板部件评价方法、板部件评价装置以及汽车用板部件的制造方法_3

文档序号:8367320阅读:来源:国知局
以及拉伸刚度P'的预测值在目标值以上的情况下,进入步骤S5,进 行汽车用板部件的试制。在检查了试制的汽车用板部件的形状等之后进入步骤S6,进行汽 车用板部件的量产。
[0105] 为了高精度地预测屈曲负载P以及拉伸刚度P',优选凸曲面4、11的曲率半径R1、 R2在500mm以上且3000mm以下,优选特征线2的开度角Θ在165°以上且175°以下。另 外,优选特征线顶点部的曲率半径Rt在5mm以上且IOOmm以下,优选板厚在0· 5mm以上且 I. 2mm以下。
[0106] 另外,在预测屈曲负载与拉伸刚度的情况下,优选将板厚t、特征线开度角Θ、凸 曲面4、11的曲率半径RU R2、以及特征线顶点部的曲率半径Rt输入计算机来预测汽车用 板部件的屈曲负载与拉伸刚度。
[0107] 如上述那样,在试制汽车用板部件之前,根据式(1)以及式(2)预测汽车用板部件 的屈曲负载与拉伸刚度,由此能够在试制构思好的汽车用板部件时容易地评价特征线上或 者特征线附近的拉伸刚度、屈曲负载,并且不需要在汽车用板部件的屈曲负载与拉伸刚度 达到目标值之前反复进行汽车用板部件的试制。
[0108] 因此,将屈曲负载以及拉伸刚度的预测值分别与目标值比较,在屈曲负载以及拉 伸刚度的预测值成为目标值以上时进行汽车用板部件的试制,从而能够实现从构思汽车用 板部件之后直至量产化所需要的时间的缩短与成本的减少。
[0109] 在制造汽车用板部件的情况下,以往,如图8所示,在构思后进行设计,再进入试 制,经过试制进行屈曲负载、拉伸刚度的判定。判定的结果是,若特性不足则需要返回构思、 设计,进行修正。此时,也需要模具修正等。因此,一般"重新设计一模具修正一试制"的循 环需要两个月以上的时间。并且,即使轮回该循环,屈曲负载、拉伸刚度在进行再次试制之 前也无法明确,因此在屈曲负载、拉伸刚度成为期待的值之前,需要继续轮回"重新设计一 模具修正一试制"的循环。假设在轮回了三次循环的情况下,从构思结束直至量产化所需要 的时间为二十四个月左右。
[0110] 另一方面,通过应用本发明的实施方式1的汽车用板部件评价方法,如图9所示, 拉伸刚度、屈曲负载的推测能够在确定板形状的阶段,换句话说在构思、设计的阶段实现。 由此,从以往屈曲负载、拉伸刚度不满足期待的值的情况下所需要的"重新设计一模具修正 -试制"的循环中省去特别需要时间和费力的模具修正、试制的工序,仅进行"重新设计" BP 可。
[0111] 因此,在应用了实施方式1的汽车用板部件评价方法的情况下,假设轮回了三次 循环,则从构思结束直至量产化所需要的时间为十九个月左右,与经过以往的工序的情况 比较,能够缩短21 %的时间。伴随于此也能够减少模具修正等的工时。
[0112] 从构思阶段应用实施方式1的汽车用板部件评价方法,由此也能够期待提高设计 的自由度的效果。以往,并不清楚基于配设特征线的拉伸刚度的提高效果、屈曲负载。因 此,通过使用本发明,能够在欲在板上的任意位置配设特征线的情况下,确定构成用于使该 位置的拉伸刚度、屈曲负载成为期待值的特征线的面的曲率半径、以及特征线的开度角、特 征线的前端曲率半径的组合。
[0113] 不需要在汽车用板部件的里侧配设加强部件来确保拉伸刚度,因此能够实现汽车 用板部件的轻型化。
[0114] 在上述的本发明的一实施方式中,预测了汽车用板部件的屈曲负载与拉伸刚度, 但也可以仅预测拉伸刚度。另外,将屈曲负载与拉伸刚度的预测值分别与目标值比较,但也 可以仅将拉伸刚度的预测值与目标值比较,在拉伸刚度的预测值达到目标值以上后进行汽 车用板部件的试制。
[0115] 在图6所示的实施方式1的装置中,例示出具备对汽车用板部件的屈曲负载进行 运算的屈曲负载运算部54、以及对汽车用板部件的拉伸刚度进行运算的拉伸刚度运算部 56的装置,但也可以是仅具备了屈曲负载运算部54以及拉伸刚度运算部56中的任一方的 装置。
[0116] [实施方式2]
[0117] 图17是表示应用本发明的实施方式2的板部件评价方法的汽车用车门板的一个 例子的图。图17所示的汽车用板部件1具有特征线2以及把手用凸起部3,特征线2由凸 曲面4与凹曲面5构成。
[0118] 在本发明的实施方式2的板部件评价方法中,如图17所示,将特征线2由凸曲面 4与凹曲面5构成的部件作为对象。
[0119] 与实施方式1相同,作成了图3所示那样的有限元分析模型。
