部件的设计方法及装置、计算机程序及计算机可读取的记录介质的制作方法

专利名称：部件的设计方法及装置、计算机程序及计算机可读取的记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来设计碰撞能量吸收量及称作疲劳寿命的性能良好的 部件的设计方法及装置、计算机程序、以及计算机可读取的记录介质。
背景技术：
在以汽车为代表的车辆开发中，为了解决轻量化、开发期间缩短、 试制车辆的削减的课题，近年来在设计现场频繁地进行使用计算机的数 值分析的各性能的预测。例如，对于碰撞能量吸收量，为了吸收在汽车碰撞时产生的碰撞能 量，在前侧构件等的部件中，在碰撞时在部件的长轴方向上产生规则的 压曲，通过该压曲带来的塑性变形来吸收碰撞能量，实现保护乘员。在以往的碰撞能量吸收部件的设计中，在决定了初始形状后，通过 有限元法等方法实施碰撞分析，变更部件的形状等，以使碰撞能量的吸 收量成为目标值。在分析的评价达到目标值后，通过试制、实验进行最 终确认，来确定设计。这些部件是通过将钢材或其他材料的薄板、管或棒塑性加工、根据 需要接合来制作的。塑性加工采用模压、液压成形或挤压等的成形方法。 此外，接合采用点焊接、电弧焊接、激光焊接或铆钉接合等方法。以往，公知有从图25所示的模压成形到碰撞分析的称作多级分析的方法，在专利文献1中，公开了在基于模压部件的最终部件形状数据制 作追加的形状数据后进行成形分析，根据得到的分析结果经多级进行耐碰撞性能等的特性分析的模拟方法。在图25中，2501是加工前的材料， 2502是成形分析的结果，2503是将成形分析的结果变换为碰撞分析的输 入数据后的值，2504表示碰撞分析的结果。但是，在专利文献1中，对于最合适的部件形状、提示成形条件的 方法并没有记载。在以钢材等金属为材料的情况下，通过部件制作时的塑性加工会发 生板厚的变化、以及塑性应变带来的加工固化，与没有板厚变化及加工 固化的情况相比，已知部件受到碰撞时的压曲变形模式及碰撞能量的吸 收量会变化。由于目前在有限元法等的分析时没有考虑板厚变化及加工固化，所 以即使根据分析的评价值进行设计，通过试制、实验也不能得到希望的 压曲变形模式及碰撞能量的吸收量。此外，如果因部件制作时的塑性加工条件的不均匀而在板厚变化及 加工固化中也发生不均匀的情况下，最终压曲变形模式及碰撞能量的吸 收量不均匀。进而，根据使用拼焊板(tailoredblank)时的对接焊接线位置、将多 个部件接合时的接合条件，压曲变形模式及碰撞能量的吸收量也不同。对于车辆的疲劳强度评价，为了进行极限设计而能够简单且正确地 预测在车辆中使用的零件、部件以及构造体的疲劳寿命的方法的开发需 求也日益高涨。在该领域中，以往以来广泛地使用有限元法的规定疲劳载荷条件下 的静态应力分析，在利用该分析结果推测疲劳寿命的情况下，采用如下 的方法首先在在决定初始形状后，预先得到在部件中使用的材料及接 合部的疲劳试验数据(SN线图、EN线图)，并且将该线图与应力分析值 或应变分析值对照来预测计算寿命，变更部件形状及材质、接合方法等， 以使计算出的疲劳寿命成为目标值。在分析的评价达到目标值后，通过试制、实验进行验证，决定设计 规格。这些部件是通过将钢材或其他材料的薄板、管或棒塑性加工，根 据需要接合来制作的。塑性加工采用模压、液压成形或挤压等的成形方 法。此外，接合采用点焊接、电弧焊接、激光焊接、或者铆钉接合等方
法。最近，市场上有销售自动参照通过有限元法求出的应力结果文件和 预先在部件中使用的材料及接合部的疲劳实验数据，计算各部位的寿命 的疲劳分析软件。在以钢材等金属为材料的情况下，通过部件成形时的塑性加工而产 生板厚的变化及塑性应变，并且在部件组装时产生部件成形后的回弹为 原因的残留应力，己知这些板厚变化及塑性应变、残余应力给部件的疲 劳强度带来较大的影响。此外，部件组装时的残留应力的计算方法、塑 性变形带来的疲劳强度变化的定量化方法并不明确，为得到满足作为目 标的疲劳寿命的成形加工方法而构筑部件疲劳设计最优化算法是困难 的。在以往的方法中，没有考虑这些成形、组装时的影响，并且也没有 采用最优化算法，所以不能正确且迅速地进行部件的疲劳设计是现实情 况。在专利文献2中，公开了分析由多个部件构成的焊接构造物的疲劳强度的方法中如下的方法，在该焊接构造物的疲劳强度分析方法中，基 于焊接的两个部件的形状及焊接方法，对于焊接线的部位分别选择相对 于平行于焊接线的方向的疲劳强度线图及相对于垂直于焊接线的方向的 疲劳强度线图，根据该焊接构造物的应力分析结果求出垂直于以及平行 于上述焊接线的方向的应力，通过将这些应力分别与上述疲劳强度线图 比较，来评价疲劳强度。但是，在专利文献2中公开的方法中，没有考虑在组装后的各部位 产生的残留应力、在部件成形时带来的塑性应变、成形后的板厚分布， 并且也没有采用最优化算法，所以有不能正确且迅速地进行疲劳寿命预 测的问题。在专利文献3中，公开了如下的疲劳寿命评价系统，其中，按每个 接头形式预先通过实验等掌握对应于焊接部的焊接形状(精加工处理) 的应力集中率，与前构造物的疲劳寿命推测数据(SN线图) 一起存储到 存储装置中，通过FEM分析计算焊接部的应力，对该应力值乘以对应于 焊接形状的应力集中率来计算焊道中止端部的峰值应力，将该峰值应力
应用到SN线图中，推测对应于焊接形状的疲劳寿命。在专利文献4中，公开了如下的方法对于将平板组合成的点焊接 构造物制作有限元法分析用壳模型，利用制作的有限元法分析用壳模型 进行有限元法线性弹性分析，计算点焊接部中央的熔核部的分担载荷、 以该熔核部为中心描绘的直径D的圆周上的挠曲和放射方向的倾斜，根 据计算出的分担载荷、圆周上的挠曲及放射方向的倾斜，利用弹性学得 圆板弯曲理论求出上述熔核部的公称结构应力，根据该公称结构应力预 测点焊接构造物的疲劳寿命。但是，在专利文献3及4中公开的方法中，没有考虑在组装后的各部位产生的残留应力、在部件成形时带来的塑性应变、成形后的板厚分 布，并且也没有采用最优化算法，所以有不能正确且迅速地进行部件的 疲劳设计的问题。专利文献l:(日本)特开2004-50253号公报专利文献2:(日本)特开2001-116664号公报专利文献3:(日本)特开2003-149091号公报专利文献4:(日本)特开2003-149130号公报如以上所述，在以钢材等金属为材料的情况下，因为部件制作时的 塑性加工而产生板厚的变化、及塑性应变带来的加工固化，但现实状况 是在有限元法等性能分析时没有考虑板厚变化及加工固化。发明内容本发明的目的是，为了在考虑部件制作时的塑性加工带来的板厚变 化及加工固化的影响的同时得到希望的性能，能够进行包括模压成形条 件的最优的部件设计。