(57)【要約】【課題】形状変更を加える箇所と形状変更の影響効果を同時に考慮でき、試行錯誤や手戻りがなく、作業時間と計算コストを大幅に縮小すること。【解決手段】プレス成形シミュレーション部１１０と、スプリングバック解析部１２０と、形状変更の加工を行う箇所及び形状変更における形状を、入力に応じて設定する設定部１３０と、形状変更の加工を行う加工領域及び加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するモデル作成部１４０と、加工領域の応力計算を行う加工領域応力計算部１４５と、プレス成形シミュレーションの結果の応力データと、加工領域の応力計算の結果の応力データとを合成する合成部１５０と、影響領域の応力計算を行う影響領域応力計算部１６０とを備え、スプリングバック解析部１２０は、合成部１５０により合成された応力データと、影響領域の応力計算の結果の応力データとに基づき新たにスプリングバック解析を行う。【選択図】図１６
2020042566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うプレス成形シミュレーション部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うスプリングバック解析部と、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定する設定部と、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するモデル作成部と、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行う加工領域応力計算部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成する合成部と、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行う影響領域応力計算部と、を備え、
前記スプリングバック解析部は、前記合成部により合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う、
ことを特徴とする形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。
【請求項２】
前記設定部は、前記形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を設定した後、さらに入力に応じて、前記形状変更の加工を行う箇所のそれぞれに対して、形状種別、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータの計算タイプ、および効果倍率を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。
【請求項３】
前記モデル作成部は、局所的に形状変更された形状のデータ、その元形状のデータ、前記影響領域を定める外形線のデータ、および形状変形によって発生するひずみのデータを定義した形状データベースに基づいて、前記加工領域および前記影響領域のモデルを作成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。
【請求項４】
前記形状は、形状凍結ビードまたはエンボスを含む、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。
【請求項５】
前記プレス成形シミュレーション部または前記スプリングバック解析部はアイソジオメトリックデータを用いて処理を行う、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム。
【請求項６】
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を備える、
ことを特徴とする形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法。
【請求項７】
形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を実行させる、
ことを特徴とする形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法、および前記シミュレーションシステムのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品等のプレス成形金型の設計・開発において、成形時の不具合を事前に予測するためにシミュレーションが活用されている。成形時の不具合の一つに、スプリングバック変形により発生する寸法精度（精度不良）の問題がある。近年、ハイテン材、または超ハイテン材の多用化により、スプリングバック変形が大きく精度不良が増している。
【０００３】
対策として、特許文献１のように、特定の場所に対して形状凍結ビードやエンボス等の形状変更を加えることが行われている。その際、形状変更には、成形最終時に形状が加わるタイプ（形状の加算）と、成形最終時には直前に加えた形状が無くなるタイプ（形状の加算と減算）との２つのタイプがあり、形状変更を加える箇所とタイプは組み合わせで利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２９７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、形状変更を加える箇所の特定には、シミュレーションが活用されているが、箇所の特定と形状変更による効果は、独立して決定されるために、複数箇所に同時に形状変更を加える場合には、試行錯誤が必要となる。
【０００６】
形状変更を加えて、再度厳密なシミュレーションを実施することは、作業時間と計算コストが増大する。また、メッシュを用いた再解析手法では、対策確定後にＣＡＤデータにする作業時間が必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、形状変更を加える箇所と形状変更の影響効果を同時に考慮でき、試行錯誤や手戻りがなく、作業時間と計算コストを大幅に縮小することのできる形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法、および前記シミュレーションシステムのプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム、形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法、および前記シミュレーションシステムのプログラムは、次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの一態様は、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うプレス成形シミュレーション部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うスプリングバック解析部と、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定する設定部と、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するモデル作成部と、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行う加工領域応力計算部と、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成する合成部と、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行う影響領域応力計算部と、を備え、
