302).

[0060] Затем модуль 233 формирования значений предельного формования формирует опорное значение предельного формования, соответствующее свойству материала, оцененному посредством модуля 232 оценки свойств материалов, и толщине листа, полученной посредством модуля 231 получения информации смежных элементов (S303). В частности, например, модуль 23 формирования опорных значений предельного формования формирует опорное значение предельного формования, соответствующее свойству материала и толщине листа, посредством выбора одной группы опорных значений предельного формования из множества групп опорных значений предельного формования, сохраненных в модуле 12 хранения, на основе комбинации свойства материала и толщины листа, включенной во входную информацию 120. В этом случае, опорное значение предельного формования множества групп, включенных в информацию 121 опорных значений предельного формования, является фактически измеренным значением. Дополнительно, например, модуль 23 формирования опорных значений предельного формования формирует опорное значение предельного формования, соответствующее свойству материала и толщине листа, посредством коррекции одной группы опорных значений предельного формования, сохраненных в модуле 12 хранения, посредством фактически измеренных значений в соответствии со свойством материала и толщиной листа. В этом случае, модуль 233 формирования значений предельного формования сначала формирует значение предельного формования, соответствующее линии предельного формования, из теоретической формулы Сторена-Райса. Затем, модуль 233 формирования значений предельного формования формирует опорное значение предельного формования, соответствующее свойству материала и толщине листа, посредством сдвига значения предельного формования, сформированного из теоретической формулы Сторена-Райса в соответствии с фактически измеренным значением, на основе фактически измеренного значения, сохраненного в модуле 12 хранения в качестве величины сдвига в соответствии со свойством материала и толщиной листа.

[0061] Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей более подробную обработку касательно обработки на этапе S105.

[0062] Во-первых, модуль 241 извлечения размера элемента извлекает размер элемента для каждого элемента 450 оболочки, включенного в HAZ-участок, из данных сетки, сохраненных в модуле 12 хранения (S401).

[0063] Затем, арифметический функциональный модуль 242 для получения размера элемента выполняет арифметическую операцию для того, чтобы получать размер элемента для элемента 450 оболочки, включенного в HAZ-участок, из каждого размера элемента, извлеченного посредством модуля 241 извлечения размера элемента (S402). В одном примере, арифметический функциональный модуль 242 для получения размера элемента выполняет арифметическую операцию посредством рассмотрения среднего значения размера элемента, извлеченного посредством модуля 241 извлечения размера элемента, в качестве размера элемента для элемента 450 оболочки, включенного в HAZ-участок.

[0064] Модуль 241 извлечения размера элемента и арифметический функциональный модуль 242 для получения размера элемента функционируют в качестве модуля определения размера элемента, который определяет размер элемента для элемента 450 оболочки, включенного в HAZ-участок.

[0065] Затем модуль 243 изменения значений предельного формования изменяет опорное значение предельного формования в соответствии с размером элемента, полученным посредством арифметической операции посредством арифметического функционального модуля 242 для получения размера элемента посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, и формирует значение предельного формования в зоне термического влияния (S403).

[0066] Работа и преимущество устройства определения разрушения согласно первому варианту осуществления

Устройство 1 определения разрушения определяет то, должен или нет разрушаться HAZ-участок, посредством использования значения предельного формования в зоне термического влияния, измененного в соответствии с размером элемента посредством выражения прогнозирования значений предельного формования, и в силу этого прогнозирование разрушения HAZ-участка может точно выполняться независимо от размера элемента.

[0067] Точное прогнозирование разрушения HAZ-участка может выполняться посредством устройства 1 определения разрушения, и в силу этого число испытаний на столкновение с фактическим автомобильным элементом может значительно уменьшаться. Дополнительно, испытание на столкновение с фактическим автомобильным элементом может опускаться.

[0068] Дополнительно, посредством выполнения точного прогнозирования разрушения HAZ-участка посредством устройства 1 определения разрушения, элемент, который предотвращает разрушение во время столкновения, может проектироваться на компьютере, и в силу этого это способствует значительному сокращению затрат и уменьшению периода времени разработки.

