(57)【要約】  金属構造体の破断を判定する破断判定方法であって、破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と破断判定対象部位の塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力Ｒを用いて破断判定対象部位の破断判定を行う。破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合であっても高精度に破断判定をすることができる。
2011126058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属構造体の破断を判定する破断判定方法であって、
前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析工程と、
前記変形解析工程によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、
前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、
ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定工程とを有することを特徴とする破断判定方法。
【請求項２】
前記破断判定工程では、
前記ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の初期状態の降伏曲線との交点により定まる初期塑性応力の座標点と、
前記ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の破断限界応力線との交点により定まる破断限界応力の座標点とを求め、
前記初期塑性応力の座標点から前記破断限界応力の座標点までの距離と前記初期塑性応力の座標点から前記再降伏応力の座標点までの距離とを用いて前記破断判定対象部位の破断危険度を算出することを特徴とする請求項１に記載の破断判定方法。
【請求項３】
前記破断判定工程では、
前記ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の破断限界応力線との交点により定まる破断限界応力を求め、
前記破断限界応力に対応する破断限界相当塑性歪みと前記再降伏応力に対応する相当塑性歪みとを相当応力−相当塑性歪み曲線を用いて求め、
前記破断限界相当塑性歪みと前記相当塑性歪みとを用いて前記破断判定対象部位の破断危険度を算出することを特徴とする請求項１に記載の破断判定方法。
【請求項４】
前記破断判定工程では、
前記ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の破断限界応力線との交点により定まる破断限界応力の座標点を求め、
原点から前記破断限界応力の座標点までの距離と前記原点から前記弾性状態に戻ったときの応力の座標点までの距離とを用いて前記破断判定対象部位の破断危険度を算出することを特徴とする請求項１に記載の破断判定方法。
【請求項５】
金属構造体の破断を判定する破断判定装置であって、
前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析部と、
前記変形解析部によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、
前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、
ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定部とを有することを特徴とする破断判定装置。
【請求項６】
金属構造体の破断を判定するためのプログラムであって、
前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析工程と、
前記変形解析工程によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、
前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、
ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定工程とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項７】
金属構造体の破断を判定するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析工程と、
前記変形解析工程によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、
前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、
ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の衝突シミュレーションや部品のプレス成形シミュレーション等において金属板、金属板からなる部品および金属板からなる構造体等の破断を判定するための破断判定方法、破断判定装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界では、衝突時の乗員への傷害を低減しうる車体構造の開発が急務の課題となっている。そのような衝突安全性に優れた車体構造は、衝突時の衝撃エネルギーを客室部以外の構造部材で吸収させ、客室部の変形を最小限とし生存空間を確保することにより実現できる。【０００３】
すなわち、構造部材により衝撃エネルギーを吸収させることが重要である。衝撃エネルギーの吸収を向上させるためには、座屈形態を安定化させ、途中で折れ曲りや破断をさせないことが重要であり、現時点でどの程度の破断危険度に達しているかを正確に評価する必要がある。【０００４】
しかし、自動車の衝突やプレス成形においては、各部材が複雑な変形経路を経るため、その変形履歴によって破断危険度が変わってしまう。したがって、各部材の部位ごとの破断危険度を正確に評価することが困難であった。【０００５】
従来から破断を予測する方法や装置等の提案が多くなされている。例えば、特開２００７−１５２４０７号公報（下記特許文献１）には、プレス成形シミュレーション手段と、相当塑性歪算出手段と、成形割れ判定値算出手段と、成形割れ判定手段とを用いて、プレス成形における成形割れ予測をする演算処理装置が開示されている。演算処理装置の成形割れ判定手段は、判定対象相当塑性歪みが歪みの進行方向における成形割れ判定値を超えるか否かにより成形割れの予測をなすことにより、成形限界線図を参照しながら成形割れ発生の予測を行う場合に、より精度の高い成形割れの予測をすることができる。しかし、特許文献１の方法は、歪み空間内で非比例成形限界値との距離で破断余裕度を評価する方法であり、歪みの進行方向が変わる都度、非比例成形限界値を計算し直す必要があり、煩雑であった。【０００６】