前記スプリングバック解析部は、前記合成部により合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う、
ことを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、加工領域応力計算部により計算した加工領域の応力のデータと、影響領域応力計算部により計算した影響領域の応力のデータとを、プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータに合成し、合成した応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う。したがって、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。
【００１１】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記設定部は、前記形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を設定した後、さらに入力に応じて、前記形状変更の加工を行う箇所のそれぞれに対して、形状種別、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータの計算タイプ、および効果倍率を設定する、ことを特徴とする。
【００１２】
この態様によれば、形状変更を行う箇所の特定と、形状の加減算効果およびその影響程度を同時に考慮することができる。
【００１３】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記モデル作成部は、局所的に形状変更された形状のデータ、その元形状のデータ、前記影響領域を定める外形線のデータ、および形状変形によって発生するひずみのデータを定義した形状データベースに基づいて、前記変更領域および前記影響領域のモデルを作成する、ことを特徴とする。
【００１４】
この態様によれば、スプリングバック抑制対策を行う際に、様々な形状を容易に利用することができる。形状データベースには、形状の加工に応じたひずみ、または応力が登録されている訳ではなく、形状を作成するためのパラメータが登録されているだけなので、形状の大きさの変更等も自在に行うことが可能である。
【００１５】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記モデル作成部は、局所的に形状変更された形状のデータ、その元形状のデータ、前記影響領域を定める外形線のデータ、および形状変形によって発生するひずみのデータを定義した形状データベースに基づいて、前記加工領域および前記影響領域のモデルを作成する、ことを特徴とする。
【００１６】
この態様によれば、加工領域および影響領域のモデルに基づいて応力を計算するので、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。
【００１７】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記形状は、形状凍結ビードまたはエンボスを含む、ことを特徴とする。
【００１８】
この態様によれば、形状凍結ビードまたはエンボスの形状変更の加工を行うことにより、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。
【００１９】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの他の態様は、前記プレス成形シミュレーション部または前記スプリングバック解析部はアイソジオメトリックデータを用いて処理を行う、ことを特徴とする。
【００２０】
この態様によれば、ＩＧＡ用のデータを用いることで、プレス成形シミュレーションまたはスプリングバック解析の結果として出力されるデータは、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。
【００２１】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーション方法の一態様は、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を備える、
ことを特徴とする。
【００２２】
本態様によれば、加工領域応力計算部により計算した加工領域の応力のデータと、影響領域応力計算部により計算した影響領域の応力のデータとを、レス成形シミュレーションの結果としての応力のデータに合成し、合成した応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う。したがって、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。
【００２３】
次に、本発明に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラムの一態様は、
形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムにおけるプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに、
ＣＡＤデータに基づきブランク材のプレス成形シミュレーションを行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバック解析を行うステップと、
前記スプリングバック解析の結果に基づきスプリングバック変形の対策のための形状変更の加工を行う箇所および前記形状変更における形状を、入力に応じて設定するステップと、
前記形状変更の加工を行う加工領域、および前記加工領域の外縁から所定間隔を有する影響領域のモデルを作成するステップと、
前記加工領域のモデルに基づき前記加工領域の応力計算を行うステップと、
前記プレス成形シミュレーションの結果としての応力のデータと、前記加工領域の応力計算の結果としての応力のデータとを合成するステップと、
前記影響領域のモデルに基づき前記影響領域の応力計算を行うステップと、
前記合成するステップにより合成された応力のデータと、前記影響領域の応力計算の結果としての応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行うステップと、を実行させる、