[0069] Конфигурация и функция устройства определения разрушения согласно второму варианту осуществления

Фиг. 8 является схемой, показывающей устройство определения разрушения согласно второму варианту осуществления.

[0070] Устройство 2 определения разрушения отличается от устройства 1 определения разрушения согласно первому варианту осуществления тем, что модуль 30 обработки размещается вместо обработки 20. Модуль 30 обработки отличается от модуля 20 обработки наличием модуля 34 формирования напряжения предельного формования в зоне термического влияния и модуля 35 преобразования деформации в напряжение и тем, что модуль 37 определения разрушения размещается вместо модуля 27 определения разрушения. Конфигурация и функция компонентов устройства 2 определения разрушения, за исключением модуля 34 формирования напряжения предельного формования в зоне термического влияния, модуля 35 преобразования деформации в напряжение и модуля 37 определения разрушения, является идентичной конфигурации и функции компонентов устройства 1 определения разрушения, к которым присоединяются идентичные номера ссылок, и в силу этого подробное пояснение опускается здесь.

[0071] Обработка определения разрушения посредством устройства определения разрушения согласно второму варианту осуществления

Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа обработки определения разрушения для устройства 2 определения разрушения, чтобы определять то, должен или нет разрушаться каждый элемент HAZ-участка, для которого проведен анализ деформации при столкновении. Обработка определения разрушения, показанная на фиг. 9, выполняется главным образом посредством модуля 30 обработки, совместно с каждым элементом устройства 2 определения разрушения на основе программы, сохраненной заранее в модуле 12 хранения.

[0072] Обработка на этапах S501-S505 является идентичной обработке на этапах S101-S105, и в силу этого подробное пояснение опускается здесь. Модуль 34 формирования напряжения предельного формования в зоне термического влияния формирует напряжение предельного формования в зоне термического влияния посредством изменения опорного значения предельного формования, сформированного посредством обработки на этапе S505 (S506).

[0073] Затем, посредством использования метода конечных элементов, модуль 25 проведения анализа проводит анализ деформации при столкновении, когда предварительно определенное столкновение возникает, посредством FEM посредством использования данных сетки, сохраненных в модуле 12 хранения (S507). Затем, модуль 26 определения главной деформации определяет максимальную главную деформацию ε₁ и минимальную главную деформацию ε₂ каждого элемента HAZ-участка (S508).

[0074] Затем, модуль 35 преобразования деформации в напряжение преобразует определенное максимальную главную деформацию ε₁ и минимальную главную деформацию ε₂ каждого элемента HAZ-участка, выводимые посредством обработки на этапе S508, в максимальное главное напряжение и минимальное главное напряжение (S509).

[0075] Затем, модуль 37 определения разрушения определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент, включающий в себя элемент HAZ-участка, на основе максимального главного напряжения и минимального главного напряжения каждого элемента, преобразованного посредством обработки на этапе S509, и напряжения предельного формования в зоне термического влияния, сформированного посредством обработки на этапе S506 (S510). Модуль 37 определения разрушения определяет то, что элемент не должен разрушаться, когда максимальное главное напряжение и минимальное главное напряжение не превышают напряжение предельного формования в зоне термического влияния, и определяет то, что элемент должен разрушаться, когда максимальное главное напряжение и минимальное главное напряжение превышают напряжение предельного формования в зоне термического влияния. Обработка на этапах S511-S513 является идентичной обработке на этапах S109-S111, и в силу этого подробное пояснение опускается здесь.

[0076] Пример модификации устройства определения разрушения согласно вариантам осуществления

Устройства 1 и 2 определения разрушения выполняют обработку определения разрушения в расчете зон деформации при столкновении транспортного средства, но устройство определения разрушения согласно варианту осуществления может выполнять обработку определения разрушения в другом расчете, таком как анализ деформации, во время формования прессованием стального листа. Дополнительно, в поясненном примере, пояснение приводится посредством рассмотрения случая, в котором размер элемента модели анализа является однородным, в качестве примера, но устройство определения разрушения согласно варианту осуществления может использовать аналитическую модель, размеры элементов которой отличаются для различных областей. Другими словами, элементная модель, используемая посредством устройства определения разрушения согласно варианту осуществления, может представлять собой модель, включающую в себя множество размеров элементов.