また、特開２００７−２３２７１４号公報（下記特許文献２）には、穴広げ率を応力に換算した線を破断限界応力線とし、有限要素法を用いた数値解析から得られるデータと破断限界応力線の関係を比較することで材料の破断危険性を定量的に評価することが開示されている。特許文献２の方法では、１つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するに際して、破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定することができる。【０００７】
また、特開２００７−２３２７１５号公報（下記特許文献３）には、穴広げ率を応力に換算した線を破断限界応力線とし、有限要素法を用いた数値解析から得られるデータと破断限界応力線の関係を比較することで材料の破断危険性を定量的に評価することが開示されている。特許文献３の方法では、１つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板において伸びフランジ部の破断限界を判定するに際して、破断限界線を容易かつ効率的に求め、高い精度で破断を予測することを可能とし、プレス成形や衝突時の破断の危険性を評価することができる。【０００８】
また、特開２００７−２８５８３２号公報（下記特許文献４）には、ユーザ端末が、サーバに破断判定を対象とする材料データを提供しサーバから破断限界線のデータを取得する破断限界取得システムが開示されている。ユーザ端末は、取得した破断限界線を用いて材料の破断危険性を定量的に評価することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５２４０７号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２７１４号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２７１５号公報
【特許文献４】特開２００７−２８５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献２〜４は、応力で評価することで非比例変形に対応することができるが、破断の危険性の程度を表現する定量的指標を具体的に示していない。また、単純な破断判定方法では金属構造体が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、破断危険度が変化してしまうという問題点があった。【００１１】
本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、金属構造体が塑性状態から弾性状態に戻っている場合であっても高精度に破断判定を行うことができる破断判定方法、破断判定装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、金属構造体の破断を判定する破断判定方法であって、前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析工程と、前記変形解析工程によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定工程とを有することを特徴とする。
また、本発明は、金属構造体の破断を判定する破断判定装置であって、前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析部と、前記変形解析部によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定部とを有することを特徴とする。
また、本発明は、金属構造体の破断を判定するためのプログラムであって、前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析工程と、前記変形解析工程によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
また、本発明は、金属構造体の破断を判定するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析を行う変形解析工程と、前記変形解析工程によって得られた前記金属構造体の変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した前記破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、前記弾性状態に戻ったときの応力を、（ｘ、ｙ）座標平面において（ｘ、ｙ）＝（σ２、σ１）（最大主応力：σ１、最小主応力：σ２）とすると、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と前記破断判定対象部位の前記塑性状態から求まる降伏曲線との交点により定まる再降伏応力を用いて前記破断判定対象部位の破断判定を行う破断判定工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属構造体の破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合であっても高精度に破断判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、破断判定装置の機能構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の破断判定モードの破断判定方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第２の破断判定モードの破断判定方法の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、弾性状態における応力空間を示す図である。
【図５】図５は、塑性状態における応力空間を示す図である。
【図６】図６は、塑性状態から弾性状態に戻った場合の応力空間を示す図である。
【図７】図７は、破断危険度を算出する処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、相当塑性歪みと破断限界相当塑性歪みとを算出する処理を説明するための図である。
【図９】図９は、成形過程における破断判定を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、衝突過程における破断判定を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、破断判定装置の内部構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、比較例の方法により算出された破断危険度を等高線で表示した一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態の方法により算出された破断危険度を等高線で表示した一例を示す図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態の方法により算出された破断危険度を等高線で表示した一例を示す図である。