ことを特徴とする。
【００２４】
本態様によれば、加工領域応力計算部により計算した加工領域の応力のデータと、影響領域応力計算部により計算した影響領域の応力のデータとを、レス成形シミュレーションの結果としての応力のデータに合成し、合成した応力のデータとに基づいて、新たにスプリングバック解析を行う。したがって、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、形状変更を加える箇所の特定と、形状変更の影響効果を同時に考慮でき、試行錯誤や手戻りを無くすことができる。また、仮想設計状態で計算が可能なため、作業時間と計算コストを大幅に縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図４】プログラム記憶部の構成を示すブロック図である。
【図５】データ記憶部の構成を示すブロック図である。
【図６】材料特性データのデータ構造を示す図である。
【図７】解析モデル形状定義データのデータ構造を示し、（Ａ）は節点座標データのデータ構造、（Ｂ）はシェル要素構成節点データのデータ構造を示す。
【図８】シェル要素の初期応力データのデータ構造を示す図である。
【図９】加工部定義データのデータ構造を示す図であり、（Ａ）は使用するデータベースの定義であり、（Ｂ）は加工情報の定義データであり、（Ｃ）は解析コントロールデータである。
【図１０】中間データのデータ構造を示す図である。
【図１１】中間データのデータ構造を示す図である。
【図１２】形状データベースのデータ構造を示す図であり、（Ａ）は成形前の節点座標データ、（Ｂ）は成形前のシェル要素構成節点データである。
【図１３】形状データベースのデータ構造を示す図であり、（Ａ）は成形後の節点座標データ、（Ｂ）は成形後のシェル要素構成節点データである。
【図１４】形状データベースのデータ構造を示す図である。
【図１５】形状データベースのデータ構造を示す図である。
【図１６】形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションの概略フローチャートである。
【図１７】スプリングバック前のブランク材への効果導入処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】加工領域および影響領域のモデル作成処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１９】加工領域の応力計算処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２０】応力データの合成処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２１】影響領域の応力計算処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２２】形状凍結ビードの一例を示す斜視図である。
【図２３】形状凍結ビードの一例を示す斜視図である。
【図２４】エンボスの一例を示す斜視図である。
【図２５】（Ａ）は加工前の加工領域の形状を示す図であり、（Ｂ）は加工後のエンボスの形状を示す図である。
【図２６】外形線を説明するための図である。
【図２７】補間面を説明するための図である。
【図２８】（Ａ）は加工前の加工領域の形状に影響領域を加え、補間面にフィットさせる補間計算を行った形状を示す図であり、（Ｂ）は加工後のエンボスの形状に影響領域を加え、補間面にフィットさせる補間計算を行った形状を示す図である。
【図２９】オリジナルモデルに穴をあける位置を外形線により示した図である。
【図３０】新モデル１を示す図である。
【図３１】新モデル２を示す図である。
【図３２】タイプ１の効果導入処理の手順を示す図である。
【図３３】応力とひずみの関係を示す図である。
【図３４】タイプ２の効果導入処理の手順を示す図である。
【図３５】応力とひずみの関係を示す図である。
【図３６】応力とひずみの関係を示す図である。
【図３７】（Ａ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を側面から見た図であり、（Ｂ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を上面から見た図である。
【図３８】（Ａ）は、エンボスの加工が行われていないオリジナルモデルを示す図、（Ｂ）は、タイプ１の加工が行われた状態を示す図、（Ｃ）は、タイプ２の加工が行われた状態を示す図である。
【図３９】タイプ１の加工が行われた状態を示す斜視図である。
【図４０】（Ａ）は、タイプ１の加工を行った場合の変位と減少率を示す表であり、（Ｂ）は、タイプ２の加工を行った場合の変位と減少率を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の一実施形態に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムについて、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムは、スプリングバック抑制のために、プレス成形シミュレーションの結果としてのオリジナルの応力データに、形状変更の加工領域の応力データおよび影響領域の応力データを合成してスプリングバック解析を行うシステムである。
【００２８】
（１）形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムの概要
図１は、本発明の一実施形態に係る形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステム１０の構成を示すブロック図である。
【００２９】
シミュレーションシステム１０は、一例として、パーソナルコンピュータ等のコンピュータである。図１に示すように、シミュレーションシステム１０は、ＣＰＵ等の処理装置１１と、メモリまたはハードディスク等の記憶装置１２と、キーボード、マウスまたはＣＤ−ＲＯＭドライブ等の入力装置１３と、液晶ディスプレイまたはプリンタ等の出力装置１４と、を有する。
【００３０】
（１−１）処理装置
図２は、図１の処理装置１１の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図２に示すように、処理装置１１は、プレス成形シミュレーション部１１０と、スプリングバック解析部１２０と、設定部１３０と、効果導入制御部１３５と、モデル作成部１４０と、加工領域応力計算部１４５と、合成部１５０と、影響領域応力計算部１６０とを備える。
【００３２】
プレス成形シミュレーション部１１０は、ＣＡＤデータ等のプレス成形する製品の形状データ、およびシェル要素データ等のプレス成形シミュレーション用データと、材料特性データとを用いて、有限要素法により、プレス成形シミュレーションを行う。プレス成形シミュレーション部１１０は、シェル要素データの代わりに、アイソジオメトリック解析（以下、ＩＧＡとする）用のデータを用いてプレス成形シミュレーションを行ってもよい。ＩＧＡ用のデータは、例えば、ＣＡＤデータをＩＧＡ用のデータに変換したデータである。ＩＧＡ用のデータを用いることで、プレス成形シミュレーションの結果として出力されるデータは、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。