[0077] В устройствах 1 и 2 определения разрушения, стержневой элемент используется в качестве соединительного элемента, который соединяет первый стальной материал 401 и второй стальной материал 402, но в устройстве определения разрушения согласно варианту осуществления, другой элемент, такой как элемент оболочки и сплошной элемент, может использоваться в качестве соединительного элемента, который соединяет пару стальных материалов.

[0078] Кроме того, в устройствах 1 и 2 определения разрушения, каждый из первого элемента 410 оболочки и второго элемента 420 оболочки имеет идентичный размер элемента, но в устройстве определения разрушения согласно варианту осуществления, размер элемента для элемента может отличаться для каждого элемента.

[0079] Фиг. 10A-10C являются схемами для пояснения обработки на этапе S103, когда размеры элементов отличаются. Фиг. 10A является схемой для пояснения обработки на этапе S201, фиг. 10B является схемой для пояснения обработки на этапе S202, и фиг. 10C являются схемой для пояснения обработки на этапе S203.

[0080] Как показано на фиг. 10A, первый конец 531 соединительного элемента, извлеченного посредством модуля 221 извлечения соединительных элементов посредством обработки на этапе S201, расположен в центре восьмиугольника, сформированного посредством четырех элементов 510 оболочки. Четыре трапециевидных элемента 510 оболочки, расположенные за пределами восьмиугольника, сформированного посредством четырех элементов 510 оболочки, размещаются проектировщиком (не показано схематично) таким образом, что они соответствуют HAZ-участку.

[0081] Как показано на фиг. 10B, посредством обработки на этапе S202, окружающее кольцо 540 размещается таким образом, что оно включено в четыре трапециевидных элемента 510 оболочки, расположенные за пределами восьмиугольника, сформированного посредством четырех элементов 510 оболочки, посредством модуля 222 указания окружающего кольца.

[0082] Затем, как показано на фиг. 10C, посредством обработки на этапе S202, элемент 550 оболочки, формирующий HAZ-участок, определяется посредством модуля 223 определения элементов.

[0083] Пример применения устройства определения разрушения согласно варианту осуществления

Фиг. 11 является схемой, показывающей систему для изготовления пресс-формы, которая представляет собой пример применения устройства определения разрушения согласно варианту осуществления.

[0084] Система 100 для изготовления пресс-формы имеет устройство 1 определения разрушения, устройство 111 для проектирования пресс-формы и устройство 112 для изготовления пресс-формы. Устройство 111 для проектирования пресс-формы представляет собой устройство, которое проектирует пресс-форму для изготовления, например, кузова автомобиля, и представляет собой компьютер, соединенный с устройством 1 определения разрушения через LAN 113. Устройство 111 для проектирования пресс-формы формирует данные пресс-формы, представляющие требуемую пресс-форму, посредством использования определения разрушения посредством устройства 1 определения разрушения. На фиг. 11, устройство 111 для проектирования пресс-формы размещается в качестве устройства, отдельного от устройства 1 определения разрушения, но в другом примере, устройство 111 для проектирования пресс-формы может интегрироваться с устройством 1 определения разрушения.

[0085] Устройство 112 для изготовления пресс-формы имеет производственные мощности для изготовления пресс-формы, такие как электроразрядная машина, фрезеровальная машина и полировальная машина (не показаны схематично), и соединяется с устройством 111 для проектирования пресс-формы через сеть 114 связи, которая представляет собой глобальную сеть связи, посредством коммутационной машины (не показана схематично). Устройство 112 для изготовления пресс-формы изготавливает пресс-форму согласно данным пресс-формы на основе данных пресс-формы, передаваемых из устройства 111 для проектирования пресс-формы.

