(57)【要約】【課題】プレス成形品に対する温度条件及び拘束位置等を入力条件にして、有限要素法により熱応力に起因する熱座屈を座屈固有値として解析する際に、より高い信頼度で評価し得る熱座屈解析方法を提供する。【解決手段】有限要素法によりプレス成形品のプレス成形時に発生する残留応力を解析し、熱座屈解析用の各要素の座標系に対応要素の座標系をそれぞれ整合させた状態で、対応要素の残留応力を入力条件として付加する。また、プレス成形品のスポット溶接時に発生する残留応力を解析し、熱座屈解析用の各要素の座標系に対応要素の座標系をそれぞれ整合させた状態で、対応要素の残留応力を入力条件として付加する。熱応力に加えて、スポット溶接時に発生する残留応力及びプレス成形時に発生する残留応力とを基に座屈固有値を解析する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形品に対する温度条件及び拘束条件等を入力条件として、有限要素法により熱応力に起因する熱歪みを座屈固有値として解析するプレス成形品の熱座屈解析方法において、
有限要素法によりプレス成形品のプレス成形時に発生する残留応力を解析し、
熱座屈解析用の各要素の座標系に対応要素の座標系をそれぞれ整合させた状態で、前記対応要素の前記残留応力を入力条件として付加し、
熱応力及び前記残留応力を基に座屈固有値を解析することを特徴とするプレス成形品の熱座屈解析方法。
【請求項２】
プレス成形品がスポット溶接により加工され、有限要素法により前記プレス成形品のスポット溶接時に発生する残留応力を解析し、
熱座屈解析用の各要素の対応要素の前記残留応力を入力条件として付加し、
熱応力と、前記スポット溶接時に発生する前記残留応力及びプレス成形時に発生する前記残留応力とを基に座屈固有値を解析することを特徴とする請求項１記載のプレス成形品の熱座屈解析方法。
【請求項３】
プレス成形品が車両の塗装されるボデー部分であり、熱座屈解析用の温度条件が、塗装乾燥炉の想定される温度に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプレス成形品の熱座屈解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形品に対する温度条件及び拘束条件等を入力条件として、有限要素法により熱応力に起因する熱歪みを座屈固有値として解析するプレス成形品の熱座屈解析方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１により、座屈固有値により構造物の耐熱座屈性能を解析することは周知である。一方、高温に曝される可能性のあるプレス成形品に対して、温度及び拘束位置を入力条件として有限要素法により座屈固有値をコンピュータソフト例えば商品名ＡＢＡＱＵＳにより解析する方法も周知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９３５６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋼板等のプレス成形品のプレス成形に際して実際には残留応力が発生したり、プレス成形品がスポット溶接により組立てられて拘束される場合に、その打点の周囲に残留応力を生じている可能性があるにも拘らず、従来このような残留応力を考慮した熱座屈の解析は行われていない。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて、熱座屈をより高い信頼度で評価し得るプレス成型品の熱座屈解析方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、プレス成形品に対する温度条件及び拘束条件等を入力条件として、有限要素法により熱応力に起因する熱歪みを座屈固有値として解析するプレス成形品の熱座屈解析方法において、有限要素法によりプレス成形品のプレス成形時に発生する残留応力を解析し、熱座屈解析用の各要素の座標系に対応要素の座標系をそれぞれ整合させた状態で、対応要素の残留応力を入力条件として付加し、熱応力及び残留応力を基に座屈固有値を解析することを特徴とするプレス成形品の熱座屈解析方法。
【０００７】