【図１５】図１５は、破断危険度の等高線を始点ｓから頂上ｔに沿って示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る破断判定装置１０の機能構成を示す図である。破断判定装置１０は、破断判定本体部１、入力部２、表示部３を備えている。破断判定本体部１は、変形解析部４、抽出部５、破断解析部６を備えている。破断解析部６は、推定部７、変換部８、破断判定部９を備えている。
【００１６】
本実施形態の破断判定装置１０は、金属板、金属板からなる部品および金属板からなる構造体（以下、金属構造体という）の変形開始から変形終了までの一連の変形をシミュレーションする。破断判定装置１０は、破断判定モードに応じた任意のタイミングでの金属構造体の変形状態から、破断判定の対象とする破断判定対象部位を抽出し、この破断判定対象部位について破断判定を行う。
第１の破断判定モードでは、金属構造体の変形開始から変形終了までを変形解析した後、任意あるいは予め定められた１つ以上のステップの変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した破断判定対象部位について破断判定を行う。
第２の破断判定モードでは、金属構造体の変形開始から変形解析を行うと共に引き続いてその変形状態から破断判定対象部位を抽出し、抽出した破断判定対象部位について破断判定を行い、変形終了まで変形解析と破断判定とを繰り返す。
【００１７】
まず、第１の破断判定モードの破断判定方法について図２に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、破断判定装置１０は金属構造体の材料および機械的特性値等を予め記憶し、シミュレーションの準備が整えられている。
変形解析部４は金属構造体の所定の位置に所定の応力が加わったと仮定して入力部２の指示に応じて金属構造体の変形解析を開始する（Ｓ２１）。変形解析部４は所定の時間毎あるいは変形の度合に応じて定められる時間毎のステップで変形解析をする。また、変形解析部４は各ステップについて有限要素法等の手法を用い、金属構造体に生じる応力、歪み等の変形状態を逐次解析し、その変形状態に基づいて次のステップの変形解析を行う（Ｓ２２）。例えば金属構造体の一部位では後述するように弾性状態から塑性状態に移行したり、塑性状態から弾性状態に戻ったりする。変形解析部４は金属構造体の変形終了まで変形解析を行う（Ｓ２３）。変形解析部４はステップ毎に変形解析による金属構造体の変形状態を記憶する。なお、実用的な金属構造体の解析では、ステップ数が例えば数万ステップ〜数百万ステップになる。
【００１８】
次に、抽出部５は記憶されている変形状態から任意あるいは予め定められた１つ以上のステップの変形状態を抽出すると共に、抽出した変形状態から任意あるいは予め定められた破断判定対象部位を抽出する（Ｓ２４）。抽出する変形状態は、ユーザから入力部２を介して任意に入力されたステップの変形状態または予め定められているステップの変形状態である。また、抽出する破断判定対象部位は、ユーザから入力部２を介して任意に入力された破断判定対象部位または予め定められている破断判定対象部位である。抽出する破断判定対象部位は、金属構造体の全ての部位とすることが可能である。また、抽出するステップの変形状態は、破断状態を見極めるために全てのステップの変形状態を抽出することが望ましいものの、計算効率を高めるために１０ステップ〜１０００ステップ毎に抽出することが好ましい。
【００１９】
破断解析部６は、抽出された破断判定対象部位の破断判定をそれぞれ行う（ステップＳ２５、Ｓ２６）。なお、破断解析部６による破断判定の詳細は後述する。破断解析部６では、破断判定対象部位の破断判定を記憶し、破断判定を終了する。
第１の破断判定モードでは金属構造体の変形開始から変形終了までの変形解析後に、１つ以上のステップの変形状態を抽出し、抽出した変形状態から任意あるいは予め定められた破断判定対象部位を抽出し、抽出した破断判定対象部位について破断判定を行う。したがって、金属構造体の破断判定対象部位が弾性状態および塑性状態であっても、任意のステップでの破断判定が可能である。また、任意の破断判定対象部位の破断判定ができるので、ユーザは金属構造体の局所的な強度を把握することができる。
【００２０】
次に、第２の破断判定モードの破断判定方法について図３に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、破断判定装置１０は金属構造体の材料および機械的特性値等を予め記憶し、シミュレーションの準備が整えられている。
変形解析部４は金属構造体の所定の位置に所定の応力が加わったと仮定して入力部２の指示に応じて金属構造体の変形解析を開始する（Ｓ３１）。変形解析部４は所定の時間毎あるいは変形の度合に応じて定められる時間毎のステップで変形解析をする。また、変形解析部４は各ステップについて有限要素法等の手法を用い、金属構造体に生じる応力、歪み等の変形状態を逐次解析し、その変形状態に基づいて次のステップの変形解析を行う（Ｓ３２、Ｓ３３）。例えば金属構造体の一部位では後述するように弾性状態から塑性状態に移行したり、塑性状態から弾性状態に戻ったりする。変形解析部４はステップ毎に変形解析による金属構造体の変形状態を記憶する。
【００２１】
次に、抽出部５は予め定められたステップ間隔後における金属構造体の変形状態から、任意あるいは予め定められている破断判定対象部位を抽出する（Ｓ３４）。なお、ステップ間隔は、１ステップ間隔あるいは任意のステップ間隔であってもよいが、計算効率を高めるために１０ステップ〜１０００ステップ毎であることが好ましい。また、抽出する破断判定対象部位は、ユーザから入力部２を介して任意に入力された破断判定対象部位または予め定められている破断判定対象部位である。抽出する破断判定対象部位は、金属構造体の全ての部位とすることが可能である。なお、図３に示すフローチャートでは、２ステップ間隔後に変形解析を行う方法を示している。
次に、破断解析部６は抽出された破断判定対象部位の破断判定を行う（Ｓ３５）。なお、破断解析部６による破断判定の詳細は後述する。破断解析部６は破断判定対象部位の破断判定を記憶する。
【００２２】
以降も同様に、抽出部５は所定のステップ間隔後の変形解析（Ｓ３６、Ｓ３７）に引き続いて、金属構造体の変形状態から、任意あるいは予め定められている破断判定対象部位を抽出する（Ｓ３８）。破断解析部６は抽出された破断判定対象部位の破断判定を行い（Ｓ３９）、破断判定を記録し、破断判定を終了する。
第２の破断判定モードでは、金属構造体の変形開始から所定のステップ間隔後の変形解析に引き続いて、その変形状態から任意あるいは予め定められた破断判定対象部位を抽出し、抽出した破断判定対象部位について破断判定を行う。この処理は、変形終了まで行われる。したがって、金属構造体の破断判定対象部位が弾性状態および塑性状態であっても、破断判定が可能である。また、連続して破断判定対象部位の破断判定ができるので、ユーザは金属構造体がどのような経過を経て破断するかを把握することができる。