【００３３】
スプリングバック解析部１２０は、プレス成形シミュレーション部１１０によるプレス成形シミュレーションの結果として得られる、製品形状の状態における板厚の変化、塑性ひずみ、および応力６成分に基づいて、スプリングバック解析を行う。また、本実施形態においては、プレス成形シミュレーションによる製品形状のデータに、形状変更の効果を導入した後にもスプリングバック解析を行う。詳しくは後述する。なお、スプリングバック解析部１２０は、シェル要素データの代わりに、ＩＧＡ用のデータを用いてスプリングバック解析を行ってもよい。ＩＧＡ用のデータを用いることで、スプリングバック解析の結果として出力されるデータは、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。
【００３４】
設定部１３０は、形状変更を加える箇所、加工タイプ、形状を、ユーザの入力に応じて設定する。詳しくは後述する。
【００３５】
効果導入制御部１３５は、形状変更による効果導入処理において、所定の処理を行う。詳しくは後述する。
【００３６】
モデル作成部１４０は、形状変更の加工により成形されるモデルを作成する。作成されるモデルは、加工タイプによって異なる。詳しくは後述する。
【００３７】
加工領域応力計算部１４５は、加工領域における応力を計算する。詳しくは後述する。
【００３８】
合成部１５０は、プレス成形シミュレーションによるオリジナルの応力データと、形状変更による加工領域の応力データおよび影響領域の応力データを合成する。詳しくは後述する。
【００３９】
影響領域応力計算部１６０は、影響領域における応力を計算する。詳しくは後述する。
【００４０】
（１−２）記憶装置
図３は、図１の記憶装置１２の構成を概略的に示すブロック図である。図３に示すように、記憶装置１２は、プログラム記憶部１２Ａ、データ記憶部１２Ｂ、形状データベース１２Ｃから主に構成されている。
【００４１】
図４は、図３のプログラム記憶部１２Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図４に示すように、プログラム記憶部１２Ａは、プレス成形シミュレーションプログラムＰＲ１、スプリングバック解析プログラムＰＲ２、およびスプリングバック前ブランク材への効果導入プログラムＰＲ３をそれぞれ格納するプログラム格納部１２Ａ１〜１２Ａ３を有している。
【００４２】
図５は、図４のデータ記憶部１２Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。図５に示すように、データ記憶部１２Ｂは、プレス成形シミュレーション用データＤＴ１、材料特性データＤＴ２、スプリングバック解析用データＤＴ３、加工部定義データＤＴ４、中間データＤＴ５、およびモデルデータＤＴ６をそれぞれ格納するデータ格納部１２Ｂ１〜１２Ｂ６を有している。
【００４３】
ここで、図６〜図１５は、上述のデータＤＴ２〜ＤＴ５のデータ構成を示す図である。なお、プレス成形シミュレーション用データＤＴ１とモデルデータＤＴ６については、データ構造の図示を省略する。以下、図６〜図１５を参照しながら、データ格納部１２Ｂ２〜１２Ｂ５に記憶されたデータＤＴ２〜ＤＴ５について詳細に説明する。
【００４４】
（１−２−１）材料特性データ
材料特性データＤＴ２は、加工材料の弾塑性特性を定義するデータである。例えば、図６に示すように、弾性材料としての特性を示す、ヤング率Ｅ、ポアソン比νに加えて、塑性化後のひずみ・応力特性を定義する例として、降伏応力σｙ、べき乗則のＫ値、ｎ値などがある。この例の他にも、関数型とカーブを点列で定義するもの等、様々な種類がある。本実施形態では、一例として、べき乗則のタイプの材料特性データを記載している。
【００４５】
（１−２−２）スプリングバック解析用データ
スプリングバック解析用データＤＴ３は、プレス成形シミュレーションの出力として得られるスプリングバック解析用のデータである。本実施形態では、オリジナルデータとも呼ぶ。スプリングバック解析用データＤＴ３の一例として、図７に解析モデル形状定義データを示し、図８にシェル要素の初期応力データを示す。図７（Ａ）は節点座標データ、図７（Ｂ）はシェル要素構成節点データである。本実施形態では、このようなスプリングバック解析用データＤＴ３に基づき、有限要素法を用いた厳密な増分解析法による出力を使ってスプリングバック解析を行う。
【００４６】
（１−２−３）加工部定義データ
加工部定義データＤＴ４は、形状変更の加工を行うビード等の形状の選択と、位置、方向に関するデータと、本実施形態のシステム上で使用する解析手法のために必要なパラメータ値などを定義するデータとを含む。さらに、加工部定義データＤＴ４は、加工部の領域と応力分布の平滑化を行う影響領域を定義するためのデータを含む。加工部の領域とは、メッシュ形状を入れ替える範囲のことである。影響領域とは、エンボスやビード等が加工される際に応力値に影響を受ける周辺のことである。
【００４７】
図９（Ａ）は使用するデータベースの定義であり、図９（Ｂ）は加工情報の定義データである。図９（Ｃ）は解析コントロールデータであり、加工位置の総数ＮＣＨは図９（Ｂ）と共通である。
【００４８】
（１−２−４）中間データ
中間データＤＴ５は、本実施形態のシステム内で一時的に使用するデータである。加工部ごとに、データベース形状の選択に併せて主軸の向きに関連する座標変換マトリクスと、該当領域が平面ではなく曲面の場合へ対応するための補間用データとを含む。図１０は、座標変換データであり、加工位置の総数ＮＣＨは加工部定義データＤＴ４と共通である。図１１は、曲面領域補間関数データであり、加工位置の総数ＮＣＨは加工部定義データＤＴ４と共通である。図１１に示す例では、補間面は２次補間の９点（マス目型）を示しているが、この他にも１６点（３次補間）等がある。
【００４９】
（１−２−５）形状データベース
形状データベース１２Ｃは、形状変更により局所的に加工される形状凍結ビードやエンボスの形状と、その元の形状を定義するデータが格納されたデータベースである。また、形状データベース１２Ｃには、形状変更によって発生するひずみを定義したデータが格納されている。本実施形態では、形状データベース１２Ｃに格納されるデータの形式は、有限要素法の解析用のデータの形式と同一とする。但し、データの形式は、このような態様に限定される訳ではなく、有限要素法による厳密な増分解析法や、簡易的なワンステップ法、あるいは理論解法等の複数の手段によって決めることができる。
【００５０】
形状データベース１２Ｃは、形状凍結ビードやエンボスの種類に応じてデータベースの名称により管理され、各データベースは、名称を指定して選択することができる。形状凍結ビードやエンボスの種類数は任意で、追加、削除等が可能である。また、形状凍結ビードやエンボスの寸法は個々のデータベースで定義される。
【００５１】