更具体地讲，目的在于，为了在考虑部件制作时的塑性加工带来的 板厚变化及加工固化的影响的同时得到希望的碰撞性能，能够进行包括 模压成形条件的最优的部件设计。此外，目的在于，为了考虑在部件成形时产生的板厚的变化及塑性 应变、以及部件成形后以回弹为主要原因在组装后产生的残留应力，并 且满足希望的疲劳寿命，能够进行包括成形加工条件的最优的部件设计。为了达到上述目的，本发明的部件的设计方法的特征在于，包括 第1工序，将成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉 伸强度、屈服强度、应力-应变关系、以及板厚作为模压成形条件，计算 机根据这些模压成形条件进行模压成形分析，计算成形品的板厚分布及 成形后应变分布；以及第2工序，将上述板厚分布、上述成形后应变分 布、以及上述成形品形状或部件形状作为成形品的状态量，计算机根据 这些成形品的状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性能；改变上 述模压成形条件中的至少1种以上，计算机将从上述第1工序到上述第2 工序的计算重复规定次数，输出带来上述性能的最大值或目标值的最优 模压成形条件。此外，本发明的部件的设计装置的特征在于，具有模压成形条件 输入单元，作为模压成形条件，将成形品形状或部件形状、防铍载荷、 摩擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力-应变关系、以及板厚输入 到计算机中；模压成形分析单元，根据输入到上述模压成形条件输入单 元中的成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、 屈服强度、应力-应变关系、以及板厚进行模压成形分析，计算成形品的 板厚分布及成形后应变分布；性能分析单元，将上述板厚分布、上述成 形后应变分布、以及上述成形品形状或部件形状作为成形品的状态量， 计算机根据这些成形品的状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性 能；重复计算控制单元，改变上述模压成形条件中的至少1种以上，将 从上述模压成形条件输入单元到上述性能分析单元的计算自动地执行规 定次数；最优成形条件输出单元，输出带来上述性能的最大值或目标值 的最优成形条件。此外，本发明的计算机程序的特征在于，使计算机执行以下处理 将成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈 服强度、应力-应变关系、以及板厚作为模压成形条件，计算机根据这些
模压成形条件进行模压成形分析，计算成形品的板厚分布及成形后应变 分布；以及，将上述板厚分布、上述成形后应变分布、以及上述成形品 形状或部件形状作为成形品的状态量，计算机根据这些成形品的状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性能；改变上述模压成形条件中的 至少1种以上，将以上处理重复计算规定次数，输出带来上述性能的最 大值或目标值的最优模压成形条件。此外，本发明的计算机可读取的记录介质的特征在于，记录有本发 明的计算机程序。这里，在本发明中，所谓的"成形品"是指模压成形后的中间制品， 将组装了 "成形品"后的结构定义为"部件"、即最终制品。根据本发明，为了在考虑部件制作时的塑性加工带来的板厚变化及 加工固化的影响的同时得到希望的性能，能够进行包括模压成形条件的 最优的部件设计。


图1是用来说明第1实施方式的部件设计的流程的流程图。 图2是表示成形部件的外观的图。图3是表示材料的屈服强度 应力一应变关系的特性图。图4是表示成形分析例的板厚分布的图。图5是表示成形分析例的应变分布的图。图6是表示防皱载荷与面板强度的关系的特性图。图7是说明第2实施方式的部件设计的流程的流程图。图8是表示成形分析例的板厚分布的图。图9是表示成形分析例的应变分布的图。图IOA是表示碰撞分析例的图，是表示较好的压曲变形模式的图。 图IOB是表示碰撞分析例的图，是表示较差的压曲变形模式的图。 图11是表示成形条件与碰撞能量吸收量的关系的特性图。 图12是表示成形条件与碰撞能量吸收量的关系的特性图。 图13是表示拼焊板的成形后形状的图。图14是表示拼焊板焊接线位置与碰撞能量吸收量的关系的特性图。 图15是表示点焊接位置的图。图16是表示接合条件与碰撞能量吸收量的关系的特性图。图17A是表示拉伸强度270MPa级钢板的材料的屈服强度 应力一应变关系的特性图。图17B是表示拉伸强度590MPa级钢板的材料的屈服强度 应力一应变关系的特性图。图17C是表示拉伸强度980MPa级钢板的材料的屈服强度 应力一应变关系的特性图。图18是说明第3实施方式的部件设计的流程的流程图。图19是表示由模压成形品构成的部件的例子的图。图20是表示求出残留应力分布的计算顺序的例子的图。图21A是表示在将成形品组装到部件上后进行回弹分析、求出残留应力分布的例子的图。图21B是表示在进行了成形品的回弹分析后、通过组装到部件上来求出残留应力分布的例子的图。图22是表示对预应变的SN线图的例子的特性图。图23是表示帽型截面部件的疲劳强度试验的概况的图。图24是表示作为设计装置发挥功能的计算机系统的一例的框图。图25是表示以往的成形 碰撞的多极分析例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。 <第1实施方式> 1、设计对象作为本发明例，设计面板状部件的最优成形条件。图1是用来说明 第1实施方式的部件的设计方法的流程的流程图。图2中表示成形部件
的外观。面板状部件通过模压而成形。部件在中央附近作用局部的力(以 下表示为"载荷")，在除去载荷后残留印痕。使模压成形条件(防皱载 荷-BHF)最优化，以使产生一定量的印痕的载荷、即作为部件的性能的 面板强度为最大。
面板状部件的尺寸的1边是620mm，凸缘宽度是70mm，板厚是 0.7mm。材料是拉伸强度370MPa级的钢板。
作为其他压力成形条件，使冲头移动量为100mm、初始的防铍载荷 (BHF)为400kN、摩擦系数为0.12，材料的屈服强度 应力一应变关 系成为图3所示。
2、 成形分析
输入上述模压成形条件，利用有限元分析程序PAM-STAMP进行模 压成形分析。将成形品的板厚分布在图4中，将成形后的应变分布示于 图5。
3、 数据变换
将图2所示的参照位置21的成形分析的板厚及应变的分析结果(例 如在防皱载荷BHF=200kN的情况下，板厚^0.613mm，应变=0.07557) 取入到表计算软件中，根据图3的应力一应变关系将应变(0.07557)变 换为应力(375.5MPa)，作为强度分析条件(状态量)输入。