【００２３】
このように破断判定装置１０は、ユーザが所望する変形状態の破断判定を行うことができる。また、破断判定装置１０は、金属構造体の変形終了後または金属構造体の変形開始から変形終了までの間に随時、破断判定を行うことができるので、ユーザが所望する任意の破断判定方法に対して柔軟に対応することができる。
【００２４】
（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態に係る破断判定方法について説明する。なお、以下では抽出部５によって抽出された一つの破断判定対象部位の破断判定について説明するが、他に抽出された破断判定対象部位についても同様に行われる。
破断解析部６は、１つ以上の変形経路変化を含む過程における破断判定対象部位の破断判定を行うことができる。破断解析部６は、上述したように推定部７、変換部８、破断判定部９を備えている。推定部７は、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する。変換部８は、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線（以下、破断限界応力線という）に変換する。破断判定部９は、破断限界応力線を用いて破断危険度を算出し、算出した破断危険度から破断判定を行ったり破断判定の結果を表示部３に表示したり破断危険度を等高線にして表示したりする。
【００２５】
ここで、変換部８によって応力空間に変換された破断限界応力線を図４〜図６に示す。図４〜図６は、応力空間を（ｘ、ｙ）座標平面に示した図である。図４〜図６は、抽出した破断判定対象部位はそれぞれ同一であるが、抽出したタイミングが異なっている。すなわち、図４は、破断判定対象部位が塑性変形を開始する前の弾性状態を抽出したときの応力空間である。図５は、破断判定対象部位が塑性変形を開始した塑性状態を抽出したときの応力空間である。図６は、破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻った状態を抽出したときの応力空間である。以下、具体的に図４〜図６について説明する。
【００２６】
図４に示す弾性状態の応力空間には、最も外側に上述した破断限界応力線、その内側に金属構造体の材料に基づいて推定される初期状態の降伏曲線を示すことができる。また、図４に示す弾性状態の応力Ｐは、破断判定対象部位に発生している応力Ｐであって、ｘ軸に最小主応力σ２、ｙ軸に最大主応力σ１として示すことができる。
図４において、応力Ｐが比例負荷経路を経るとすると、原点と応力Ｐとを結ぶｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線を得ることができる。このｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と初期状態の降伏曲線との交わる交点は、推定される初期塑性応力Ａとなる。初期塑性応力Ａは、破断判定対象部位が弾性状態から塑性状態に移行するときの応力である。したがって、破断判定対象部位において応力Ｐが初期塑性応力Ａを超えるまでが弾性状態であり、初期塑性応力Ａを超えると塑性変形を開始して塑性状態となる。
【００２７】
また、図４において、上述したｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と破断限界応力線との交わる交点は、推定される破断限界応力Ｂとなる。破断限界応力Ｂは、破断判定対象部位が破断するときの応力である。したがって、破断判定対象部位において応力Ｐが破断限界応力Ｂに達したとき破断する。
【００２８】
次に、図５に示す塑性状態の応力空間には、図４と同一の破断限界応力線および初期状態の降伏曲線を示すことができる。また、図５に示す塑性状態の応力Ｐは、破断判定対象部位に発生している応力Ｐであって、ｘ軸に最小主応力σ２、ｙ軸に最大主応力σ１として示すことができる。
図５では、図４で上述したように応力Ｐが初期塑性応力Ａを超えているので破断判定対象部位が塑性状態である。また、塑性状態の応力Ｐが大きくなるのに連動して、塑性状態における降伏曲線を示すことができる。
【００２９】
ところで、変形解析において、例えば破断判定対象部位とは異なる部位が座屈すること等により破断判定対象部位が除荷されることがある。このとき、破断判定対象部位の応力Ｐは塑性状態のときの応力Ｐよりも小さくなるために、破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻ってしまう。図６は、このように破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻った場合の応力空間を示している。
【００３０】
図６に示す塑性状態から弾性状態に戻った場合の応力空間には、図４と同一の破断限界応力線および初期状態の降伏曲線を示すことができる。また、図６に示す弾性状態に戻ったときの応力Ｐは、破断判定対象部位に発生している応力Ｐであって、ｘ軸に最小主応力σ２、ｙ軸に最大主応力σ１として示すことができる。なお、応力Ｐは、除荷されていることで図５に示す塑性状態の応力Ｐよりも小さくなっている。
【００３１】
また、図６では、弾性状態に戻ったときの降伏曲線を示すことができる。弾性状態に戻ったときの降伏曲線と図５に示す塑性状態における降伏曲線とは同一の曲線である。以下では、図６の弾性状態に戻ったときの降伏曲線と図５の弾性状態に戻ったときの降伏曲線とを現在の降伏曲線として説明する。すなわち、破断判定対象部位が、塑性状態から弾性状態に戻ったとしても、図６に示す現在の降伏曲線は、図５に示す現在の降伏曲線から変化せずに維持される。したがって、図６に示す現在の降伏曲線は、図５に示す現在の降伏曲線から求めることができる。ここで、図６に示すように弾性状態に戻ったときの応力Ｐが現在の降伏曲線の内側にある状態では弾性状態である。一方、図６に示す状態から、破断判定対象部位の応力Ｐが現在の降伏曲線を超えると再び塑性変形を開始して塑性状態となる。このことから、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と現在の降伏曲線との交わる交点は、破断判定対象部位が再び塑性変形を開始する、推定される再降伏応力Ｒとなる。
【００３２】
さて、これまでは、図４〜図６に示す応力空間を用いて破断判定を行う場合、破断限界応力線と破断判定対象部位に発生している応力Ｐとを比較することで破断危険度（あるいは変形余裕度）を算出していた。具体的には、破断危険度を下記ｆ１式によって算出していた。
【００３３】
【数１】
2011126058.tif 000003
【００３４】
このｆ１式は、図４〜図６に示す応力ゼロの原点を基準として、各図４〜図６における破断判定対象部位に発生している応力Ｐの座標点までの距離と、破断限界応力Ｂの座標点までの距離との比を破断危険度としている。