Примеры

[0086] Фиг. 12A и фиг. 12B являются схемами, показывающими устройство для проведения испытаний на трехточечный изгиб шляповидного элемента, используемое для измерения, и фиг. 12A является схемой сбоку, и фиг. 12B является схемой в сечении вдоль линии A-A' на фиг. 12A.

[0087] Устройство 600 для проведения испытаний на трехточечный изгиб шляповидного элемента имеет шляповидный элемент 601, который представляет собой целевой испытываемый элемент, прижимную оправку 602, первую поддерживающую оправку 603 и вторую поддерживающую оправку 604. Шляповидный элемент 601 включает в себя шляповидную панель 611, имеющую фланцевый участок, формованный прессованием в форму шляпы, и закрывающий лист 612, соединенный через точечно-сварной участок 613 во фланцевом участке шляповидной панели 611. Шляповидная панель 611 представляет собой горячештампованный материал, прочность на растяжение материала которого составляет 1,5 (МПа), и толщина листа которого составляет 1,6 (мм). Закрывающий лист 611 имеет прочность на растяжение материала в 440 (МПа) и толщину листа в 1,2 (мм). Высота шляповидного элемента составляет 60 (мм), и ширина составляет 80 (мм). Посредством точечной сварки фланцевого участка шляповидной панели 611 и закрывающего листа 612 с шагом в 50 (мм) в направлении по длине, точечно-сварной участок 613 размещается с шагом в 50 (мм) в направлении по длине фланцевого участка шляповидного элемента 601.

[0088] Прижимная оправка 602 представляет собой цилиндрический элемент, радиус которого составляет 150 (мм), и прижимает поверхность шляповидной панели 611, противоположную закрывающему листу 612. Первая поддерживающая оправка 603 и вторая поддерживающая оправка 604 размещаются с разнесением в 300 (мм) друг от друга и поддерживают шляповидный элемент 601 на задней стороне закрывающего листа 612.

[0089] Фиг. 13 является схемой, показывающей условия FEM-расчета около точечной сварки в примерах вариантов осуществления и сравнительных примерах.

[0090] В примере 1 варианта осуществления, форма сетки представляет собой форму паутины, и определение HAZ-участка указывает свойство материала после того, как элемент, соответствующий HAZ-участку, извлекается посредством настоящего изобретения. Средний размер элемента HAZ-участка составляет 1,1 (мм), и линия предельного формования задается посредством выражения прогнозирования настоящего изобретения.

[0091] В примере 2 варианта осуществления, форма сетки представляет собой форму решетки, и определение HAZ-участка указывает свойство материала после того, как элемент, соответствующий HAZ-участку, извлекается посредством настоящего изобретения. Средний размер элемента HAZ-участка составляет 1,3 (мм), и линия предельного формования задается посредством выражения прогнозирования настоящего изобретения.

[0092] В сравнительном примере 1, форма сетки представляет собой форму паутины, и HAZ-участок не задается, и линия предельного формования задается посредством выражения прогнозирования настоящего изобретения.

[0093] В сравнительном примере 2, форма сетки представляет собой форму паутины, и определение HAZ-участка указывает свойство материала после того, как элемент, соответствующий HAZ-участку, извлекается посредством настоящего изобретения. Средний размер элемента HAZ-участка составляет 1,1 (мм), и линия предельного формования задается посредством традиционной теоретической формулы Сторена-Райса.

[0094] В примерах 1 и 2 вариантов осуществления и сравнительных примерах 1 и 2, коэффициенты Свифта участка родительского материала шляповидного элемента 601 представляют собой K=2,000 (МПа), n=0,05 и ε₀=0,0001. С другой стороны, коэффициенты Свифта HAZ-участка шляповидного элемента 601 представляют собой K=1,400 (МПа), n=0,0 и ε₀=0,0002.