4、 强度分析
作为强度分析方法，在参照位置21处作用载荷的情况下，使用对产 生一定量的印痕的载荷(面板强度)进行计算的Pd-KXtmx o (日刊工 业新闻社模压成形难易手册)的式子。K表示由面板形状决定的常数， t表示板厚，m表示乘数，o表示使用成形分析的应变利用图3计算的应 力。这里，设K-l.O, m=2，利用表计算软件进行强度分析。例如在防皱 载荷BHF=200kN的情况下，Pd=1.0X0.613-2X375.5=141.2。
5、 强度性能评价 模压成形条件变更
在200 S00kN的范围内变更上述模压成形条件中的防铍载荷 (BHF)，以使面板强度成为最大，并由计算机重复计算4次图1的工序
1 7，探索带来面板强度的最大值的最优模压成形条件。 6、结果
图6表示结果。曲线图的横轴是防皱载荷(BHF)，纵轴是面板强度 (Pd)。根据其结果，面板强度为最大的成形条件是，当防铍载荷 BHF^700 800kN时，面板强度为148左右。 <第2实施方式>
在第2实施方式中，对汽车的前侧构件等部件中用来吸收在汽车碰 撞时产生的碰撞能量的部件的设计进行说明。
图7是说明第2实施方式的部件设计的流程的流程图。首先，作为 模压成形条件，设定部件形状、冲头移动量、防铍载荷、衬垫压力、摩 擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力一应变关系、板厚、拼焊板 的焊接位置的各条件71，将其作为输入数据，计算机通过成形分析程序 进行成形分析(72)。
另外，在本发明中，衬垫压力及拼焊板的焊接位置是根据需要而输 入的项目。所谓的拼焊板，是指在长度方向上焊接了板厚、拉伸强度、 屈服强度的至少任一个不同的金属板而成的材料。通过输入衬垫压力， 能够期待避免断裂、褶皱等成形时的不良状况、带来适当的加工固化(应 变)的效果。此外，通过输入拼焊板的焊接位置，能够期待通过同一个 部件配置不同的板厚或材料来实现后述的碰撞时的性能提高的效果。
接着，基于模压成形条件71，计算机进行模压成形分析(72)，计算 机通过变换程序将成形分析的输出数据(板厚分布、应变分布、应力分 布)73变换为碰撞分析的输入数据(74)。
另外，在本发明中，成形品的应力分布是根据需要而将成形分析的 结果输出的项目。通过输出成形品的应力分布，并基于此进行以下的碰 撞分析，能够期待将碰撞时的变形及破坏现象忠实地再现为实际现象而 .能够进行高精度的设计的效果。
接着，作为碰撞分析条件75，基于成形品的上述板厚分布、应变分 布、应力分布、部件形状、部件的接合条件及碰撞载荷，计算机利用碰
撞分析程序实施碰撞分析(76)，输出碰撞分析的输出数据(碰撞能量的
吸收量、压曲变形模式)77并进行评价(78)。
另外，在本发明中，在碰撞分析条件中，成形品的应力分布如上述 那样是根据需要而输入的项目。此外，部件的接合条件也是根据需要而 输入到碰撞分析条件中的项目。所谓的接合条件，具体而言是焊接方法、 进热、预热温度、点焊接的焊接数、熔核直径、悍接位置等的1种或两 种以上。通过将部件的接合条件输入到碰撞分析条件中，使碰撞时的压 曲变形模式成为希望的形态，能够期待使碰撞能量吸收量最大化的效果。
在碰撞分析中，计算碰撞能量吸收量及变形模式。所谓的变形模式， 是指部件受到碰撞而变形时的变形形态。具体而言，产生以提灯状叠入 那样的变形模式、或在部件中途弯折那样的变形模式。
并且，在碰撞性能为期望的值的情况下，或者在工序71 77不满足 规定次数的情况下，变更模压成形条件71中的至少1种以上或碰撞分析 条件75中的部件的接合条件，计算机再次重复规定次数计算工序71 77。重复工序71 77，在碰撞性能成为希望的值的时刻结束处理。所谓 的规定次数，为了探索碰撞能量吸收量的极大点，优选执行10次以上。 另一方面，为了节约一系列的分析时间，优选进行10次以下。
由此，能够得到带来碰撞能量吸收量的最大值或稳定区域的最优的 设计结果79。
另外，成形分析 碰撞分析也可以是市售的有限元法等的分析程序 或自制的程序。此外，成形分析一碰撞分析的数据变换、碰撞性能评价 及形状 加工条件变更也由市售或自制的程序进行。
如以上所述，能够探索在考虑部件制作时的板厚变化及加工固化的 影响的同时，使汽车碰撞时的压曲变形模式及碰撞能量吸收量成为希望 的值，并且即使在有部件制作时的加工条件的不均匀的情况下碰撞性能 也不会较大地变动的设计点(部件形状、模压成形条件等)来设计最优 的部件。
(实施例1 )
1、 设计对象
作为第2实施方式的实施例1，设计将抵接板点焊接在帽型截面部件
上的部件的最优成形条件。图13中表示成形部件的外观。帽型截面部件 通过模压而成形。部件为在长轴方向上受到碰撞载荷而轴压溃的结构， 使模压加工条件(防皱载荷:BHF)最优化，以使此时的碰撞能量吸收量 为最大。
帽型截面部件的尺寸为，长度300mm，截面宽度50mm，截面高度 50mm，凸缘宽度20mm，板厚1.4mm。抵接板的尺寸为，长度300mm， 宽度90mm，板厚1.4mm。材料为帽型截面部件及抵接板都是590MPa 级的高张力钢板。
作为其他模压成形条件，使冲头移动量为50mm、初始的防皱载荷 (BHF)为40kN、摩擦系数为0.15，材料的屈服强度 应力一应变关系 如图17B所示。
2、 成形分析
输入上述模压成形条件，利用市售的有限元分析程序Hyper Form进 行模压成形分析，计算出图8所示的成形品的板厚分布及图9所示的应 变分布。
3、 数据变换
根据成形分析带来的板厚变化 应变分布的分析结果进行碰撞分析 时的输入数据的变换自制并使用FORTRAN程序，作为碰撞分析条件而 输入成形品的上述板厚分布、应变分布及部件形状。
4、 碰撞分析
作为碰撞分析条件，再输入与使质量553.6kg的刚体以6.26m/sec的 速度碰撞的情况同等的碰撞载荷，使用市售的有限元分析程序 PAM-CRASH进行碰撞分析。也包括后述的改变模压成形条件时，如图 IOA及图IOB所示，计算碰撞能量吸收量及变形模式。图10A表示在轴 向上重复规则性的压曲变形101的较好的压曲变形模式，图IOB表示发
生不规则的压曲变形102的较差的压曲变形模式。
5、 碰撞性能评价 加工条件变更
使用市售的最优化工具iSIGHT。将上述模压成形条件中的防铍载荷 (BHF)在1 350kN的范围内变更，以使碰撞能量吸收量变为最大且稳 定，计算机将图7的工序71 77重复70次进行计算，探索带来上述碰 撞能量吸收量的最大值或稳定区域的最优化模压成形条件。
6、 结果