ｆ１式では、図５に示す塑性状態のように、塑性状態の応力Ｐと再降伏応力Ｒとが一致するような場合には、ある程度正確な破断危険度を算出することができる。しかしながら、図６に示す塑性状態から弾性状態に戻った場合には、弾性状態に戻ったときの応力Ｐが再降伏応力Ｒよりも原点に近づいてしまう。そのために、破断判定対象部位の塑性が進行しているにも関わらず、再降伏応力Ｒよりも破断危険度が小さく算出されてしまい、正確な破断判定をすることができない。また、ｆ１式では、破断危険度を算出する基準を原点にしているために、図４に示す弾性状態では、弾性状態の応力Ｐは初期塑性応力Ａを超えておらず、破断危険が生じないにも関わらず、破断危険度が算出されてしまう。
【００３５】
そこで、本実施形態では、破断判定対象部位の破断判定をする際、図５に示す塑性状態では、塑性状態の応力Ｐを用いて破断危険度を算出する。また、図６に示す塑性状態から弾性状態に戻った場合では、弾性状態に戻ったときの応力Ｐではなく、再降伏応力Ｒを用いて破断危険度を算出する。
更に、破断危険が生じない場合を除外して破断危険度を算出するために、破断危険度を算出する基準を原点ではなく初期塑性応力Ａとする。したがって、図４に示す弾性状態では破断危険度を０として算出する。
すなわち、以下の式ｆ２によって破断危険度を算出する。
【００３６】
【数２】
2011126058.tif 000004
【００３７】
上述した式ｆ２を用いると、図４に示す弾性状態では、破断危険度が０として算出される。また、図５に示す塑性状態では、塑性状態の応力Ｐの座標点に基づいて、破断危険度が０〜１の間の数値で算出される。また、図６に示す塑性状態から弾性状態に戻った場合では、再降伏応力Ｒの座標点に基づいて、破断危険度が０〜１の間の数値で算出される。
【００３８】
次に、破断判定部９は、算出した破断危険度を破断判定指標として用いて破断判定を行うことができる。具体的には、破断判定部９はユーザにより入力部２を介して予め入力された安全係数に基づいて破断判定を行う。破断判定部９は、破断危険度が０の場合、「破断が生じる可能性がない」と判定し、破断危険度が０よりも大きく安全係数未満の場合、「破断の危険性が低い」と判定し、破断危険度が安全係数以上であり１よりも小さい場合、「破断の危険性が高い」と判定し、破断危険度が１の場合、「破断している」と判定する。例えば安全係数は０．９のように０から１の範囲でユーザが任意に設定することができる。
【００３９】
次に、上述した破断危険度を算出する方法について図７に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、既に推定部７が歪み空間の破断限界線を推定し、変換部８が推定された歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界応力線に変換し、図４〜図６に示すような（ｘ、ｙ）座標平面に示している。同様に、変換部８は、初期状態の降伏曲線および、場合によっては図５および図６に示す現在の降伏曲線も（ｘ、ｙ）座標平面に示している。
まず、破断判定部９は、破断判定対象部位が塑性変形開始しているか否かを判断する（Ｓ７１）。破断判定部９は、変形解析部５による変形解析において塑性歪みが記憶されている場合、塑性変形開始していると判断すればよい。
破断判定対象部位が塑性変形開始している場合、破断判定部９は破断判定対象部位が塑性状態であるか、塑性状態から弾性状態に戻った状態であるかを判断する（Ｓ７２）。破断判定部９は、図５および図６に示す応力空間において、応力Ｐが現在の降伏曲線に達している場合、塑性状態であり、応力Ｐが現在の降伏曲線に達していない場合、塑性状態から弾性状態に戻った状態であると判断する。
【００４０】
なお、現在の降伏曲線は、上述した図２および図３に示す変形解析の過程において、変形解析部５が破断判定対象部位の塑性歪みを記憶し、推定部７および変換部８がその塑性歪みを用いて（ｘ、ｙ）座標平面に示すことができる。この処理は、推定部７が推定した歪み空間の破断限界線を変換部８が破断限界応力線に変換して、（ｘ、ｙ）座標平面に示す処理と同様である。
破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻った状態の場合、破断判定部９は再降伏応力Ｒを推定する（Ｓ７３）。具体的には、図６で上述したように、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と現在の降伏曲線との交わる交点を再降伏応力Ｒとして算出する。
【００４１】
次に、破断判定部９は破断判定対象部位の破断危険度を算出する（Ｓ７４）。破断判定対象部位が塑性変形開始する前であると判断された場合（Ｓ７１をＮＯに進む場合）、破断判定部９は、破断判定対象部位が弾性状態であると判断し、上述した式ｆ２により破断危険度を０として算出する。
また、破断判定対象部位が塑性状態の場合（Ｓ７２を塑性状態に進む場合）、破断判定部９は、塑性状態の応力Ｐ、初期塑性応力Ａ、破断限界応力Ｂを上述した式ｆ２に用いて破断危険度を算出する。なお、図５で上述したように、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と初期状態の降伏曲線との交わる交点を初期塑性応力Ａとして算出する。また、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と破断限界応力線との交わる交点を破断限界応力Ｂとして算出する。
破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻った場合（Ｓ７３からＳ７４に進む場合）、破断判定部９は、ステップＳ７３で推定した再降伏応力Ｒ、初期塑性応力Ａ、破断限界応力Ｂを上述した式ｆ２に用いて破断危険度を算出する。なお、初期塑性応力Ａおよび破断限界応力Ｂは、塑性状態の場合と同様に、算出することができる。
【００４２】
このように破断判定部９は、破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻っている場合、再降伏応力Ｒを用いて破断危険度を算出する。したがって、応力空間内で破断判定を行うときに、破断判定対象部位が塑性状態から弾性状態に戻った場合、破断危険度が変化してしまう問題を回避することができる。
また、破断危険度を算出する基準を原点ではなく初期塑性応力Ａを基準とすることで、破断危険が生じない場合を除外して破断危険度を算出することができる。
【００４３】
なお、上述した破断判定方法は破断判定対象部位に塑性変形が生じていない状態からの説明であるが、金属構造体の一部において既に塑性変形が生じている場合であっても、同様に破断判定することができる。すなわち、破断判定装置１０は、例えばプレス成形等して塑性変形が生じている金属構造体についても破断判定をすることができる。