[0095] Фиг. 14A-14D являются схемами, показывающими сравнения между результатами эксперимента над реальным шляповидным элементом и результатами FEM-расчета примеров 1 и 2 вариантов осуществления. Фиг. 14A является схемой, показывающей реальный шляповидный элемент после эксперимента, фиг. 14B является схемой, показывающей результаты FEM-расчета примера 1 варианта осуществления, фиг. 14C является схемой, показывающей результаты FEM-расчета примера 2 варианта осуществления, и фиг. 14D является схемой, показывающей взаимосвязь между расстоянием прижатия и силой реакции при прижатии прижимной оправки 602. На фиг. 14D, горизонтальная ось представляет расстояние прижатия прижимного элемента 602, другими словами, ход (мм), и вертикальная ось представляет силу реакции, которая возникает в прижимной оправке, другими словами, нагрузку (кН).

[0096] На фиг. 14A, как показано стрелками A и B, в результатах эксперимента над реальным шляповидным элементом, разрушение возникает в двух HAZ-участках. Дополнительно, как показано стрелками C и D на фиг. 14B, в примере 1 варианта осуществления, разрушение возникает в двух HAZ-участках, идентично результатам эксперимента над реальным шляповидным элементом. Кроме того, как показано стрелками E и F на фиг. 14C, в примере 2 варианта осуществления, разрушение возникает в двух HAZ-участках, идентично результатам эксперимента над реальным шляповидным элементом. Как показано на фиг. 14D, известно, что нагрузка немного уменьшается сразу после возникновения разрушения в эксперименте, и время, когда разрушение возникает в примерах 1 и 2 вариантов осуществления, является приблизительно идентичным времени, когда разрушение возникает в эксперименте над реальным шляповидным элементом, и также воспроизведено такое явление, при котором нагрузка немного уменьшается сразу после возникновения разрушения.

[0097] В примерах 1 и 2 вариантов осуществления, могут точно прогнозироваться позиции разрушения из HAZ-участка, которое возникает в эксперименте над реальным шляповидным элементом, и время возникновения разрушения. Дополнительно, проверяется то, что результаты эксперимента могут прогнозироваться с высокой точностью как в примере 1 варианта осуществления, в котором сетка вокруг точечной сварки вырезана в форму паутины, в качестве способа вырезания сетки, так и в примере 2 варианта осуществления, в котором сетка сокращена в форму решетки.

[0098] Фиг. 15A-15D являются схемами, показывающими сравнения между результатами эксперимента над реальным шляповидным элементом и результатами FEM-расчета сравнительных примеров 1 и 2. Фиг. 15A является схемой, показывающей реальный шляповидный элемент после эксперимента, фиг. 15B является схемой, показывающей результаты FEM-расчета сравнительного примера 1, фиг. 15C является схемой, показывающей результаты FEM-расчета сравнительного примера 2, и фиг. 15D является схемой, показывающей взаимосвязь между расстоянием прижатия и силой реакции при прижатии прижимного элемента 602. Схема, показанная на фиг. 15A, является идентичной схеме, показанной на фиг. 14A. На фиг. 15D, горизонтальная ось представляет расстояние прижатия прижимного элемента 602, другими словами, ход (мм), и вертикальная ось представляет силу реакции, которая возникает в прижимной оправке, другими словами, нагрузку (кН).

[0099] Как показано стрелками A и B на фиг. 15A, в результатах эксперимента над реальным шляповидным элементом, разрушение возникает в двух HAZ-участках. Дополнительно, как показано на фиг. 15B, в сравнительном примере 1, в диапазоне расстояния прижатия в эксперименте над реальным шляповидным элементом, разрушение не возникает. Кроме того, как показано стрелками C-F на фиг. 15C, в сравнительном примере 2, разрушение возникает в четырех HAZ-участках, что больше по числу, чем в результатах эксперимента над реальным шляповидным элементом. Как показано на фиг. 15D, в сравнительном примере 1, разрушение не возникает, и в силу этого нагрузка увеличивается по мере того, как расстояние прижатия (ход) увеличивается. С другой стороны, время, когда разрушение возникает в сравнительном примере 2, составляет раньше времени, когда разрушение возникает в эксперименте над реальным шляповидным элементом. Дополнительно, в сравнительном примере 2, величина уменьшения нагрузки после разрушения превышает величину уменьшения нагрузки после разрушения в эксперименте над реальным шляповидным элементом.