图11表示结果。曲线图的横轴是防皱载荷(BHF)，纵轴是碰撞能量 吸收量。根据其结果，碰撞能量吸收量为最大的点111是防铍载荷 BHF=298kN时，碰撞能量吸收量是8044J。但是，在该条件下，在防铍 载荷BHF不均匀的情况下，碰撞能量吸收量会急剧地变化，所以在难以 进行精度较高的模压控制的情况下，难以采用作最优设计点。
此时，作为碰撞能量吸收量高度稳定的范围112，有防铍载荷 BHF=200 250kN的范围，可知可以采用其中间点作为最优设计点。
此外，在以与实施例1同样的条件再进行模压成形分析时，也计算 成形品的应力分布(应力分布图省略)、也包括该应力分布而执行碰撞分 析，改变防皱载荷而将上述的重复计算执行25次时，有防铍载荷 BHF=220 260kN的范围，可知可以采用其中间点作为最优设计点。
(实施例2) 1、设计对象
作为第2实施方式的实施例2，设计将抵接板点焊接在帽型截面部件 上的部件的最优成形条件。帽型截面部件通过模压而成形。部件为在长 轴方向上受到碰撞载荷而轴压溃的结构，使此时的模压加工条件(衬垫 压力)最优化，以使此时的碰撞能量吸收量为最大。
帽型截面部件的尺寸为，长度300mm，截面宽度50mm，截面高度 50mm，凸缘宽度20mm，板厚1.4mm。抵接板的尺寸为，长度300mm， 宽度90mm，板厚1.4mm。材料为，帽型截面部件及抵接板都是590MPa 级的高张力钢板。作为其他模压成形条件，使冲头移动量为50mm、防铍载荷(BHF) 为200kN、初始的衬垫压力为lkN、摩擦系数为0.15，材料的屈服强度*应 力一应变关系如图17B所示。2、 成形分析输入上述模压成形条件，利用市售的有限元分析程序PAM-STAMP 进行模压成形分析，计算出图8所示的成形品的板厚分布及与图9同样 的应变分布(图省略)。3、 数据变换根据成形分析的板厚变化 应变分布的分析结果进行碰撞分析时的 输入数据的变换自制并使用FORTRAN程序，作为碰撞分析条件而输入 成形品的上述板厚分布、应变分布及部件形状。4、 碰撞分析作为碰撞分析条件，再输入与使质量553.6kg的刚体以6.26m/sec的 速度碰撞的情况同等的碰撞载荷，使用市售的有限元分析程序 PAM-CRASH进行碰撞分析。也包括后述的改变衬垫压条件时，得到与 图IOA及图IOB所示同样的结果(图省略)。当衬垫压为1SkN以上时， 显示出部件弯折那样的压曲变形模式。5、 碰撞性能评价 加工条件变更使用市售的最优化工具iSIGHT。将上述模压成形条件中的衬垫压力 在1 25kN的范围内变更，以使碰撞能量吸收量变为最大且稳定，计算 机将图7的工序71 77重复计算13次，探索带来上述碰撞能量吸收量 的最大值或稳定区域的最优化模压成形条件。6、 结果图12表示结果。曲线图的横轴是衬垫压力，纵轴是碰撞能量吸收量。 根据其结果，碰撞能量吸收量为最大的点1201是在衬垫压力-16kN时， 碰撞能量吸收量是8300J。 (实施例3)1、 设计对象作为第2实施方式的实施例3，设计将抵接板点焊接在帽型截面部件 上的部件的最优成形条件。帽型截面部件将拼焊板通过模压而成形。部 件为在长轴方向上受到碰撞载荷而轴压溃的结构，使此时的模压加工条 件(拼焊板的焊接位置)最优化，以使此时的碰撞能量吸收量为最大。帽型截面部件的尺寸为，长度300mm，截面宽度50mm，截面高度 50mm，凸缘宽度20mm,板厚1.2mm。抵接板的尺寸为，长度300mm， 宽度90mm，板厚1.2mm。材料为，帽型截面部件从上方开始是270MPa 级、980MPa级、590MPa级，抵接板是590MPa级的钢板。图13中表示 帽型截面部件的外观。作为其他模压成形条件，使冲头移动量为50mm、防皱载荷(BHF) 为10kN、摩擦系数为0.15。关于材料的屈服强度 应力一应变关系， 270MPa级如图17A、 590MPa级如图17B、 980MPa级如图17C所示。2、 成形分析输入上述模压成形条件，利用市售的有限元分析程序Hyper Form进 行模压成形分析，计算出与图8同样的成形品的板厚分布及与图9同样 的应变分布(图省略)。3、 数据变换根据成形分析的板厚变化 应变分布的分析结果进行碰撞分析时的 输入数据的变换自制并使用FORTRAN程序，作为碰撞分析条件而输入 成形品的上述板厚分布、应变分布及部件形状。4、 碰撞分析作为碰撞分析条件，再输入与使质量500kg的刚体以6m/sec的速度 碰撞的情况同等的碰撞载荷，使用市售的有限元分析程序PAM-CRASH 进行碰撞分析。也包括后述的改变拼焊板的焊接位置时，得到与图10A 及图10B所示同样的结果(图省略)。当拼焊板的焊接位置为a>160mm 时，590MPa级的c区域显示出不向上方折叠的压曲变形模式。 5、 碰撞性能评价 加工条件变更使用市售的最优化工具iSIGHT。将上述模压成形条件中的图13所 示的拼焊板的焊接位置1304在上部长度1301为a=130 170mm的范围 内变更，以使碰撞能量吸收量变为最大且稳定，计算机将图7的工序71 77重复计算50次，探索带来上述碰撞能量吸收量的最大值的最优化模压 成形条件。另夕卜，中央部长度1302为，b-100mm并固定，下部长度1303 为c= (300—a—b) mm。6、 结果图14表示结果。曲线图的横轴是拼焊板的焊接位置，纵轴是碰撞能 量吸收量。根据其结果，碰撞能量吸收量为最大的点1401是在拼焊板的 焊接位置a=148mm时，碰撞能量吸收量是6900J。(实施例4)1、 设计对象作为第2实施方式的实施例4，设计将抵接板点焊接在帽型截面部件 上的部件的最优成形条件。帽型截面部件将钢板通过模压而成形。部件 为在长轴方向上受到碰撞载荷而轴压溃的结构，使部件的接合条件最优 化，以使此时的碰撞能量吸收量为最大。具体而言，对于帽型截面部件 的凸缘与抵接板的点焊接，将其焊接数及熔核直径最优化。帽型截面部件的尺寸为，长度300mm，截面宽度50mm，截面高度 50mm，凸缘宽度20mm，板厚1.4mm。抵接板的尺寸为，长度300mm， 宽度90mm，板厚1.4mm。材料是590MPa级的高张力钢板。作为其他模压成形条件，使冲头移动量为50mm、防皱载荷(BHF) 为34kN、摩擦系数为0.15。关于材料的屈服强度*应力一应变关系，如 图17B所示。2、 成形分析输入上述模压成形条件，利用市售的有限元分析程序Hyper Form进 行模压成形分析，计算出与图8同样的成形品的板厚分布及与图9同样 的应变分布(图省略)。3、 数据变换根据成形分析带来的板厚变化 应变分布的分析结果进行碰撞分析时的输入数据的变换自制并使用FORTRAN程序，作为碰撞分析条件而 输入成形品的上述板厚分布、应变分布及部件形状。