図１２から図１５に形状データベース１２Ｃに格納されるデータの一例を示す。図１２は成形前の形状データであり、図１２（Ａ）は節点座標データ、図１２（Ｂ）はシェル要素構成節点データである。図１３は成形後の形状データであり、図１３（Ａ）は節点座標データ、図１３（Ｂ）はシェル要素構成節点データである。図１４は形状変更部単独の成形による各シェル要素のひずみ増分のデータである。図１５は外形構成線データである。外形構成線の詳細については後述する。
【００５２】
（１−３）入力装置
入力装置１３は、上述の各種データの入力、各種解析条件の設定または当該システムの制御等に用いられる。
【００５３】
（１−４）出力装置
出力装置１４は、液晶ディスプレイ等の表示装置、およびプリンタ等を含む。例えば、表示装置には、入力設定画面、解析結果、面単位のＣＡＤデータ、およびＣＡＤデータ展開図が三次元でグラフィック表示される。
【００５４】
（２）形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションの概要
本実施形態の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションの概要について、図１６のフローチャート、および図２２から図３４を参照しつつ説明する。
【００５５】
図１６に示すように、まず、プレス成形シミュレーション部１１０は、データ記憶部１２Ｂのデータ格納部１２Ｂ１に格納されたプレス成形シミュレーション用データＤＴ１を用いて、プレス成形シミュレーションを実施する（図１６：Ｓ１）。プレス成形シミュレーション部１１０は、シミュレーションの出力として得られたスプリングバック解析用データＤＴ３（オリジナル）をデータ格納部１２Ｂのデータ格納部１２Ｂ３に格納する。
【００５６】
次に、スプリングバック解析部１２０は、データ記憶部１２Ｂの材料特性データＤＴ２を参照して、スプリングバック解析を行う（図１６：Ｓ２）。スプリングバック解析の結果は、例えば、出力装置１４としての表示装置にコンター図として表示される。
【００５７】
本実施形態においては、ユーザは、プレス成形シミュレーションの結果として表示されるプレス成形品の画像上において、任意の領域を選択することができ、さらに、選択した領域の応力に倍率を指定することができる。スプリングバック解析部１２０は、選択された領域の応力を指定された倍率の応力に変更し、スプリングバック計算を行うことができる。また、スプリングバック解析部１２０は、残留応力をそのまま初期応力としたスプリングバック計算結果と、部分的に残留応力を変更して初期応力としたスプリングバック計算結果とを比較した結果を出力することができる。このようなスプリングバック解析の機能により、ユーザは、スプリングバックに大きな影響を与える箇所を割り出すことができる。
【００５８】
ユーザは、スプリングバック解析の結果を参照して、スプリングバックに大きな影響を与える箇所を数カ所決定し、形状変更領域の指定を行う。また、ユーザは、形状変更領域に加える形状変更の種類と大きさ、および形状変更処理のタイプ、並びに形状変更による効果倍率を指定する。設定部１３０は、以上のようなユーザの指定に応じて、形状変更領域、形状変更の種類と大きさ、および形状変更処理のタイプ、並びに効果倍率を設計案として設定する（図１６：Ｓ３）。
【００５９】
形状変更の種類としては、形状凍結ビードとエンボスが挙げられる。図２２と図２３に形状凍結ビードの一例を示し、図２４にエンボスの一例を示す。形状凍結ビードは、円形、楕円形、または矩形の断面を有する突起形状であり、図２２に示すような楕円の断面を有する形状凍結ビードＢ１、あるいは図２３に示すような矩形の断面を有する形状凍結ビードＢ２が用いられる。この他にも、三角形の断面を有する形状凍結ビードも用いられる。
【００６０】
エンボスは、円形、楕円形、または矩形の平板に、円形、楕円形、または矩形の断面を有する凹部形状を設けたもので、例えば、図２３に示すような皿に似た形状のエンボスＥ１が用いられる。
【００６１】
形状変更処理のタイプとしては、形状変更領域に形状凍結ビードまたはエンボスを加えるタイプ１（加算タイプ）と、形状変更領域に形状凍結ビードまたはエンボスを加えた後に、形状変更領域を元の形状に戻すタイプ２（加減算タイプ）とがある。タイプ１とタイプ２の詳細については後述する。
【００６２】
設定部１３０による設計案の設定が完了すると、モデル作成部１４０、合成部１５０、および影響領域応力計算部１６０による、スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理が行われる（図１６：Ｓ４）。形状変更効果の導入処理の詳細については、後述の図１７のフローチャートを用いて説明する。形状変更効果の導入処理においては、
データ記憶部１２Ｂの材料特性データＤＴ２、スプリングバック解析用データＤＴ３（オリジナル）、および形状データベース１２Ｃが参照される。また、形状変更効果の導入処理の結果は、スプリングバック解析用データＤＴ３（形状変更後）としてデータ記憶部１２Ｂに格納される。
【００６３】
スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理が完了すると、スプリングバック解析部１２０は、データ記憶部１２Ｂに格納されたスプリングバック解析用データＤＴ３（形状変更後）を用いて、再びスプリングバック解析を実施する（図１６：Ｓ５）。
【００６４】
（スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理）
次に、図１７のフローチャートを参照しつつ、スプリングバック前ブランク材への形状変更効果の導入処理の詳細について説明する。なお、以下の説明においては、一例として、形状変更の種類を円形の断面を有するエンボスＥ１（図２４参照）とした場合について説明する。
【００６５】
モデル作成部１４０は、設定部１３０による設計案の設定に基づいて、データ記憶部１２Ｂの加工部定義データＤＴ４（図９参照）から必要なデータを読み出し、形状変更条件の設定を行う（図１７：Ｓ１０）。
【００６６】
データ記憶部１２Ｂには、加工部定義データＤＴ４として、加工位置ごとに使用するエンボスの形状を定義する形状データベースを識別する識別番号、加工タイプ等が格納された加工情報の定義データと、加工位置ごとに形状補間タイプおよび影響領域タイプ等が格納された解析コントロールデータとが格納されている。モデル作成部１４０は、読み出した加工情報の定義データと解析コントロールデータとに基づいて、形状変更条件の設定を行う。
【００６７】
次に、モデル作成部１４０は、形状変更条件に基づいて形状データベース１２Ｃから指定された形状データベースを読み出し、形状変更を行う加工領域、およびその周囲の影響領域のモデル作成処理を行う（図１７：Ｓ１１）。モデル作成処理の結果は、データ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５として格納される。加工領域および影響領域のモデル作成処理の詳細は、後述する図１８および図１９のフローチャートに基づいて説明する。また、加工領域、および影響領域の詳細についても後述する。
【００６８】