座屈固有値は、臨界座屈荷重／外的荷重の比が１を上廻るか或いは下廻るか否かにより、熱座屈発生の可能性を評価させる。外的荷重としては、熱応力に加えて加熱前に発生している残留応力も合成される。残留応力解析用の各要素の座標系に、熱座屈解析用の対応する各要素の座標系に予め一致させられて解析されるか、或いは残留応力の解析後に座標変換によりそれぞれ整合させる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３を基に本発明の実施の形態のプレス成形品の熱座屈解析方法を自動車のロッカ部に適用した場合について説明する。図２のように、ロッカ部１は、インナパネル１１及びアウタパネル１２で上下のフランジ部１３，１４をスポット溶接されると共に、中間位置でセンタピラー２ともスポット溶接で接合されている。ロッカ部１は自動車の製造に際して外板パネルの塗装工程で乾燥炉において１１０℃程度の高温の環境下に置かれる。図において×印はスポット溶接の打点を示すもので、数十の拘束点となる。
【０００９】
従来、このような高温及び拘束点等を入力条件として、前述のようにコンピュータソフトによりメッシュ状に分割された要素について座屈固有値が解析されていた。本発明によれば、さらに下記のようにプレス成形及びスポット溶接に起因する残留応力が入力条件として付加される。
【００１０】
プレス成形時の残留応力の解析自体は、プレス力、プレス時の拘束点、形状、材質、板厚等を入力として、コンピュータソフトウエア、例えば商品名ＬＳ−ｄｙｎａにより可能である。但し、この解析は、各要素の面直方向をＺ軸として個々に固有の座標軸を有する座屈解析用の要素の座標系への変換を容易にするために、プレス成型品全体に共通の座標系を基準に行われる。したがって、個々の座屈解析用の要素の座標系に、対応する残留応力解析用の要素の座標系が変換されて、座標系を整合させる。
【００１１】
特定の双方の要素間で、例えば図３に示す座標関係がある場合、特定の要素の積分点の残留応力解析の座標値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１に対応の特定の要素の積分点の座屈固有値用の座標値をＸ２，Ｙ２，Ｚ２とすると座標変換式は次の式１になる。
【００１２】
【式１】
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【００１３】
これにより、残留応力の座標値Ａが（１００，−５０，−１００）であるとすると、（−１００，１３８，−４８）の座屈固有値用の座標値Ｂに変換される。したがって、その残留応力が、整合された三次元方向の応力に分解されて、座屈固有値の解析用の入力データとなる。
【００１４】
スポット溶接の残留応力の解析自体も、打点、互いの板厚及び材質、溶接開始時の互いのセット状態等を入力として、周知のコンピュータソフトウエア、例えば前述のＡＢＡＱＵＳにより可能であり、座屈解析の座標系上での各要素の残留応力が解析される。
【００１５】
これにより、前述のＡＢＡＱＵＳによる座屈固有値としての熱変形解析に際して、その解析過程で求められた熱応力に、前述の双方の座標系が整合している残留応力が合成される。即ち、座屈固有値は、座屈固有値＝臨界座屈荷重／外的荷重で規定され、＞１であるか否かにより、熱座屈発生の可能性の有無が判断される。ここで、臨界座屈荷重は、断面２次モーメントとして解析される。一方、外的荷重は、本来の熱応力に加えてプレス成形及びスポット溶接に起因する残留応力をパラメータとして合成して応力を求め、各要素ごとの座屈固有値を解析する。結果として、苛酷な高温環境となる乾燥炉でのロッカ部１の全域の座屈固有値の分布データが、初期応力及びスポット溶接時に生じる応力の存在を考慮して高信頼度で解析される。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、プレス成型品の熱座屈固有値を解析する際に、プレス成型に際して発生した残留応力も入力条件として解析することにより、一層信頼度の高い耐熱座屈性能の解析が可能となる。請求項２の発明によれば、プレス成型品の拘束点となるスポット溶接に起因する残留応力も入力条件とすることにより、一層高信頼度の解析が可能となる。請求項３の発明によれば、車両の塗装されるプレス成形品の熱座屈も高精度に解析される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるプレス成形品の熱座屈解析方法の手順を説明するブロック図である。
【図２】同解析方法の対象となる自動車のロッカ部を説明する図であり、同図Ａは側面面図、同図Ｂは断面図である。
【図３】同解析方法の残留応力解析用と座屈解析用の座標系の関係を例示する図である。
【符号の説明】
１  ロッカ部
１３，１４  フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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