4、 碰撞分析作为碰撞分析条件，再输入与使质量553.6kg的刚体以6.26m/sec的 速度碰撞的情况同等的碰撞载荷，使用市售的有限元分析程序 PAM-CRASH进行碰撞分析。也包括后述的改变点焯接的悍接数及熔核 直径时，得到与图IOA及图IOB所示的图同样的结果(图省略)。在点 焊接的焊接数为7个并且熔核直径为7mm时，显示出以提灯状折叠那样 的压曲变形模式，在除此以外的焊接数*熔核直径时，显示出部件在中 途弯折那样的压曲变形模式。5、 碰撞性能评价 加工条件变更使用市售的最优化工具iSIGHT。将上述模压成形条件中的点焊接数 如图15所示那样在单侧3 10个的范围内变更、并且将点焊接的熔核直 径在3 10mm的范围内变更，以使碰撞能量吸收量变为最大且稳定，计 算机将图7的工序71 77重复计算16次，探索带来上述碰撞能量吸收 量的最大值的最优化模压成形条件或最优接合条件。6、 结果图16表示结果。曲线图的横轴1601是点焊接数，横轴1602是熔核 直径，纵轴1603是碰撞能量吸收量。根据其结果，碰撞能量吸收量为最 大的点1604是在点焊接数为9个、熔核直径为10mm时，碰撞能量吸收 量是7237J。此外，在点焊接数为7个、熔核直径为7mm时，有碰撞能 量吸收量7125J的极大点1605，如果考虑点焊接的成本，则可以作为最 优设计点的候补举出。此外，在带来上述最优接合条件时，在作为模压成形条件、使防皱 载荷变化而执行13次上述重复计算的情况下，当防皱载荷BHF=200
250kN的范围时，碰撞能量吸收量变为高度稳定，可知可以采用其中间 点作为最优设计点。<第3实施方式>在第3实施方式中，对于将在车辆、特别是汽车及其他工业用车辆、农业用车辆等中使用的零件、部件、构造体，对于在车辆行驶时产生的 重复载荷预测疲劳强度、带来疲劳寿命的最大值或目标疲劳寿命的最优 的模压成形条件的设计进行说明。参照图18的流程图，说明第3实施方式的部件设计的流程。首先， 作为模压成形条件而设定加工前的材料形状、成形品形状、工具形状、 冲头移动量、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力 一应变关系、以及板厚的各条件输入数据1801，计算机将其作为输入数 据，通过模压成形分析程序进行模压成形分析(1802)。计算机基于上述模压成形条件的输入数据1801进行成形分析 (1802)，作为模压成形分析的输出数据1803而输出成形品的板厚分布、 成形后应力分布、成形后应变分布。接着，将模压成形分析的输出数据1803中的板厚分布、成形后应力 分布、以及部件形状设定为回弹分析条件的输入数据1804，基于该输入 数据1804，计算机通过回弹分析程序实施回弹分析(1806)，作为回弹分 析的输出数据1808而输出部件的残留应力分布。此外，并行地将模压成形分析的输出数据1803中的板厚分布、部件 形状、以及静载荷设定为弹性分析条件输入数据1805，计算机基于该输 入数据1805，通过弹性分析程序实施部件的弹性分析(1807)，作为弹性 分析的输出数据1809而输出部件的弹性变形后应力分布及弹性变形后应 变分布。接着，将模压成形分析的输出数据1803中的成形后应变分布、回弹 分析的输出数据1808的残留应力分布、弹性分析的输出数据1809中的 弹性变形后应力分布及弹性变形后应变分布、以及疲劳载荷设定为疲劳 分析的条件输入数据1810，计算机基于该输入数据1810，通过疲劳分析 程序实施疲劳分析(1811)，作为疲劳分析的输出数据1812而输出部件 的疲劳寿命，评价其疲劳寿命是否满足目标寿命、或者是否是最大值 (1813)0在部件的疲劳寿命没有成为希望的值的情况下，改变模压成形条件 的输入数据1801的至少1种以上，计算机再次将工序1801 1812重复 计算规定次数。并且，重复工序1801 1812，在部件的疲劳寿命达到希望的值的时 刻结束处理。由此，能够得到带来疲劳寿命的最大值或目标寿命的最优的模压成 形条件1814。另外，对于模压成形分析、回弹分析、静态弹性分析、疲劳寿命分 析，只要使用市售的有限元法等的分析程序或自制的程序就可以。在模 压成形分析及回弹分析用的程序中，有使用有限元法的PAM-STAMP、 LS-DYNA、 ABAQUS等的市售的解决方案，在弹性分析中，有 NASTRAN、 MARC、 ABAQUS等的使用有限元法的市售的解决方案。 疲劳寿命分析用的程序有MSC.Fatigue、 FEMFAT、 FE-Fatigue等市售软 件。此外，根据模压成形分析结果或回弹分析结果进行疲劳寿命分析的 数据的交接、分析条件的变更也通过市售或自制的程序进行。自动变更 分析条件、为了得到最优的结果而进行重复计算的最优化工具，准备 iSIGHT、 OPTIMUS、 AMDESS等市售的最优化软件，能够使图18所示 的重复计算自动化。输入数据1804、 1805、 1810根据情况，既可以从外部的输入单元输 入，也可以在程序中自动取入数据。图19中示出将两个模压成形品1901、 1902通过点焊接1903组装的 部件的例子。此外，图20中，表示进行成形品的模压成形分析、部件的 回弹分析、求出部件的残留应力分布的计算顺序(对应于图18的1801、 1802、 1803、 1804、 1806、 1808)的一例。由加工前的材料形状2004及
工具(冲头金属模2005、冲模金属模2006)的形状数据制作有限元网模 型2007，基于模压成形条件进行模压成形分析2008，求出成形下死点处 的板厚分布、成形后应力分布、以及应变分布。利用映射了由模压成形分析2008求出的板厚分布及成形后应力分布 的成形品，在计算机上进行部件的组装2009，进行回弹分析2010，求出 部件的残留应力分布。关于残留应力分布的计算，也可以在对成形品进 行回弹分析后，将该成形品在计算机上接合，将部件组装，求出在接合 部及金属材料部中产生的残留应力。图21A及图21B是图示将成形品在计算机上组装、求出残留应力的 上述两个过程的图。图21A是将两个帽型截面成形品2101通过点焊接 2103组装为部件后、进行回弹分析而求出残留应力分布的例子，图21B 是进行帽型截面成形品的回弹分析、计算回弹带来的位移分布、求出该 成形品的变形形状后，基于该变形形状进行点焊接2102而组装为部件， 由此求出残留应力分布的例子。接着，示出在疲劳寿命分析程序1811中进行的考虑了成形后应变分 布的疲劳寿命计算的一例。通过模压成形分析得到的成形后应变分布设 定为部件的预应变分布，为了进行疲劳寿命计算，基于该值选择作为基 准的SN线图、EN线图。这里，所谓的EN线图是指表示应变值和重复 次数的关系的疲劳寿命线图。SN线图、EN线图既可以使用市售的数据 或公知文献的数据，也可以使用利用与在设计中使用的钢材同等的钢材 预先进行疲劳试验而制作的数据。受到预应变的金属材料的疲劳强度一 般在高周期区域上升。图22是表示钢材的预应变的影响的SN线图，在对疲劳试验片预先 施加规定的应变后进行疲劳试验，能够求出本图。例如，在部件的有限 元网模型的某个节点(node)位置受到30%的预应变、另外并且通过被 施加疲劳载荷，从而在该节点位置产生350MPa的应力的情况下，如图 中的虚线箭头所示，选择30%的预应变的SN线，该节点的预测疲劳寿 命(重复次数)可以计算为80万次。通过同样的计算方法，在部件的有
