金属薄板の異方硬化現象に関する数値モデリング

薄金属板各向异性硬化现象的数值模拟

基本信息

批准号：
12F02756
负责人：
桑原利彦
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

成形シミュレーションを援用したトライレス生産の達成が熱望されている. 成形シミュレーションの精度向上のためには, 材料構成則の妥当性を検証するための高精度な材料試験法の確立が必須である. 本研究では, Coppieters博士が開発したDIC (Digital Image Correlation, デジタル画像相関法)によるひずみ計測システムを, 当研究室が開発した二軸応力試験システムに組込み、世界最先端の二軸応力試験装置を開発することを目的とした.1. CoPPieters博士が開発したDICシステムを, 十字形試験片を用いた二軸引張試験方法に適用した。その結果, DICによる応力の測定誤差は2%未満であり、実用上十分な測定を有することが確認できた。2. 金属板材の異方硬化モデルの基礎研究として, 以下を実行した.(i)異方硬化モデルを有限要素解析ソフトウェアに導入するための基礎理論と参考文献の調査. (ii)J2塑性変形理論にリターンマッピング法を適用して, 平面応力問題や軸対称問題を解くためのアルゴリズムを構築. (iii)上記手法を用いて, 測定されたひずみ場から応力場を逆算するアルゴリズムを開発. (iv)異方硬化モデルを有限要素解析ソフトウェアに導入.3. 上記1および2で達成した研究成果を, 3次元板材成形の測定と解析に応用すべく、アルゴリズム開発などの基礎研究を進めた。その妥当性検証の手始めとして、単軸引張試験における拡散くびれ内部の板材の変形挙動を測定・解析する手法を開発し, 拡散くびれ以降の板材の加工硬化特性(真応力―対数塑性ひずみ曲線)を精密に同定する手法を考案した.

利用成形模拟实现无试生产是迫切需要的。为了提高成形模拟的精度，有必要建立高精度的材料测试方法来验证材料本构定律的有效性。本书在研究中采用了应变测量系统。使用了 Coppieters 博士开发的 DIC（数字图像相关）。目的是将其纳入本实验室研制的双轴应力测试系统中，研制出世界上最先进的双轴应力测试装置。 1．应用于双轴拉伸测试方法。结果，确认了通过DIC的应力测量误差小于2％，并且该测量对于实际使用来说是足够的。 2. 作为金属板各向异性硬化模型的基础研究，进行了以下工作： (i) 将各向异性硬化模型引入有限元分析软件的基础理论和参考资料的研究； (ii) J2 塑性变形的应用。将映射方法返回到理论，我们建立了解决平面应力问题和轴对称问题的算法。 (iii) 使用上述方法，我们开发了一种从测量的应变场反算应力场的算法。 (iv)将各向异性硬化模型引入有限元分析软件。3.为了将上述1和2中取得的研究成果应用于3D板成形的测量和分析，进行了包括算法开发在内的基础研究。作为验证其有效性的开始，我们开发了一种在单轴拉伸试验中测量和分析板在扩散收缩内的变形行为的方法，并研究了板的加工硬化特性（真应力-对数塑性应变曲线）扩散收缩后我们设计了一种精确识别的方法。