このような金属構造体の場合、破断判定対象部位によっては変形解析が開始される前から図６に示すように初期状態の降伏曲線の外側に現在の降伏曲線が存在する。この現在の降伏曲線は、変形解析部５がプレス成形等の変形解析で記憶した塑性歪みを用いることで、変換部８が応力空間の（ｘ、ｙ）座標平面に示すことができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る破断判定方法について図８を参照して説明する。
第２の実施形態では、破断判定部９は、第１の実施形態において応力空間を用いて算出した再降伏応力Ｒと破断限界応力Ｂとをそれぞれ相当応力に換算し、図８に示す相当応力−相当塑性歪み曲線を用いて相当塑性歪みεeqPと破断限界相当塑性歪みεeqBとを求め、破断危険度を算出する。図８に示す相当応力−相当塑性歪み曲線は、金属構造体の材料に基づくものであり、予め破断判定装置１０に記憶されている。また、第１の実施形態と同様、破断判定対象部位の応力Ｐが初期塑性応力Ａを超えるまでの弾性状態では破断危険度を０として算出する。
【００４５】
具体的には、図５に示す塑性状態では、破断判定部９は、塑性状態の応力Ｐを再降伏応力Ｒとして算出する。また、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と破断限界応力線との交わる交点から破断限界応力Ｂを算出する。
また、図６に示す塑性状態から弾性状態に戻った場合では、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と現在の降伏曲線との交わる交点から再降伏応力Ｒを算出する。また、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と破断限界応力線との交わる交点から破断限界応力Ｂを算出する。
【００４６】
破断判定部９は、算出した再降伏応力Ｒと破断限界応力Ｂとをそれぞれ相当応力に換算し、図８に示す相当応力−相当塑性歪み曲線を用いて相当塑性歪みεeqPと破断限界相当塑性歪みεeqBとを求める。ここで、図５に示す塑性状態でも図６に示す塑性状態から弾性状態に戻った場合でも、再降伏応力Ｒは同一であり、破断限界応力Ｂも同一であるため、求まる相当塑性歪みεeqPは同一であり、破断限界相当塑性歪みεeqBも同一である。破断判定部９は、求めた相当塑性歪みεeqPと破断限界相当塑性歪みεeqBとを下記ｆ３式に代入することによって破断危険度を計算する。
【００４７】
【数３】
2011126058.tif 000005
【００４８】
図８に示す相当応力−相当塑性歪み曲線では、相当応力の変化量に対して相当塑性歪みの変化量が大きいので、相当塑性歪みと破断限界相当塑性歪みとを用いて破断危険度を算出することで、精度が向上する。また、応力と歪みの非線形性によって応力で見た破断危険度が歪みで見た破断危険度とかい離してしまうことを抑制することができる。
なお、第１の実施形態と同様に、破断判定部９は算出した破断危険度と安全係数を用いて、破断判定を行うことができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る破断判定方法について説明する。
第３の実施形態では、第１の実施形態または第２の実施形態に記載した破断危険度を算出すると共に、破断判定対象部位が図４〜図６に示すような、弾性状態、塑性状態または塑性状態から弾性状態に戻った場合に関わらず、破断判定対象部位に発生している応力Ｐと破断限界応力Ｂとを上述した比較例ｆ１に用いて破断危険度を算出する。この場合、破断判定部９は、ユーザの入力部２を介した指示に応じて、第１の実施形態または第２の実施形態の方法により算出した破断危険度と、比較例により算出した破断危険度との少なくとも何れかを表示部３に表示する。
【００５０】
具体的には、破断判定部９は、応力ゼロの原点を基準として、図４〜図６において破断判定対象部位に発生している応力Ｐの座標点までの距離と、破断限界応力Ｂの座標点までの距離との比を破断危険度として算出する。なお、破断判定部９は、ｙ＝（σ１／σ２）ｘの関係を満たす直線と破断限界応力線との交わる交点から破断限界応力Ｂを算出する。
【００５１】
ユーザが破断判定対象部位に用いる材料の余裕を高めたい等の目的がある場合、第１の実施形態または第２の実施形態により算出される破断危険度の方が有益な指標となる。一方、ユーザが破断判定対象部位の応力を抑制させたい等の目的がある場合、破断判定対象部位の状態に関わらず、破断判定対象部位に発生している応力を把握したい。このような場合、上述した比較例ｆ１により算出される破断危険度の方が有益な指標となる。したがって、第１の実施形態または第２の実施形態の方法による破断危険度と、比較例の方法による破断危険度との両方を算出することにより、１）材料としての余裕を高める、２）応力を抑制する等の目的に応じて使い分けることができる。すなわち、材料としての余裕確保と応力状態としての余裕確保を使い分けながら金属構造体を設計することが可能になる。
【００５２】
次に、上述した推定部７、変換部８および破断判定部９による具体的な計算方法について説明する。
推定部７は、例えば単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線の近似式
【００５３】
【数４】
2011126058.tif 000006
と、局部くびれモデル
【００５４】
【数５】
2011126058.tif 000007
と、拡散くびれモデル
【００５５】
【数６】
2011126058.tif 000008
とを併用して歪み空間のくびれ発生限界を求め、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する。
推定部７は、単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線の近似式
【００５６】
【数７】
2011126058.tif 000009
と、塑性歪み増分則として塑性歪み増分テンソルの方向が応力増分テンソルに依存する構成式と、塑性歪み増分テンソルの方向を規定する材料パラメータＫｃと、シュテーレン−ライスの局所くびれモデルとを用いて歪み空間のくびれ発生限界を求め、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定するようにしても良い。ここで、推定部７は、１つ以上の最大破断限界歪みε１および最小破断限界歪みε２の測定値に基づいて、材料パラメータＫｃを同定する。
【００５７】
なお、本例では、歪み空間の破断限界線を推定部７を用いて理論的に推定する場合について例示したが、歪み空間の破断限界線を推定部７を用いずに実験的に測定しても良い。具体的には、歪み空間の破断限界線は、金属板について複数の面内歪み比を比例負荷実験により求めた後、それぞれの歪み比における最大破断限界歪みε１および最小破断限界歪みε２の測定値を用いて得られる。
【００５８】
変換部８は、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界応力線に変換する際に、塑性歪みの増分則として降伏曲面の垂直則を用いて上記の変換を行う。具体的には、上述したように、相当塑性歪みεeqと各歪み成分εijとの関係式であるMisesの降伏関数