限元网模型的所有节点计算疲劳寿命，在其计算结果中，最小的值为部 件的预测疲劳寿命。如以上所述，能够在考虑组装后的各部位产生的残留应力、在部件 成形时产生的塑性应变、以及板厚的变化的同时，正确且迅速地求出用 来使符合部件的实际使用环境的疲劳载荷条件下的疲劳寿命成为期望的 值的模压成形条件，能够设计最优的部件。(实施例)1、 设计对象作为第3实施方式的实施例，设计在图23所示的帽型截面成形品 2301的凸缘部上点焊接抵接板2302而成的帽型截面部件的最优模压成 形条件。帽型截面部件的固定侧抵接板2304被完全固定，成为悬臂梁的 状态，对长轴周围反复施加扭转疲劳载荷，求出其疲劳寿命(重复次数) 为最大的最优挤压成形条件(防皱载荷)。防皱载荷为完全对称脚边的扭 转载荷是2305，是400Nm。帽型截面成形品2301的尺寸为，长度300mm，截面宽度120mm， 截面高度70mm，凸缘宽度20mm，板厚1.4mm。抵接板2302的尺寸为， 横160mm，纵300mm，板厚1.4mm。载荷施加侧抵接板2303及固定侧 抵接板2304的尺寸为，横200mm，纵200mm，板厚5.0mm。关于工具 形状，按照帽型截面成形品2301的尺寸设定冲头金属模、冲模金属模的 形状尺寸。加工前的材料形状为，横300mm，纵300mm，板厚1.4mm。其他模压成形条件是，使冲头移动量为70mm、初始的防皱载荷为 10kN、摩擦系数为0.15。材料屈服强度是340MPa，应力一应变关系是 o=900X ( e+0.0006) G17。这里，o是真应力，e是真应变。2、 模压成形分析输入上述模压成形条件，使用市售的有限元法程序ABAQUS，进行 帽型截面成形品2301的模压成形分析，计算出成形品的板厚分布、成形 后应力分布、以及成形后应变分布。3、 回弹分析在计算机上组装帽型截面成形品2301和抵接板2302，形成帽型截面 部件后，作为回弹分析条件，基于帽型1E面成形品2301的板厚分布、成 形后应力分布及部件形状，使用市售的有限元法程序ABAQUS进行回弹 分析，计算出部件的残留应力分布。4、 弹性分析在计算机上将帽型截面成形品2301、抵接板2302、载荷施加侧抵接 板2303以及固定侧抵接板2304组装，形成帽型截面部件后，作为弹性 分析条件，基于帽型截面成形品2301的板厚分布、部件形状、扭转载荷 400Nm，使用市售的有限元法程序NASTRAN进行弹性分析，计算出部 件的弹性变形后应力分布及弹性变形后应变分布。5、 疲劳分析作为疲劳分析条件，基于通过模压成形分析计算出的帽型截面成形 品2301的成形后应变分布、通过回弹分析计算出的帽型截面部件的残留 应力分布、通过弹性分析计算出的帽型截面部件的弹性变形后应力分布 及弹性变形后应变分布、扭转疲劳载荷，使用市售的疲劳分析程序 FE-Fatigue，计算出帽型截面部件的扭转疲劳载荷下的疲劳寿命(重复次 数)。另外，关于点焊接部的SN数据，使用保存在市售的疲劳分析软件 FE-Fatigue中的点焊接用SN线图，此外，关于部件的金属材料部的SN 数据，使用图22所示的SN线图。6、 模压成形条件的变更关于最优化工具，使用市售的程序iSIGHT，在10 350kN的范围内 变更防皱力，计算机将图18的工序1801 1812重复计算70次，探索疲 劳寿命为最大值的最优模压设计条件。7、 结果疲劳寿命与防皱载荷的关系是，如果防皱载荷过小则回弹变大，作 用在构造体的金属材料部及点焊接部上的残留应力较大，疲劳寿命降低。 另一方面，如果防皱载荷变得过大，则部件的板厚减少变大，扭转刚性
(截面2极力矩)降低，在金属材料部及点焊接部产生的应力变大，有 疲劳寿命降低的倾向。进而，如果增加防皱载荷，则有在模压成形时发 生断裂、不能成形的情况。按照本发明的疲劳设计方法进行重复计算，探索最优的压力成形条件的结果，可以发现防皱载荷是200kN、最大疲劳寿命(重复次数)是 85万次。基于在此条件下进行模压成形的模压成形品来制作部件，在重 复疲劳载荷为完全对称交变扭转载荷400Nm、重复频率5Hz的试验条件 下，使用最大载荷10kN的油压伺服式疲劳试验机进行疲劳试验，确认在 重复次数为105万次的时刻在中央部的点焊接部开始发生龟裂，得到了 超过目标值的疲劳寿命。图24是表示作为能够实现上述各实施方式的设计方法的设计装置发 挥功能的计算机系统的一例的框图。在该图中，2400是计算机PC。PC2400 具备CPU2401，执行记录在ROM2402或硬盘(HD) 2411中的、或者由 软盘驱动器(FD) 2412供给的设备控制软件，统一控制连接在系统总线 2404上的各设备。通过上述PC2400的CPU2401、记录在ROM2402或硬盘(HD) 2411 中的程序，构成本实施方式的各功能单元。2403是RAM，作为CPU2401的主存储器、工作区域等发挥功能。 2405是键盘控制器(KBC)，进行将从键盘(KB) 2409输入的信号输入 到系统主体内的控制。2406是显示控制器(CRTC)，进行显示装置(CRT) 2410上的显示控制。2407是盘控制器(DKC)，控制记录引导程序(启 动程序开始个人计算机的硬件及软件的执行(动作)的程序)、多个应 用、编辑文件、用户文件、及网络管理程序等的硬盘(HD) 2411、以及 软盘(FD) 2412的访问。2408是网络接口卡(NIC)，经由LAN2420与网络打印机、其他网 络设备、或者其他PC进行双向的数据交换。另外，本发明既可以应用到由多个设备构成的系统中，也可以应用 到由一个设备构成的装置中。
此外，当然也能够通过将记录有实现上述实施方式的功能的软件的 程序代码的记录介质供给到系统或装置中，该系统或装置的计算机(CPU 或MPU)将保存在记录介质中的程序代码读出并执行，由此实现本发明 的目的。在此情况下，从记录介质读出的程序代码自身实现上述实施方式的 功能，记录有该程序代码的记录介质构成本发明。作为用来供给程序代码的记录介质，可以使用例如软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、 CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等。以上结合各种实施方式说明了本发明，但本发明并不限于这些实施 方式，在本发明的范围内能够进行变更等。工业实用性根据本发明，在考虑部件制作时的塑性加工带来的板厚变化及加工 固化的影响的同时，为了得到期望的性能而能够设计出包括模压成形条 件的最优的部件设计。
