检测边缘裂纹的制作方法
【专利说明】检测边缘裂纹
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本PCT专利申请要求发明名称为“Detecting Edge Cracks”的于2013年5月20日提交的美国临时专利申请第61/825，143号的优先权，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且通过引用被合并在本文中。
【背景技术】
[0003]计算机辅助设计(CAD)允许产品的设计者基于各种数学参数仿真产品。例如，在使用CAD设计产品时，使用与产品合并的材料，设计者可以认识到各种外部因素或参数。计算机辅助工程(CAE)使用这些因素来仿真CAD模型，以随后确定产品是否将会以预定方式工作。
[0004]在由金属板组成的基于金属的产品的生产中，可以使用各种冲模来制造成品。金属板冲模允许机器切割、弯曲和成形(即，拉伸/压缩)金属板，以最终制造出成品。例如，可以使用金属板来制造汽车的侧门或仪表盘。
[0005]成品可以由多个冲模制造。例如，可以将一块金属板切割成模板。随后，可以切割金属板的边缘上的各块，以将成品图案化和形成为期望形状。
[0006]在将金属板用于诸如汽车的侧门的特定应用时，对成品的各个方面都有要求。例如，存在对薄且重量轻的汽车门的要求。然而，如果将门制造的太薄，那么门会变得容易破裂或断裂。此外，在各种汽车标准中，已经颁布的要求指出各种金属表面在接触时应弯曲而非破裂。因此，如果用于汽车的金属表面的金属板太薄，那么汽车的金属表面在接触时可能破裂。
【发明内容】
[0007]提供了一种用于检测金属板产品的单元的边缘裂纹的方法和系统。该方法包括:计算与使用第一冲模的成形过程相关联的第一应力;计算与使用第二冲模的精整过程相关联的第二应力；组合第一应力和第二应力以用公式表示总应力；仿真金属板产品以产生基准应力；以及将总应力与基准应力进行比较，以确定单元是否预测性地包含边缘裂纹。
【附图说明】
[0008]详细描述涉及到以下附图，在附图中相同的数字指相同的项目，在附图中:
[0009]图1是图示示例计算机的框图。
[ΟΟ?Ο]图2(a)、图2(b)和图2(c)图不了成品的制造的不例。
[0011]图3图示了用于检测边缘裂纹的方法的示例。
[0012]图4图示了描绘基于应变的成形极限图的曲线图。
[0013]图5图示了在应用于使用金属板的成品的样品边缘单元时图3中描述的方法的图例。
【具体实施方式】
[0014]通过各种制造技术来制造使用金属板的成品。一种这样的技术是使用冲模来操纵金属板以导致不同的形状和尺寸。金属板冲模允许金属板在金属板上施加压力以切割、弯曲、拉伸和操纵金属板。
[0015]在生产成品之前，可以使用CAE程序来仿真成品的各个方面。因此，成品的设计者可以经由CAE程序来仿真成品。成品以及用于制造成品的材料(诸如，金属板)可以经由数学参数和数值参数来表示。例如，尺寸、复合材料和密度可以归属于用于制造成品的各种材料。
[0016]因此，通过使用CAE程序，可以通过成品预测性地分析各种情况。例如，如果成品由金属板制成，那么CAE程序可以能够仿真在源自特定厚度的金属板时金属板是否弯曲或破
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[0017]然而，因为通过CAE程序作出的预测分析是基于模型的，所以可能会忽略与金属板的生产和性质相关联的若干因素。因此，预测出的纤薄度可能不完全准确。此外，可能会因为CAE程序可能忽略了导致边缘破裂的问题而发生边缘破裂。
[0018]本文公开了用于检测边缘破裂的系统和方法。本文公开的系统和方法使用与多个冲模中的每个冲模相关联的预测模型，并且经由本文公开的技术来混合预测模型。因此，通过使用用于制造成品的每个冲模的因素预测地分析成品，可以有效地减少与构成成品的金属板相关联的边缘破裂。
[0019]图1是图示示例计算机100的框图。计算机100包括耦接到芯片组104的至少一个处理器102。芯片组104包括存储器控制器集线器120和输入/输出(I/O)控制器集线器122。存储器106和图形适配器112耦接到存储器控制器集线器120，并且显示器118耦接到图形适配器112。存储装置108、键盘110、定位装置114和网络适配器116耦接到I/O控制器集线器122。计算机100的其它实施例可以具有不同架构。
[0020]存储装置108是诸如硬盘驱动器、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或固态存储器装置的非暂态计算机可读存储介质。存储器106保存可被处理器使用的指令和数据。定位装置114是鼠标、跟踪球或其它类型的定位装置，并且定位装置114与键盘组合使用，以将数据输入到计算机系统100中。图形适配器112在显示器118上显示图像和其它信息。网络适配器116将计算机系统100耦接到一个或更多个计算机网络。