[0100] В сравнительном примере 1, извлечение HAZ-участка и определение свойства материала не выполняются, и в силу этого не прогнозируется разрушение из HAZ-участка, которое возникает в эксперименте, и результаты являются такими, что разрушение не возникает вообще, и что чрезмерная нагрузка по сравнению с нагрузкой в эксперименте возникает. Дополнительно, в сравнительном примере 2, определение характеристик HAZ-участка выполняется, но предельная линия посредством традиционной теоретической формулы Сторена-Райса используется, и в силу этого результаты являются такими, что разрушение прогнозировано чрезмерно по сравнению с экспериментом, и число раз, когда возникает разрушение, удваивается, и результаты являются такими, что нагрузка значительно уменьшается по сравнению с экспериментом.

Изобретение относится к устройству определения разрушения, к программе для определения разрушения и к способу для этого. Устройство содержит модуль хранения, который сохраняет входную информацию элементов, модуль извлечения элементов, который извлекает элементы, включенные в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала, модуль формирования опорных значений предельного формования, который формирует опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния, на основе информации опорных значений предельного формования, модуль формирования значений предельного формования в зоне термического влияния, который использует прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния, модуль проведения анализа, который проводит анализ деформации посредством использования входной информации и выводит информацию зон деформации, включающую в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния, модуль определения главной деформации, который определяет максимальную главную деформацию и минимальную главную деформацию каждого элемента, и модуль определения разрушения, который определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа, на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования в зоне термического влияния. Технический результат: возможность точного прогнозирования разрушения зоны термического влияния независимо от размера элемента в расчете зон деформации с использованием FEM, когда элемент, включающий в себя множество зон термического влияния, например транспортное средство, такое как автомобиль, деформируется во время столкновения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Устройство определения разрушения, содержащее:

- модуль хранения, который сохраняет входную информацию элементов, показывающую свойство материала и толщину листа стального материала, имеющего зону термического влияния, и размер элемента в модели анализа, используемой для анализа деформации стального материала посредством метода конечных элементов, и информацию опорных значений предельного формования, указывающую опорное значение предельного формования, используемое в качестве значения предельного формования в пределах опорного размера элемента, который представляет собой размер элемента, используемый в качестве опорного;

- модуль извлечения элементов, который извлекает элементы, включенные в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала;

- модуль формирования опорных значений предельного формования, который формирует опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния, на основе информации опорных значений предельного формования;

- модуль формирования значений предельного формования в зоне термического влияния, который использует прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния;

- модуль проведения анализа, который проводит анализ деформации посредством использования входной информации и выводит информацию зон деформации, включающую в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния;

- модуль определения главной деформации, который определяет максимальную главную деформацию и минимальную главную деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- модуль определения разрушения, который определяет то, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа, на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования в зоне термического влияния.

2. Устройство по п. 1, в которой:

- модуль извлечения элементов имеет:

- модуль извлечения соединительных элементов, который извлекает соединительный элемент, который характеризует то, что два стальных материала должны соединяться;

- модуль указания окружающего кольца, который указывает окружающее кольцо с контактом между соединительным элементом и элементом, формирующим стальной материал, в качестве центральной точки; и

- модуль определения элементов, который определяет элемент, по меньшей мере часть которого включена в окружающее кольцо, в качестве элемента, формирующего зону термического влияния.

3. Устройство по п. 2, в котором:

- модуль формирования опорных значений предельного формования имеет:

- модуль получения информации смежных элементов, который получает свойство материала и толщину листа элемента, смежного с контактной точкой между соединительным элементом и элементом, формирующим стальной материал;

- модуль оценки свойств материалов, который оценивает свойство материала зоны термического влияния из свойства материала, полученного посредством модуля получения информации смежных элементов; и

- модуль формирования значений предельного формования, который формирует опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала, оцененным посредством модуля оценки свойств материалов, и толщиной листа, полученной посредством модуля получения информации смежных элементов.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором:

- модуль формирования значений предельного формования в зоне термического влияния имеет:

- модуль определения размера элемента, который определяет размер элемента для элемента, включенного в зону термического влияния; и

- модуль изменения значений предельного формования, который использует размер элемента и прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования в соответствии с определенным размером элемента.