权利要求
1、一种部件的设计方法，其特征在于，包括第1工序，将成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力-应变关系、以及板厚作为模压成形条件，计算机根据这些模压成形条件进行模压成形分析，计算成形品的板厚分布及成形后应变分布；以及第2工序，将上述板厚分布、上述成形后应变分布、以及上述成形品形状或部件形状作为成形品的状态量，计算机根据这些成形品的状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性能；改变上述模压成形条件中的至少1种以上，计算机将从上述第1工序到上述第2工序的计算重复规定次数，输出带来上述性能的最大值或目标值的最优模压成形条件。
2、 如权利要求1所述的部件的设计方法，其特征在于， 作为上述模压成形条件，还包括加工前的材料形状、工具形状、冲头移动量的1种或两种以上。
3、 如权利要求1或2所述的部件的设计方法，其特征在于， 计算机进行模压成形分析，进一步计算成形后应力分布； 还将上述成形后应力分布作为上述状态量，计算机根据上述成形后应力分布进行成形品的性能分析。
4、 如权利要求1 3中任一项所述的部件的设计方法，其特征在于， 在上述性能分析中，还将碰撞载荷作为上述状态量，计算机根据碰撞载荷进行成形品的碰撞分析，计算碰撞能量吸收量及变形模式，将上 述部件的性能作为碰撞能量吸收量。
5、 如权利要求1 4中任一项所述的部件的设计方法，其特征在于， 作为上述模压成形条件，还包括冲头顶部的衬垫压力。
6、 如权利要求1 5中任一项所述的部件的设计方法，其特征在于，上述部件形状是拼焊板，计算机还根据拼焊板的焊接线位置进行模 压成形分析。
7、 如权利要求4 6中任一项所述的部件的设计方法，其特征在于， 还将部件的接合条件作为碰撞分析条件，计算机根据部件的接合条件进行碰撞分析。
8、 如权利要求7所述的部件的设计方法，其特征在于， 代替输出最优模压成形条件而输出部件的最优接合条件。
9、 如权利要求1 3中任一项所述的部件的设计方法，其特征在于， 在上述性能分析中，在计算机中基于上述成形品组装部件后，计算机根据上述板厚分布、 上述成形后应力分布、以及上述部件形状进行回弹分析，计算部件的残 留应力分布，此外，将上述板厚分布、上述部件形状及静载荷作为弹性分析条件， 计算机根据这些弹性分析条件进行弹性分析，计算部件的弹性变形后应 力分布及弹性变形后应变分布，此外，将上述成形后应变分布、上述残留应力分布、上述弹性变形 后应力分布及上述弹性变形后应力分布、以及疲劳载荷作为疲劳分析条 件，计算机根据这些疲劳分析条件进行疲劳分析，并将上述部件的性能 作为疲劳寿命。
10、 如权利要求1 3中任一项所述的部件的设计方法，其特征在于， 在上述性能分析中，计算机根据上述板厚分布、上述成形后应力分布、以及上述部件形 状进行回弹分析，计算出成形品的位移分布后，在计算机中基于上述成形品组装部件，计算部件的残留应力分布，此外，将上述板厚分布、上述部件形状及静载荷作为弹性分析条件， 计算机根据这些弹性分析条件进行弹性分析，计算部件的弹性变形后应 力分布及弹性变形后应变分布，此外，将上述成形后应变分布、上述残留应力分布、上述弹性变形 后应力分布及上述弹性变形后应力分布、以及疲劳载荷作为疲劳分析条 件，计算机根据这些疲劳分析条件进行疲劳分析，并将上述部件的性能 作为疲劳寿命。
11、 一种部件的设计装置，其特征在于， 具有模压成形条件输入单元，作为模压成形条件，将成形品形状或部件 形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力-应变关 系、以及板厚输入到计算机中；模压成形分析单元，根据输入到上述模压成形条件输入单元中的成 形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈服强 度、应力-应变关系、以及板厚进行模压成形分析，计算成形品的板厚分 布及成形后应变分布；性能分析单元，将上述板厚分布、上述成形后应变分布、以及上述 成形品形状或部件形状作为成形品的状态量，计算机根据这些成形品的 状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性能；重复计算控制单元，改变上述模压成形条件中的至少1种以上，将 从上述模压成形条件输入单元到上述性能分析单元的计算自动地执行规 定次数；最优成形条件输出单元，输出带来上述性能的最大值或目标值的最 优成形条件。
12、 如权利要求ll所述的部件的设计装置，其特征在于，具有模压 成形条件输入单元，该模压成形条件输入单元还输入加工前的材料形状、 工具形状、冲头移动量的l种或两种以上，作为上述模压成形条件。
13、 如权利要求11或12所述的部件的设计装置，其特征在于， 上述模压成形分析单元还计算成形后应力分布；上述性能分析单元还将上述成形后应力分布作为上述状态量，根据 上述成形后应力分布进行成形品的性能分析。
14、 如权利要求11 13中任一项所述的部件的设计装置，其特征在 于，上述性能分析单元还将碰撞载荷作为上述状态量，根据碰撞载荷进 行成形品的碰撞分析，计算碰撞能量吸收量及变形模式，并将上述部件 的性能作为碰撞能量吸收量。
15、 如权利要求14所述的部件的设计装置，其特征在于， 作为上述模压成形条件，还包括冲头顶部的衬垫压力， 具有模压成形分析单元，该模压成形分析单元根据输入到上述模压成形条件输入单元中的成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、 材料的拉伸强度、屈服强度、应力-应变关系、板厚、以及冲头顶部的衬 垫压力，进行模压成形分析，计算成形品的板厚分布及应变分布。
16、 如权利要求11 15中任一项所述的部件的设计装置，其特征在于，上述部件形状是拼焊板，对上述模压成形条件输入单元还输入拼焊 板的焊接线位置；具有模压成形分析单元，根据输入到上述模压成形条件输入单元中 的成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈 服强度、应力-应变关系、板厚、以及拼焊板的焊接线位置，进行模压成 形分析，计算成形品的板厚分布及应变分布。