加工領域および影響領域のモデル作成処理が完了すると、加工領域応力計算部１４５は、データ記憶部１２Ｂの材料特性データＤＴ２を参照して、加工領域の応力計算を行う（図１７：Ｓ１２）。加工領域の応力計算の詳細については、後述する図２０のフローチャートに基づいて説明する。
【００６９】
加工領域の応力計算が完了すると、合成部１５０は、データ記憶部１２Ｂのスプリングバック解析用データＤＴ３（オリジナル）を参照して、加工前のオリジナルモデルの応力のデータに、加工領域の応力計算の結果としての応力のデータを合成する（図１７：Ｓ１３）。
【００７０】
応力データの合成が完了すると、影響領域応力計算部１６０は、データ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５を参照して、影響領域の応力計算を行う（図１７：Ｓ１４）。影響領域の応力計算の詳細については、後述の図２１のフローチャートに基づいて説明する。
【００７１】
効果導入制御部１３５は、全ての加工情報について処理が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、処理をステップＳ１１のモデル作成部１４０によるモデル作成処理に移行させる。しかし、全ての加工位置について処理が終了したと判断した場合には、全ての加工位置について、オリジナルモデルの応力データに加工領域の応力データを合成したデータ、および影響領域の応力データを、データ記憶部１２Ｂのスプリングバック解析用データＤＴ３（形状変更後）として格納する（図１７：Ｓ１５）。
【００７２】
（加工領域および影響領域のモデル作成処理）
次に、図１８のフローチャート、及び図２５から図２８を参照しつつ、変更領域・影響領域のモデル作成処理の詳細について説明する。
モデル作成部１４０は、加工部定義データＤＴ４の加工情報に含まれる形状データベースの識別番号から、形状データベースのデータベース名称を読み出し、形状データベース１２Ｃから当該データベース名称のデータベースから、加工前後の形状データおよび外形線データを取得する（図１８：Ｓ２０）。エンボスＥ１の場合には、例えば、図２５（Ａ）に示す形状が加工前の形状１であり、図２５（Ｂ）に示す形状が加工後のエンボスＥ１の形状２となる。
【００７３】
外形線データとは、加工前の形状１、加工後の形状２、および影響領域のそれぞれの外形線のデータである。図２６に外形線の一例を示す。図２６においては、加工前の形状１の外形線を外形線１、加工後の形状２の外形線を外形線２として示している。また、外形線２からＸ軸方向に所定間隔ｓ１だけ離れ、Ｙ軸方向に所定間隔ｓ２だけ離れた影響領域の外形線を外形線３として示している。
【００７４】
影響領域とは、エンボスや形状凍結ビード等が加工される際に、応力値に影響を受ける周辺の領域のことである。本実施形態では、形状変更の加工を行う加工領域の周辺にこのような影響領域を設けて、形状変更の加工による効果を拡大させている。
【００７５】
次に、モデル作成部１４０は、加工部定義データＤＴ４の加工情報に含まれるＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の倍率データに基づいて、加工後の形状２を拡大または縮小した後、拡大または縮小した形状２の外形線データと補間面データを作成する（図１８：Ｓ２１）。
【００７６】
補間面データとは、加工領域が平面ではなく曲面の場合に対応するための補間面を定義するデータである。本実施形態では、補間面は、図２７に示すように、Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、およびＹｍａｘの４点で決まる領域の面であり、補間面データは、前記４点を含み、この領域に含まれる９点（マス目状）のデータで構成される２次補間のデータである。但し、本発明で使用可能な補間面データは、このような態様に限定される訳ではなく、１６点のデータで構成される３次補間のデータであってもよい。
【００７７】
モデル作成部１４０は、作成した外形線データおよび補間面データを、データ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５として格納する。
【００７８】
モデル作成部１４０は、スプリングバック解析用データＤＴ３と、加工部定義データＤＴ４の加工情報定義データを参照して、エンボスの設定中心点の座標と、この設定中心点の法線ベクトルの計算を行う（図１８：Ｓ２２）。
【００７９】
モデル作成部１４０は、エンボスの座標系からオリジナルモデルの座標系への変換用に、座標変換マトリクスの計算を行う（図１８：Ｓ２３）。モデル作成部１４０は、計算した座標変換マトリクスをデータ記憶部１２Ｂに中間データＤＴ５として格納する。
【００８０】
モデル作成部１４０は、補間面定義点を座標変換し、オリジナルモデルに法線方向で投影を行う（図１８：Ｓ２４）。
【００８１】
モデル作成部１４０は、加工前の形状１および加工後の形状２に、影響領域を加えた形状１’および形状２’を、補間面にフィットさせる補間計算を行い、形状１”および形状２”を作成し（図１８：Ｓ２５）、加工領域および影響領域のモデル作成処理を終了する。図２８（Ａ）に形状１’を示し、図２８（Ｂ）に形状２’を示す。
【００８２】
（加工領域の応力計算）
次に、図１７のフローチャートにステップＳ１２として示した加工領域の応力計算の詳細について、図１９を参照しつつ説明する。
【００８３】
加工領域応力計算部１４５は、スプリングバック解析用データ（オリジナル）ＤＴ３およびモデルデータＤＴ６の新モデル１のデータを参照し、新モデル１の該当する要素（メッシュ）に対して、オリジナルの応力分布を全体座標系でマッピングする（図１９：Ｓ３０）。
【００８４】
新モデル１は、メッシュ分割がオリジナルと異なるが、成形前の形状を使用しているので、オリジナルとほぼ同じであると考え、単純に位置関係から判断して、オリジナルデータの要素の応力値を取得して設定する。
【００８５】
加工領域応力計算部１４５は、形状データベース１２Ｃおよび中間データＤＴ５を参照し、形状データベース１２Ｃに登録されたひずみ増分を全体座標系に変換する（図１９：Ｓ３１）。形状データベースに登録されたひずみ増分は、主軸１と主軸２がＸ方向とＹ方向の２次元平面に対し、Ｚ方向に成形を受ける座標系になっているため、取り付け位置に依存する方向で決まる座標系に変換する必要があるためである。
【００８６】
加工領域応力計算部１４５は、形状データベース１２Ｃおよび中間データＤＴ５を参照し、成形前の応力成分と、成形によるひずみ増分の成分とを、該当要素座標系に変換する（図１９：Ｓ３２）。
【００８７】
加工領域応力計算部１４５は、材料特性データＤＴ１を参照して、ひずみ増加による成形後の応力成分を要素座標系で計算する（図１９：Ｓ３３）。
【００８８】
次に、加工領域応力計算部１４５は、加工タイプがタイプ１とタイプ２のいずれであるかを判断し、タイプ２である場合には、材料特性データＤＴ１を参照して、ひずみ減少による成形後の応力成分を要素座標系で計算する（図１９：Ｓ３４）。
【００８９】