[0120] 在实施方式2中,使图18所示的凸曲面4的曲率半径Rl与凹曲面5的曲率半径 R2在500mm~3000mm的范围变化,使图18所示的特征线2的开度角Θ在165°~175° 的范围变化,使图18所示的特征线顶点部的曲率半径Rt在5mm~60mm的范围变化,并使 汽车用板部件的板厚t在0. 55mm~0. 80mm的范围变化,而作成了模型整体的投影面积为 IlOOmmX 800mm的有限元分析模型。
[0121] 此处所说的特征线的开度角是指特征线顶点部的曲率半径部与曲面4、5的边界 部处的两条切线6a、6b所构成的角度。另外,特征线顶点部的曲率半径是指凸曲面4与凹 曲面5之间的曲面部的曲率半径。
[0122] 在凸曲面4在与特征线垂直地相距150mm以内的范围内均呈凸状并且凹曲面5在 与特征线垂直地相距150mm以内的范围内均呈凹状的情况下,例如如图20所示那样,能够 将在特征线的顶点(点A,a)、垂直地离开特征线150mm的地点(点C,c)、垂直地离开特征 线75mm的地点(点B,b)这三个点通过的圆的半径定义为,凸曲面4与凹曲面5的曲率半 径。相同地,能够将在特征线的顶点(点A,a)、以及垂直地离开特征线75mm的地点(点B, b)这三个点通过的圆的半径定义为,特征线顶点部的曲率半径。图20相当于实施方式1的 图16。此处,使点C,c的位置为垂直地离开特征线150mm的位置的理由是,即使在垂直地 离开特征线150_以上的位置处曲率发生变化,也不会对特征线的刚度带来影响。
[0123] 如图3所示那样的有限元分析模型的作成使用Altair社的HyperMesh进行。而 且,分析模型的网格尺寸为特征线附近为〇. 5_,板端部为5_,它们中间为平滑地将网格 连结那样的尺寸。另外,元素使用壳元素并使分析模型的四边为平移约束。
[0124] 接下来,本发明者们作成模仿了直径45mm的圆筒形压头的分析模型,将该模型按 压在图3所示的模型的特征线上,从而作成了图5所示的负载-位移曲线。而且,将汽车 用板部件从〇. Omm位移至〇. 5mm时的负载-位移曲线的斜率作为拉伸刚度进行了分析,结 果,可知能够根据下式预测汽车用板部件的拉伸刚度P'(N/mm)。此外,分析中使用LS-DYNA ver971d R3. 2. 1,通过静态隐式算法进行。
[0125] P' = P0' X (t2/g) X (hXRt+i) · · · · (4)
[0126] 其中,
[0127] P0' :P0' = (aX a +b) X (180- Θ )2+(cX β +d) X (180- Θ ) + (eX γ+f),
[0128] α : α = In(Rl) Xln(R2),
[0129] β :β = (In (R2)) 2/ln(Rl),
[0130] γ :γ = (In (Rl)) 2/ln (R2),
[0131] θ :特征线的开度角(° ),
[0132] RU R2 :构成汽车用板部件的特征线的凸曲面与凹曲面的曲率半径(mm),
[0133] t :汽车用板部件的板厚(mm),
[0134] Rt :特征线顶点部的曲率半径(mm),
[0135] a ~i :常量。
[0136] 式(1)的常量a~i根据试验所使用的压头形状变化,但能够通过试验以及分析 得到。
[0137] 图19是表示本发明的一实施方式的板部件评价装置的简要结构的图,图19所示 的板部件评价装置51具备:输入部52,其用于将汽车用板部件的板厚t、凸曲面4以及凹曲 面5的曲率半径R1、R2、特征线的开度角Θ以及特征线顶点部曲率半径Rt输入;对数积运 算部53,其对输入至输入部52的曲率半径Rl、R2的对数积(In (Rl) X In (R2))进行运算; 以及拉伸刚度运算部56,其基于由对数积运算部53计算出的对数积由式(4)对汽车用板部 件的拉伸刚度进行运算。在实施方式2中,对数积运算部53也计算出式(4)的β、γ。
[0138] 板部件评价装置51具备:比较部57,其将由拉伸刚度运算部56计算出的拉伸刚 度与目标值比较;以及输出部58,其将比较部57的比较结果输出。
[0139] 本发明的实施方式2的汽车用板部件的制造方法与图7相同。车门板等汽车用板 部件通过构思、设计以及试制来制造,但在本发明的实施方式2中,如图7所示,在通过构思 工序Sl以及设计工序S2进行了汽车用板部件的构思与设计后,进入步骤S3,根据式(4)预 测汽车用板部件的拉伸刚度Ρ'。
[0140] 在该情况下,若将汽车用板部件的板厚t、凸曲面4以及凹曲面
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