[0021]计算机100适于执行计算机程序模块以提供本文描述的功能。如在本文中所使用的，术语“模块”指用于提供特定功能的计算机程序逻辑。因此，可以以硬件、固件和/软件方式实现模块。在一个实施例中，程序模块存储在存储装置108上，被加载到存储器106中，并且由处理器102执行。
[0022]由本文中公开的实体和过程所使用的计算机的类型能够根据实施例以及实体所需的处理能力而变化。计算机100可以是移动装置、平板计算机、智能电话或具有上面列出的单元的任何类型的计算单元。例如，诸如硬盘、固态存储器或存储装置的视频资料库可被存储在分布式数据库系统中，该分布式数据库系统包括一起工作以提供本文描述的功能的多个刀锋服务器。计算机可以缺少上面描述的部件中的一些部件，诸如键盘110、图形适配器112和显示器118。
[0023]图2(a)、图2(b)和图2(c)图示了成品的制造的示例。在图2(a)、图2(b)和图2(c)中，使用冲模210来操纵金属板200。使用冲模210以一角度切割金属板200，从而导致图2(c)中示出的倾斜边缘(angled edge)。
[0024]参考图2(a)，示出了制造的修整操作。金属板200被放置在冲模210上。衬垫211被放置在与和冲模210接触的表面相对的金属板200的表面上。
[0025]使金属板200、冲模210和衬垫211成纵倾角212。可以基于金属板的边缘期望的特定修整取向来设置纵倾角212。提供冲床213。响应于施加到冲床213的压力，执行切割金属板200的操作。
[0026]参考图2(b)，示出了使用冲床213的示例。在冲床213上施加一定量的压力，其随后被传递到金属板200上。结果金属板200被切割和修整以形成成品。
[0027]参考图2(c)，示出了冲模切割形式的金属板200。所得的金属板200具有中间区域220和冲模切割边缘221。
[0028]图2(a)_(c)图示了使用冲模切割和修整金属板200以得到成品的示例。诸如纵倾角212、冲模210、用于冲床213的压力量的在图2(a)-(c)中讨论的各个参数可以在CAE程序中使用，以仿真和预测性地分析与使用金属板的成品的制造相关联的各种现象。
[0029]图3图示了用于检测边缘裂纹的方法300的示例。可以在诸如上面描述的计算机100的系统或装置上实现方法300。在方法300中，在每次操作后，产生的数据可以存储到诸如存储装置108的数据库中。
[0030]在操作310中，对用于产生成品的第一冲模执行可成形性壳单元仿真。使用的第一冲模可以与各种参数相关联。基于与第一冲模相关联的操纵，操作310中的各个参数可被用来确定由第一冲模施加到成品的应力和其它力。此时，可以确定与成品相关联的应力的一级近似。
[0031]在操作320中，使用第一冲模形成的金属板被划分成各个边缘单元。可以使用第二冲模来制造每个边缘单元。因此，每个边缘单元可以具有与边缘单元的变形相关联的诸如纵倾角和剪切角的特定参数。
[0032]在操作330中，在已经确定每个边缘单元的参数后，对各边缘单元执行CAE。因为可以使用第二冲模来执行边缘的修整，所以CAE分析可以参考数据库，该数据库对由具有特定金属板、纵倾角和剪切角的第二冲模的使用所引入的应力进行分类。
[0033]基于所执行的CAE分析，可针对每个边缘单元计算实体单元偏流动应力(SEDFS)。该关系被定义为以下:
[0034]S_SEDFS =丨(3/2)δ’->(负值)
[0035]其中:
[0036]S_SEDFS是实体单元偏流动应力;并且
[0037]δ’是使用第一冲模切割金属板之后中间表面与冲模切割边缘的交点处的偏应力。
[0038]在操作340中，对在操作320中得到的所提取的边缘单元进行边缘应力分析，以确定边缘单元有效流动应力(EFFFS)。基本上，对在第一冲模之后使用的第二冲模建模以确定加到金属板上的估计应变。该关系被定义为以下:
[0039]δ_EFFFS = f(ε_边缘单元)
[0040]其中:[0041 ] 5_EFFFS是边缘单元有效流动应力；
[0042]ε_边缘单元是边缘单元的真实的主(principle)长轴、短轴和薄化应变(如根据在第一冲模之后使用第二冲模的模型所得到的)；以及
[0043]f ()是将应变值转变成应力值的函数。
[0044]在操作350中，计算了边缘单元总应力(EETS)。该关系为定义为:
[0045]5_EETS = 5_EFFFS-5_SEDFS
[0046]其中:
[0047]5_EETS是边缘单元有效流动应力。
[0048]在操作310(操作360)后的方法300的平行分支中，计算与施加到成品的单轴拉伸测试相关联的破坏的有效应力。为了计算有效应力，可以使用基于应变的成形极限图。在对图4的详细说明中进一步描述该过程。
[0049]在操作370中，将在操作360中计算的δ_EETS与在操作360中计算的值进行比较。可以递归地针对在操作320中提取的每个边缘单元执行操作370。如果S_EETS大于在操作320中计算的值，那么方法300执行到操作380。相反地，如果S_EETS小于在操作320中计算的值，那么方法300执行到操作390。
[0050]在操作380中，做出预测到边缘裂纹的指示。相反地，在操作390中，做