5. Устройство по п. 4, в котором:

- модуль определения размера элемента имеет:

- модуль извлечения размера элемента, который извлекает размер элемента для каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- арифметический функциональный модуль для получения размера элемента, который выполняет арифметическую операцию для того, чтобы получать размер элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, из каждого из извлеченных размеров элементов.

6. Устройство по любому из пп. 1-3 или 5, в котором:

- анализ деформации представляет собой анализ деформации при столкновении транспортного средства, сформированного из стального материала.

7. Устройство по п. 1, в котором:

- модуль формирования целевых значений предельного формования формирует целевое значение предельного формования посредством использования выражения прогнозирования значений предельного формования, которое представляет собой функцию размера элемента и прочности на растяжение стального материала,

- выражение прогнозирования значений предельного формования, в случае если ρ является степенью деформации, M является размером элемента, указывающим размер элемента в модели анализа, используемой в расчете посредством МКЭ (FEM), ε₁ является максимальной главной деформацией в пределах размера M элемента, и ε₂ является минимальной главной деформацией в пределах размера M элемента, представляется посредством первого коэффициента k1 и второго коэффициента k2 следующим образом:

Математическое выражение 1

,

где первый коэффициент k1 представляется посредством прочности TS на растяжение материала стального листа и коэффициентов γ и σ следующим образом:

Математическое выражение 2

,

и

второй коэффициент k2 представляется посредством максимальной главной деформации ε_1B в пределах опорного размера элемента и коэффициента η следующим образом:

Математическое выражение 3

.

8. Способ определения разрушения, содержащий этапы, на которых:

- извлекают элемент, включенный в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала;

- формируют опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния на основе информации опорных значений предельного формования, указывающей опорное значение предельного формования, используемое в качестве значения предельного формования в пределах опорного размера элемента, который представляет собой размер элемента, используемый в качестве опорного;

- используют размер элемента и прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния;

- проводят анализ деформации посредством использования входной информации для анализа деформации стального материала посредством метода конечных элементов, включающей в себя свойство материала и толщину листа стального материала, и выводят информацию зон деформации, включающую в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния;

- определяют максимальную главную деформацию и минимальную главную деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- определяют то, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования при воздействии тепла.

9. Энергонезависимый машиночитаемый носитель с сохраненной на нем программой для определения разрушения для инструктирования компьютера выполнять обработку с тем, чтобы:

- извлекать элемент, включенный в зону термического влияния, сформированную вокруг точечно-сварного участка стального материала;

- формировать опорное значение предельного формования в соответствии со свойством материала и толщиной листа в зоне термического влияния на основе информации опорных значений предельного формования, указывающей опорное значение предельного формования, используемое в качестве значения предельного формования в пределах опорного размера элемента, который представляет собой размер элемента, используемый в качестве опорного;

- использовать размер элемента и прочность на растяжение стального материала для того, чтобы изменять опорное значение предельного формования, прогнозировать значение предельного формования в пределах размера элемента для элемента, включенного в зону термического влияния, и формировать значение предельного формования в зоне термического влияния;

- проводить анализ деформации посредством использования входной информации для анализа деформации стального материала посредством метода конечных элементов, включающей в себя свойство материала и толщину листа стального материала, и выводить информацию зон деформации, включающую в себя деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния;

- определять максимальную главную деформацию и минимальную главную деформацию каждого элемента, включенного в зону термического влияния; и

- определять то, должен или нет разрушаться каждый элемент в модели анализа на основе максимальной главной деформации и минимальной главной деформации каждого элемента, для которого определяется главная деформация, и линии предельного формования в зоне термического влияния, указываемой посредством значения предельного формования при воздействии тепла.