[发明专利]针对成型品的分析模型的材料各向异性信息及板厚信息的设定方法和刚性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用具有各向异性(anisotropy)的材料的成型品的CAE(Computer Aided Engineering：计算机辅助工程)分析方法，特别是涉及针对成型品的分析模型的各向异性信息及板厚信息的设定方法和以所述设定方法为前提的刚性分析方法。

背景技术

近年来，特别是在机动车产业中，由于环境问题而正在推进车体的轻量化，对于车体的设计来说，CAE分析成为不可或缺的技术(例如专利文献1)。并且，已知输入的材料(金属板，例如钢板)的机械特性值会对该CAE分析结果造成大的影响，在成型分析(press-forming analysis)中，主要是YS(屈服强度)、TS(拉伸强度)、r值(兰克福特值)发挥作用，在刚性分析(stiffness analysis)中，杨氏模量等弹性值与在分析中得到的位移成比例地发挥作用，在碰撞分析(crashworthiness analysis)中，YS、TS等材料强度值较大地发挥作用。

另一方面，在材料中，存在其机械特性具有大的面内各向异性(in-plane anisotropy)的材料(将这种材料称为各向异性材料)，特别是已知：对于通过轧制制造出的材料来说，从根据(最大－最小)/最大×100计算出的特性变化幅度来看，所述材料在轧制方向(L方向)、其直角方向(C方向)、45°方向(D方向)上存在2～50％的特性变化。

在CAE分析时，在分析对象是其机械特性恒定而与面内方向无关的材料(各向同性材料，isotropic material)时，不会产生方向性的问题，但在分析对象是各向异性材料时，当输入该材料的与主变形方向不同的方向上的机械特性值时，则会取得与没有各向异性的情况下的计算结果不同的计算结果。

因此，在各向异性材料中，需要对将分析对象分割成多个元素而成的分析模型的各元素设定与机械特性的面内各向异性相关的信息(将该信息称为各向异性信息)。

各向异性信息是用于提供与任意的方向相对应的机械特性值的信息，以某个方向(例如所述L方向或所述C方向或者它们之间的方向)作为基准方向，该各向异性信息被作为相对于该基准方向的方位角度与机械特性的对应关系信息来提供。各向异性信息可以预先以表或函数的形式提供，可以存储该各向异性信息并通过分析程序来利用。

关于基准方向和方位角度的关系，以上述的轧制材料为例具体说明。假设以所述C方向为基准方向(方位角度0°)，则方位角度90°的机械特性是所述L方向的机械特性，方位角度45°的机械特性是所述D方向的机械特性。并且，若以所述L方向为基准方向，则作为相对于该基准方向来说方位角度为90°的机械特性，参照表，是处于与所述L方向垂直的关系的所述C方向的机械特性。

基准方向在分析画面上以各元素内的1个箭头表示(例如参照图4)，该基准方向被固定于分析模型的各元素，如果各元素移动旋转，则该基准方向也同样移动旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2004-171144号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，在对机动车产业中的车体使用上述那样的各向异性材料的情况下，在CAE分析中，需要对分析模型设定各向异性信息。

但是，在车体的设计中，一般是首先决定车体的形状，再针对该形状制作分析模型并进行刚性分析。

如果不对基于形状的分析模型提供各向异性信息，在这样的状态下，即便进行刚性分析，也无法进行正确的分析。因此，在以往，作为分析的前序阶段，进行下述操作：为了对分析模型设定各向异性信息，根据人的直觉来对分析模型的每个元素输入各向异性信息。

但是，在现在的车体的分析模型中使用的元素数量是30万至50万的程度，全部通过人工输入是极其困难的。

并且，实际的成型品形成为由曲面构成的复杂的形状，无法凭借人的直觉正确地把握由成型决定的各元素的移动旋转，难以输入适当的各向异性信息。

因此，即便依靠人的直觉输入各向异性信息，之后的刚性分析结果与对应的实际成型品的刚性试验或碰撞试验的结果不符的情况也没有变少。

并且，在上述的仅使形状模型化的分析模型中，也没有设定与压力成型相伴随的板厚的变化信息即板厚信息。

但是，板厚信息在进行更正确的CAE分析上是非常重要的。例如，由于以机动车的车体为代表的使用薄板的结构体被进行了压力成型，因此，根据部件的位置，板厚与原板厚不同。例如，R部分或伸出的部分变薄，起皱的部分变厚。