【００５９】
【数８】
2011126058.tif 000010
を用いる。
【００６０】
破断判定部９は、変換部８により変換された応力空間の破断限界応力線と、塑性変形過程の有限要素法によるシミュレーションの結果から得られる各部位の歪み状態との位置関係を比較することで評価し、変形過程の歪みがこの限界歪みに達したときに「破断している」もしくは「破断の危険性が高い」等と判定する。ここでは、変形解析の手法として有限要素法の１つである動的陽解法を用い、動的陽解法により得られる塑性歪みを応力に変換し、その応力と応力空間の破断限界応力線とを比較する。
【００６１】
なお、破断判定部９は、上記のシミュレーションを行う代わりに、実験により評価された金属構造体の変形状態から得られた歪みを応力に換算し、応力空間の破断限界応力線を用いて破断発生の有無を定量的に評価するようにしても良い。
【００６２】
ここで、自動車部材の衝突解析のように、金属構造体に高速変形が生じる場合には、破断判定部９は、金属構造体の変形応力の速度依存性を考慮して変形解析を実行する。破断判定部９は、当該変形解析から得られた塑性歪みを変換して基準歪み速度における応力を算出し、その応力と基準歪み速度に対応した応力空間の破断限界応力線とを比較する。
【００６３】
次に、上述した図２に示すＳ２５、Ｓ２６、図３に示すＳ３５、Ｓ３９の破断判定を行う処理について図９に示すフローチャートを参照して説明する。図９は、金属構造体、具体的には金属板の成形過程において破断判定を行う場合のフローチャートである。
まず、推定部７は、予め記憶されている金属板の材料および機械的特性値（t（金属板の厚み）、YP（降伏強さ）、TS（引張り強さ）、El（全伸び）、U.El（均一伸び）、ｒ値（ランクフォード値）、ｎ乗硬化則／Swift硬化則）に基づき、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する（Ｓ９１）。
【００６４】
続いて、変換部８は、例えばMisesの降伏関数を用いて、実験的に測定された歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界応力線に変換する（Ｓ９２）。
【００６５】
続いて、破断判定部９は、変換部８により変換された破断限界応力線、破断判定対象部位に発生している応力、現在の降伏曲線、初期状態の降伏曲線を用いて、破断判定対象部位の破断危険度を算出し、破断判定を行う（Ｓ９３）。破断判定では、上述したように破断危険度と安全率とを用いて、「破断が生じる可能性がない」、「破断の危険性が低い」、「破断の危険性が高い」、「破断している」等の判定をする。また、破断危険度を算出する処理は、上述した図７に示すフローチャートに相当する。
【００６６】
ステップＳ９３では、破断判定部９は、破断判定対象部位の破断危険度と安全率とを用いて、「破断している」あるいは「破断の危険性が高い」と判定した場合、以下の緒処理を実行する（Ｓ９４）。
すなわち、破断判定部９は、要素ＩＤ、金属板の板厚、歪み、応力情報をログファイルに出力する。場合によっては、破断判定部９は破断した要素を消去し、変形解析部４は破断後の変形解析を継続する。
【００６７】
続いて、破断判定部９は、表示部３に以下の各種表示を行う（ステップＳ９５）。すなわち、破断判定部９は、金属板に破断が生じる破断危険度をスカラー量でコンター表示したり、応力空間で破断危険部位の応力履歴および破断限界応力線を表示する。併せて、破断判定部９は、金属板におけるしわ発生の危険性もコンター表示する。ここで、出荷試験値の規格内におけるばらつき（平均値、下限値）に対して、破断の危険性を表示するようにしても良い。
【００６８】
一方、ステップＳ９３において、破断判定部９は、各破断判定対象部位が「破断が生じる可能性がない」あるいは「破断の危険性が低い」と判定した場合、その旨を表示部３に表示する（Ｓ９６）。
【００６９】
図１０は、図９の金属板の成形過程における破断判定に引き続いて、金属板が成形過程を経て構成された金属板からなる構造体の衝突過程における破断判定を行う場合のフローチャートである。
【００７０】
この場合、図９のステップＳ９２で変換された破断限界応力線を引き継いで用いる。破断判定部９は、金属板からなる構造体の変形応力の速度依存性を考慮して変形解析を実行する。破断判定部９は、当該変形解析から得られた塑性歪みを変換して基準歪み速度における応力を算出し、その応力と基準歪み速度に対応した破断限界応力線と比較し、破断判定対象部位の破断危険度を算出し、破断判定を行う（Ｓ１０３）。破断判定では、上述したように破断危険度と安全率とを用いて、「破断が生じる可能性がない」、「破断の危険性が低い」、「破断の危険性が高い」、「破断している」等の判定をする。また、破断危険度を算出する処理は、上述した図７に示すフローチャートに相当する。
【００７１】
このステップＳ１０３において、破断判定部９は、図９の成形過程において変形解析された金属板の変形状態を、衝突過程における変形解析の初期条件として引き継ぐ。この変形状態は、金属板の板厚および相当塑性歪み、或いは金属板の板厚、相当塑性歪み、応力テンソルおよび歪みテンソルである。
【００７２】
ステップＳ１０３では、破断判定部９は、破断判定対象部位の破断危険度と安全率とを用いて、「破断している」あるいは「破断の危険性が高い」と判定した場合、以下の緒処理を実行する（ステップＳ１０４）。
すなわち、破断判定部９は、要素ＩＤ、金属板の板厚、歪み、応力情報をログファイルに出力する。場合によっては、破断判定部９は破断した要素を消去し、変形解析部４は破断後の変形解析を継続する。
【００７３】
続いて、破断判定部９は、表示部３に以下の各種表示を行う（ステップＳ１０５）。すなわち、破断判定部９は、金属板からなる構造体に破断が生じる破断危険度をスカラー量でコンター表示したり、応力空間で破断危険部位の応力履歴および破断限界応力線を表示する。併せて、破断判定部９は、金属板からなる構造体におけるしわ発生の危険性もコンター表示される。ここで、出荷試験値の規格内におけるばらつき（平均値、下限値）に対して、破断の危険性を表示するようにしても良い。
【００７４】
一方、ステップＳ１０３において、破断判定部９は、各破断判定対象部位が「破断が生じる可能性がない」あるいは「破断の危険性が低い」と判定した場合、その旨を表示部３に表示する（Ｓ１０６）。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、金属構造体の破断判定をするに際して、破断限界応力線を容易且つ効率的に求め、高精度で破断判定することが可能となる。これにより、プレス成形や衝突時の破断の危険性を定量的に評価することができ、材料・工法・構造を同時に考慮した自動車車体等の効率的・高精度な設計を実現できる。
【００７６】