次に、加工タイプがタイプ１と判断される場合、または、ひずみ減少による成形後の応力成分の計算が終了した後は、加工領域応力計算部１４５は、加工後の応力を全体座標系に逆変換し、新モデル１と新モデル２のそれぞれに該当する要素の応力とする（図１９：Ｓ３５）。
【００９０】
応力の更新は、要素座標系によって行うため、一時的に各成分を全体座標系から要素座標系に変換し、成形後の応力を計算した後、逆変換により全体座標形に戻す。座標変換の際には、新モデル１と新モデル２で形状が異なっている。
【００９１】
加工領域応力計算部１４５は、対象要素の全てについて上述したそれぞれの処理が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、ステップＳ３０からステップＳ３４までの処理を繰り返す。しかし、対象要素の全てについて上述したそれぞれの処理が終了したと判断した場合には、加工領域の応力計算処理を終了する。
【００９２】
（応力データの合成処理）
次に、図１７のフローチャートにステップＳ１３として示した応力データの合成処理の詳細について、図２０のフローチャート、および図２９から図３１を参照しつつ説明する。
【００９３】
合成部１５０は、オリジナルモデルを形状１”でトリミングした後、オリジナルモデルに形状１”を合成することにより、新モデル１を作成する（図２０：Ｓ４０）。ここで「トリミングする」とは、図２９に示すようにオリジナルモデルを外形線３によって穴を開けることをいい、「合成する」とは、穴をそれぞれの形状で埋めて周辺のメッシュを結合することをいう。
【００９４】
新モデル１のデータは、データ記憶部１２ＢにモデルデータＤＴ６として格納される。新モデル１とは、全ての加工領域が、形状１に変わったモデルである。新モデル１は、加工前と、加工タイプがタイプ２である場合に使用するモデルである。図３０に新モデル１の例を示す。
【００９５】
モデル作成部１４０は、加工タイプがタイプ１とタイプ２のいずれであるのかを判断し、タイプ２である場合には、処理を終了する。しかし、タイプ１である場合には、モデル作成部１４０は、オリジナルモデルを形状１”でトリミングした後、オリジナルモデルに形状２”を合成することにより、新モデル２を作成し（図２０：Ｓ４１）、応力データの合成処理を終了する。新モデル２は、新モデル１に対して、加工タイプがタイプ１の加工領域のみ形状２に変わったモデルである。図３１に新モデル２の例を示す。
【００９６】
（影響領域の応力計算処理）
次に、図２１のフローチャートを参照しつつ、図１７のフローチャートでステップＳ１４として示した影響領域の応力計算処理の詳細について説明する。
【００９７】
影響領域応力計算部１６０は、加工タイプがタイプ１とタイプ２のいずれであるかを判断し、タイプ１（図３１参照）の場合は、外形線２と外形線３の間の影響領域内の要素に対して、応力成分をそれぞれ両側の平均値とする（図２１：Ｓ５０）。
【００９８】
影響領域応力計算部１６０は、加工タイプがタイプ２（図３０参照）の場合には、外形線１と外形線３の間の影響領域内の要素に対して、応力成分をそれぞれ両側の平均値とする（図２１：Ｓ５１）。
【００９９】
影響領域応力計算部１６０は、影響領域内の対象要素の全てに対して、ステップＳ５０またはステップＳ５１の処理が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、ステップＳ５０またはステップＳ５１の処理を繰り返す。しかし、影響領域内の対象要素の全てに対して、ステップＳ５０またはステップＳ５１の処理が終了したと判断した場合には、影響領域の応力計算処理を終了する。
【０１００】
（タイプ１の効果導入処理の手順）
次に、図３２を参照しつつ、加工タイプがタイプ１の場合の上述した効果導入処理の手順を説明する。
【０１０１】
図３２（１）は、図１６のステップＳ１で示したプレス成形シミュレーションの結果として得られるエンボス等が無い状態での応力分布（オリジナルの応力分布）を示している。オリジナルの応力分布は、ＦＥＭの要素（メッシュ）ごとに要素座標系でσ（ｘ，ｙ）の６成分、σｘｘ、σｙｙ、σｚｚ、τｘｙ、τｙｘ、τｚｘがある。図３２（１）に点線で示す領域は、外形線３で定義される加工領域を示している。
【０１０２】
次に、図３２（２）は、図１７のステップＳ１２および図１９のステップＳ３０で示した、加工領域内の該当する要素（メッシュ）に対して、オリジナルの応力分布を全体座標系でマッピングする処理を示している。
【０１０３】
次に、図３２（３）は、図１７のステップＳ１１および図１８で示した加工領域および影響領域の新モデル２の作成を行い、その後に図１７のステップＳ１２および図１９で示した成形時のひずみ増分計算を行う処理を示している。成形は、理論式、近似式、またはワンステップ法等により実行可能であり、本実施形態では、一例として、ワンステップ法により成形を行っている。
【０１０４】
次に、図３２（４）は、図１９のステップＳ３４で示したひずみ増加による成形後の応力成分を計算する処理を示している。オリジナルの応力をσ（original）、ひずみ増分をＦ（Δε）とすると、成形後の応力成分σ（update）は、次の式で表される。
【０１０５】
σ（update）＝σ（original）＋Ｆ（Δε）
【０１０６】
図３３は、応力σとひずみεの関係を示すグラフである。図３３に示す（２）、（３）、（４）は、図３２の（２）、（３）、（４）に対応している。図３３に示すように、成形後の応力は、オリジナルの応力からひずみ増分だけ増加する。
【０１０７】
そして、図３２（４）は、図１７のステップＳ１３および図２０で示した、オリジナルモデルを形状２"でトリミングした後、新モデル２を合成する処理を示している。
【０１０８】
以上のようにして、加工タイプがタイプ１の場合には、加工領域を穴開けしたオリジナルモデルの応力に、影響領域を含む加工部の応力を加算し、合成されたモデルの応力が得られる。
【０１０９】
（タイプ２の効果導入処理の手順）
次に、図３４から図３６を参照しつつ、加工タイプがタイプ２の場合の上述したそれぞれの効果導入処理の手順を説明する。
【０１１０】
図３４（１）は、図１６のステップＳ１で示したプレス成形シミュレーションの結果として得られるエンボス等が無い状態での応力分布（オリジナルの応力分布）を示している。オリジナルの応力分布は、ＦＥＭの要素（メッシュ）ごとに要素座標系でσ（ｘ，ｙ）の６成分、σｘｘ、σｙｙ、σｚｚ、τｘｙ、τｙｘ、τｚｘがある。図３４（１）に点線で示す領域は、外形線３で定義される加工領域を示している。
【０１１１】
次に、図３４（２）は、図１７のステップＳ１２および図１９のステップＳ３０で示した、加工領域内の該当する要素（メッシュ）に対して、オリジナルの応力分布を全体座標系でマッピングする処理を示している。
【０１１２】
次に、図３４（３）は、図１７のステップＳ１１および図１８で示した加工領域および影響領域の新モデル１および新モデル２の作成を行い、その後に図１７のステップＳ１２および図１９で示した成形時のひずみ増分計算を行う処理を示している。成形は、理論式、近似式、またはワンステップ法等により実行可能であり、本実施形態では、一例として、ワンステップ法により成形を行っている。
【０１１３】