17、 如权利要求14 16中任一项所述的部件的设计装置，其特征在 于，上述性能分析单元还具有碰撞分析单元，该碰撞分析单元还将部件 的接合条件作为碰撞分析条件，根据部件的接合条件进行碰撞分析。
18、 如权利要求17所述的部件的设计装置，其特征在于，代替输出 最优模压成形条件的最优成形条件输出单元，具有输出部件的最优接合 条件的最优接合条件输出单元。
19、 如权利要求11 13中任一项所述的部件的设计方法，其特征在 于，上述性能分析单元具有回弹分析单元，在计算机中基于上述成形品组装部件后，根据上述 板厚分布、上述成形后应力分布、以及上述部件形状，进行回弹分析， 计算部件的残留应力分布； 弹性分析单元，将上述板厚分布、上述部件形状及静载荷作为弹性 分析条件，根据这些弹性分析条件进行弹性分析，计算部件的弹性变形 后应力分布及弹性变形后应变分布；疲劳分析单元，将由上述模压成形分析单元计算出的上述成形后应 变分布、由上述回弹分析单元计算出的部件的上述残留应力分布、由上 述弹性分析单元计算出的部件的弹性变形后应力分布及弹性变形后应力 分布、以及疲劳载荷作为疲劳分析条件，根据这些疲劳分析条件进行疲 劳分析，计算部件的疲劳寿命。
20、 如权利要求11 13中任一项所述的部件的设计装置，其特征在于，上述性能分析单元具有回弹分析单元，根据上述板厚分布、上述成形后应力分布、以及上 述部件形状进行回弹分析，计算成形品的位移分布；弹性分析单元，在计算机中基于上述成形品组装部件，计算部件的 残留应力分布，此外，将由上述模压成形分析单元计算出的上述板厚分 布、上述部件形状及静载荷作为弹性分析条件，根据这些弹性分析条件 进行弹性分析，计算部件的弹性变形后应力分布及弹性变形后应变分布；疲劳分析单元，将由上述模压成形分析单元计算出的上述成形后应 变分布、由上述回弹分析单元计算出的部件的上述残留应力分布、由上 述弹性分析单元计算出的部件的弹性变形后应力分布及弹性变形后应力 分布、以及疲劳载荷作为疲劳分析条件，根据这些疲劳分析条件进行疲 劳分析，计算部件的疲劳寿命；将上述部件的性能作为疲劳寿命。
21、 一种计算机程序，其特征在于，使计算机执行以下处理将成形品形状或部件形状、防铍载荷、摩 擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力-应变关系、以及板厚作为模 压成形条件，根据这些模压成形条件进行模压成形分析，计算成形品的 板厚分布及成形后应变分布；以及，将上述板厚分布、上述成形后应变 分布、以及上述成形品形状或部件形状作为成形品的状态量，根据这些 成形品的状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性能；改变上述模压成形条件中的至少1种以上，将以上处理重复计算规定次数，输出带 来上述性能的最大值或目标值的最优模压成形条件。
22、 如权利要求21所述的计算机程序，其特征在于， 作为上述模压成形条件，还包括加工前的材料形状、工具形状、冲头移动量的1种或两种以上。
23、 如权利要求21或22所述的计算机程序，其特征在于， 进行模压成形分析，进一步计算成形后应力分布； 还将上述成形后应力分布作为上述状态量，根据上述成形后应力分布进行成形品的性能分析。
24、 如权利要求21 23中任一项所述的计算机程序，其特征在于， 上述性能分析中，还将碰撞载荷作为上述状态量，计算机根据碰撞载荷进行成形品的碰撞分析，计算碰撞能量吸收量及变形模式，将上述 部件的性能作为碰撞能量吸收量。
25、 如权利要求21 24中任一项所述的计算机程序，其特征在于，作为上述模压成形条件，还包括冲头顶部的衬垫压力。
26、 如权利要求21 25中任一项所述的计算机程序，其特征在于， 上述部件形状是拼焊板，计算机还根据拼焊板的焊接线位置进行模压成形分析。
27、 如权利要求24 26中任一项所述的计算机程序，其特征在于， 还将部件的接合条件作为碰撞分析条件，计算机根据碰撞分析条件进行碰撞分析。
28、 如权利要求27所述的部件的设计方法，其特征在于， 代替输出最优模压成形条件而输出部件的最优接合条件。
29、 如权利要求21 23中任一项所述的计算机程序，其特征在于， 在上述性能分析中，在计算机中基于上述成形品组装部件后，计算机根据上述板厚分布、 上述成形后应力分布、以及上述部件形状进行回弹分析，计算部件的残 留应力分布，此外，将上述板厚分布、上述部件形状及静载荷作为弹性分析条件， 计算机根据这些弹性分析条件进行弹性分析，计算部件的弹性变形后应 力分布及弹性变形后应变分布，此外，将上述成形后应变分布、上述残留应力分布、上述弹性变形 后应力分布及上述弹性变形后应力分布、以及疲劳载荷作为疲劳分析条 件，计算机根据这些疲劳分析条件迸行疲劳分析，并将上述部件的性能 作为疲劳寿命。
30、 如权利要求21 23中任一项所述的计算机程序，其特征在于， 在上述性能分析中，计算机根据上述板厚分布、上述成形后应力分布、以及上述部件形 状进行回弹分析，计算出成形品的位移分布后，在计算机中基于上述成形品组装部件，计算部件的残留应力分布，此外，将上述板厚分布、上述部件形状及静载荷作为弹性分析条件， 计算机根据这些弹性分析条件进行弹性分析，计算部件的弹性变形后应 力分布及弹性变形后应变分布，此外，将上述成形后应变分布、上述残留应力分布、上述弹性变形 后应力分布及上述弹性变形后应力分布、以及疲劳载荷作为疲劳分析条 件，计算机根据这些疲劳分析条件进行疲劳分析，并将上述部件的性能 作为疲劳寿命。
31、 一种计算机可读取的记录介质，其特征在于，记录有权利要求 21 30中任一项所述的计算机程序。
全文摘要
本发明的部件的设计方法，包括第1工序，将成形品形状或部件形状、防皱载荷、摩擦系数、材料的拉伸强度、屈服强度、应力-应变关系、以及板厚作为模压成形条件，计算机根据这些模压成形条件进行模压成形分析，计算成形品的板厚分布及成形后应变分布；以及第2工序，将上述板厚分布、上述成形后应变分布、以及上述成形品形状或部件形状作为成形品的状态量，计算机根据这些成形品的状态量进行成形品的性能分析，计算部件的性能；改变上述模压成形条件中的至少1种以上，计算机将从上述第1工序到上述第2工序的计算重复规定次数，输出带来上述性能的最大值或目标值的最优模压成形条件。
文档编号B21D22/00GK101213033SQ20068002363
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月28日 优先权日2005年6月30日
发明者丹羽俊之, 吉田博司, 吉田裕一, 矶贝荣志 申请人:新日本制铁株式会社;阿赛洛法国公司