上述した破断判定装置１０を構成する各構成要素（表示部３、入力部２を除く）の機能は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、変形解析や破断判定の各ステップ（図２、図３、図７、図９、図１０のフローチャート）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラムおよび当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
【００７７】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。
【００７８】
また、本発明に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【００７９】
例えば、図１１は、破断判定装置１０の内部構成を示す模式図である。図１１において、１２００はＣＰＵ１２０１を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１２００は、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このＰＣ１２００は、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。
【００８０】
ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、図２、図３、図７、図９、図１０のフローチャートの各ステップの手順等が実現される。１２０３はＲＡＭで、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
【００８１】
１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）であり、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）である。ＤＫＣ１２０７は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１およびフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム：パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始するプログラムである。
【００８２】
１２０８はネットワーク・インターフェースカード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、あるいは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。
【００８３】
次に、金属板をプレス成形したときの破断危険度を等高線で表示した例を図１２〜図１４を参照して説明する。
図１２は、比較例ｆ１を用いて算出した破断危険度を等高線で表示した結果を示す図である。図１２に示すように、最も破断危険度が高い頂上近傍での等高線が粗になってしまい、破断危険部位を特定できない。一方、長手方向両端部は変形が極めて小さいにもかかわらず、塑性状態から弾性状態に戻ったときの応力が分布をもって負荷されているため、密な等高線ができてしまう。
【００８４】
図１３および図１４は、本実施形態の方法により算出した破断危険度を等高線で表示した結果を示す図である。第１の実施形態および第２の実施形態により算出された破断危険度を等高線表示することにより、正確な破断危険度を可視化することができる。
【００８５】
図１３は、第１の実施形態の方法により算出した破断危険度を等高線で表示した図である。図１３に示すように、金属板の中央の頂上付近で破断危険度が高いことが分かり易く表示される。また、図１３に示す等高線は、図１２に比べて長手方向両端部の変形が小さい部位での等高線が粗になり、破断危険度が低いことが分かる。
【００８６】
図１４は、第２の実施形態の方法により算出した破断危険度を等高線で表示した図である。図１４に示す等高線では、金属板の中央の頂上付近の破断危険度の分布を更に詳細に表示することができ、頂上よりやや外側で破断危険度が高いことが分かる。また、図１４に示す等高線は、長手方向両端部の変形が小さい部位では破断危険度が極めて小さいことが分かる。この点では従来経験と感覚的に一致することがわかる。
【００８７】
図１５は、図１２〜図１４に示す等高線を図１２に示すような始点ｓから頂上ｔまでの経路に沿って示した図である。なお、図１５は、図１２〜図１４に示す変形状態から更に変形した状態の等高線を示している。横軸は始点ｓから頂上ｔまでの位置であり、縦軸は破断危険度である。図１５に示すように実際に破断した位置は、頂上付近の位置である。比較例ｆ１を用いて算出した破断危険度の等高線では、破断する位置を正確に特定するのが困難である。一方、第１の実施形態を用いて算出した破断危険度の等高線では、破断する位置の特定がある程度可能であり、実際に実験により破断した位置と一致していた。更に第２の実施形態を用いて算出した破断危険度の等高線では、破断位置とそれ以外の破断危険度との差が明確であり、より正確に破断する位置の特定が可能である。
【００８８】
このように本実施形態では、複雑な変形を伴う場合でも破断危険度の程度を破断判定対象部位ごとに高精度に評価できる。また、破断危険度を可視化させることで、直観的な理解を助けることができるので、対策検討に有益である。
また、除荷が発生しても、破断危険度が変化してしまうことがなく、実質的に残されている延性を知ることができる。また、破断危険度を変形余裕度に変換して表示してもよく、更に直観的な理解を助けることができる。
【００８９】
本実施形態の具体的な効果は次のようなものである。
１）金属構造体が受けたダメージに応じて破断危険度を算出でき、除荷時にダメージから回復したという誤解を生じることがない。
２）相当塑性歪みに変換することで、破断の危険性が高い部位をより詳細に評価することができる。また、破断危険度が低い部位での等高線を粗にすることができるので、破断の危険性に対する従来経験とのかい離を少なくすることができる。
【００９０】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。なお、本実施形態に係る破断判定では、金属構造体の破断判定対象部位についてｘ軸およびｙ軸からなる平面に沿った歪みおよび応力が生じていて、ｘ軸およびｙ軸それぞれに直交するｚ軸方向の歪みおよび応力を無視できるものに適当することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、自動車の衝突シミュレーションや部品の成形シミュレーション等に用いることができる。
【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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【国際調査報告】
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