次に、図３４（４）−１は、図１９のステップＳ３４で示したひずみ増加による成形後の応力成分を計算する処理を示している。オリジナルの応力をσ（original）、ひずみ増分をＦ（Δε）とすると、成形後の応力成分σ（update−１）は、次の式で表される。
【０１１４】
σ（update−１）＝σ（original）＋Ｆ（Δε）
【０１１５】
図３５は、応力σとひずみεの関係を示すグラフである。図３５に示す（２）、（３）、（４）−１は、図３４の（２）、（３）、（４）−１に対応している。図３５に示すように、成形後の応力は、オリジナルの応力からひずみ増分だけ増加する。
【０１１６】
次に、図３４（４）−２は、図１９のステップＳ３３で示したひずみ減少による成形後の応力成分を計算する処理を示している。加工タイプがタイプ２の場合には、加工領域を一旦タイプ１に加工した後に、元の形状に戻す。したがって、ひずみが減少する。このひずみ減少を−Ｆ（Δε）とすると、タイプ２の成形後の応力成分σ（update−２）は、次の式で表される。
【０１１７】
σ（update−２）＝σ（update−１）−Ｆ（Δε）
【０１１８】
図３６は、応力σとひずみεの関係を示すグラフである。図３６に示す（２）、（３）、（４）−１、（４）−２、は、図３４の（２）、（３）、（４）−１、（４）−２に対応している。図３６に示すように、タイプ２の成形後の応力は、タイプ１の成形後の応力からひずみ減少分だけ減少する。
【０１１９】
（実施例）
次に、図３７から図４０を参照しつつ、実施例について説明する。図３７（Ａ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を側面から見た図である。Ｕｚは変位を表している。図３７（Ｂ）は、オリジナルモデルがスプリングバック変形を起こした状態を上面から見た図である。図３７（Ｂ）のＡ、Ｂ、Ｃは、エンボスの取り付け位置を示している。
【０１２０】
図３８（Ａ）は、エンボスの加工が行われていないオリジナルモデルを示す図、図３８（Ｂ）は、タイプ１の加工が行われた状態を示す図、図３８（Ｃ）は、タイプ２の加工が行われた状態を示す図である。図３９は、タイプ１の加工が行われた状態を示す斜視図である。
【０１２１】
図４０（Ａ）はタイプ１の加工を行った場合の変位Ｕｚと減少率を示す表である。図４０（Ｂ）はタイプ２の加工を行った場合の変位Ｕｚと減少率を示す表である。図４０（Ａ）に示すように、エンボスの加工を行っていないオリジナルモデルは、変位Ｕｚが７１．６ｍｍであった。
【０１２２】
（タイプ１の加工の場合）
図４０（Ａ）に示すように、Ａの箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが５５．１ｍｍとなり、減少率は２３．０％であった。Ｂの箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが６０．２ｍｍとなり、減少率は１５．９％であった。Ｃの箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが６５．３ｍｍとなり、減少率は８．８９％であった。そして、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ１の加工を行った場合には、変位Ｕｚが３９．６ｍｍとなり、減少率は４４．７％であった。したがって、この場合には、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ１の加工を行った場合に、スプリングバック変形を最も抑えられることがわかる。
【０１２３】
（タイプ２の加工の場合）
図４０（Ｂ）に示すように、Ａの箇所にタイプ２の加工を行った場合には、変位Ｕｚが５９．０ｍｍとなり、減少率は１７．６％であった。Ｂの箇所にタイプ２の加工を行ったエンボスを設けた場合には、変位Ｕｚが５９．４ｍｍとなり、減少率は１７．０％であった。Ｃの箇所にタイプ２の加工を行った場合には、変位Ｕｚが７０．９ｍｍとなり、減少率は０．９８％であった。そして、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ２の加工を行った場合には、変位Ｕｚが４８．０ｍｍとなり、減少率は３３．０％であった。したがって、この場合には、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ２の加工を行った場合に、スプリングバック変形を最も抑えられることがわかる。
【０１２４】
また、全ての結果を検討すると、この例では、Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所にタイプ１の加工を行った場合に、スプリングバック変形を最も抑えられることがわかる。
【０１２５】
以上のように、本実施形態の形状変更によるスプリングバック抑制設計のためのシミュレーションシステムによれば、スプリングバック抑制対策として形状変更の加工を行う場合に、ＣＡＤデータの変更作業とひずみ増分解析を再度行う必要がなく、高速でスプリングバック抑制対策効果を確認できる。
【０１２６】
また、本実施形態のシステムによれば、形状凍結ビードおよびエンボス等の形状は予め形状データベースに登録して利用するの、スプリングバック抑制対策を行う際に、様々な形状を容易に利用することができる。また、形状データベースには、形状の加工に応じたひずみ、または応力が登録されている訳ではなく、形状を作成するためのパラメータが登録されているだけなので、形状の大きさの変更等も自在に行うことが可能である。
【０１２７】
本実施形態のシステムでは、ワンステップ法を利用して、高速で形状変更効果を取り入れる計算が可能である。したがって、形状変更を行う箇所の特定と、形状の加減算効果およびその影響程度を同時に考慮することができる。
【０１２８】
本実施形態のシステムでは、加算による形状を実際のモデルとして加えるため、その形状による合成（変形に対する抵抗）を考慮することができる。また、形状凍結ビード、エンボス効果の精度は、それぞれのモデル化の程度、つまり詳細なモデルか、あるいは簡易なモデルかによって調整可能である。
【０１２９】
本実施形態のシステムでは、ＩＧＡ要素を用いることも可能であり、そのまま金型に取り付けるＣＡＤ面として利用可能となる。本実施形態のシステムでは、応力分布の計算は、ＦＥＭとＩＧＡの両方が可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明は、ＣＡＥによるスプリングバック解析の分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【０１３１】
１０：シミュレーションシステム
１１０：プレス成形シミュレーション部
１２０：スプリングバック解析部
１３０：設定部
１３５：効果導入制御部
１４０：モデル作成部
１４５：加工領域応力計算部
１５０：合成部
１６０：影響領域応力計算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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