(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、
前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記工業規格の許容範囲内の限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定することを特徴とする材料データの同定方法。
【請求項２】
プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、
前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記材料の品質ばらつきの分布から算出した限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定することを特徴とする材料データの同定方法。
【請求項３】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記限界値をμ±ｋσとすることを特徴とする請求項２に記載の材料データの同定方法。
【請求項４】
プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、
前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが、工業規格の許容範囲内の第１の限界値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した第２の限界値のいずれか厳格な値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定することを特徴とする材料データの同定方法。
【請求項５】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の限界値をμ±ｋσとすることを特徴とする請求項４に記載の材料データの同定方法。
【請求項６】
前記指標値が前記材料の伸びであり、
当該伸びが前記限界値として下限値に一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を前記第２の応力−歪み曲線に変換することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項７】
前記指標値が、前記伸びに加えて前記材料の降伏強さ又は引張り強さであり、
当該伸びが前記限界値として下限値に一致するとともに、前記降伏強さ又は引張り強さが前記限界値として上限値に一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を前記第２の応力−歪み曲線に変換することを特徴とする請求項６に記載の材料データの同定方法。
【請求項８】
前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、
複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項９】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップと
を含むことを特徴とする材料データの同定方法。
【請求項１０】
前記第１のステップの後、前記第２のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の材料データの同定方法。
【請求項１１】
前記第２のステップの後、前記第３のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の材料データの同定方法。
【請求項１２】
プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップと
を含むことを特徴とする材料データの同定方法。
【請求項１３】
前記第１のステップの後、前記第２のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の材料データの同定方法。
【請求項１４】
前記第２のステップの後、前記第３のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の材料データの同定方法。
【請求項１５】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記下限値をμ−ｋσ、前記上限値をμ＋ｋσとすることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項１６】
プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、工業規格の許容範囲内の伸びの下限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値のうち、いずれか大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップと
を含むことを特徴とする材料データの同定方法。
【請求項１７】
前記第１のステップの後、前記第２のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の上限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の上限値のうち、いずれか小さい値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の材料データの同定方法。
【請求項１８】
前記第２のステップの後、前記第３のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の上限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の上限値のうち、いずれか小さい値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の材料データの同定方法。
【請求項１９】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の下限値をμ−ｋσ、前記第２の上限値をμ＋ｋσとすることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項２０】
前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、
複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とすることを特徴とする請求項９〜１９のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項２１】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、
前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、
前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標値である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記工業規格の許容範囲内の限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、
前記第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定し、当該材料パラメータを用いて前記材料の成形の可否を予測評価する手段と
を含むことを特徴とする成形性予測評価システム。
【請求項２２】
プレス成形に供される材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、
前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、
前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標値である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記材料の品質ばらつきの分布から算出した限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、
前記第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定し、当該材料パラメータを用いて前記材料の成形の可否を予測評価する手段と
を含むことを特徴とする成形性予測評価システム。
【請求項２３】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記限界値をμ±ｋσとすることを特徴とする請求項２２に記載の成形性予測評価システム。
【請求項２４】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、
前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、
前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標値である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記工業規格の許容範囲内の第１の限界値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した第２の限界値のうち、いずれか厳格な値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、
前記第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定し、当該材料パラメータを用いて前記材料の成形の可否を予測評価する手段と
を含むことを特徴とする成形性予測評価システム。
【請求項２５】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の限界値をμ±ｋσとすることを特徴とする請求項２４に記載の成形性予測評価システム。
【請求項２６】
前記複数の指標値が、前記材料の伸びであり、前記限界値として下限値となることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の成形性予測評価システム。
【請求項２７】
前記複数の指標値が、前記材料の伸びに加え、前記材料の降伏強さ及び引張り強さであり、
前記降伏強さ及び引張り強さのうちの少なくとも１つが前記限界値として上限値となることを特徴とする請求項２６に記載の成形性予測評価システム。
【請求項２８】
前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させることを特徴とする請求項２１〜２７のいずれか１項に記載の成形性予測評価システム。
【請求項２９】
前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、前記複数の指標を有する代表材を選定する手段を含み、
前記代表材を選定する手段は、複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とすることを特徴とする請求項２１〜２８のいずれか１項に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３０】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する手段と、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段と、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する手段と
を含むことを特徴とする成形性予測評価システム。
【請求項３１】
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する手段を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３２】
前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３３】
プレス成形に供される材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する手段と、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段と、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する手段と
を含むことを特徴とする成形性予測評価システム。
【請求項３４】
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する手段を更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３５】
前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させることを特徴とする請求項３３又は３４に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３６】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記下限値をμ−ｋσ、前記上限値をμ＋ｋσとすることを特徴とする請求項３３〜３５のいずれか１項に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３７】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する手段と、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの第２の下限値のうち、いずれか大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段と、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する手段と
を含むことを特徴とする成形性予測評価システム。
【請求項３８】
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第１の上限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの第２の上限値のうち、いずれか小さい値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する手段を更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の成形性予測評価システム。
【請求項３９】
前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させることを特徴とする請求項３７又は３８に記載の成形性予測評価システム。
【請求項４０】
前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の下限値をμ−ｋσ、前記第２の上限値をμ＋ｋσとすることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の成形性予測評価システム。
【請求項４１】
前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、
複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とすることを特徴とする請求項３０〜４０のいずれか１項に記載の成形性予測評価システム。
【請求項４２】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項４３】
プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項４４】
プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、
前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、工業規格の許容範囲内の伸びの下限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値のうち、いずれか大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、
得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項４５】
請求項４２〜４４のいずれか１項に記載のプログラムを記録したことを特徴とする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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されている場合に、材料の成形の可否を予測評価する方法、材料データの提供方法、材料データの同定方法、成形性予測評価システム、記録媒体、及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用鋼板などの加工用金属板の多くは、工業規格に基づいた商取引がなされている。工業規格は材料種類ごとに降伏強さ、引張強さ、伸び、更に場合によってはｒ値、穴広げ率、板厚の許容範囲を規定している。プレス成形などの塑性加工を施して用いる場合、これらの特性値を参考に適切な材料種類を選択するが、目的とする製品への加工の成否は降伏強さ、引張強さ、伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚から、直接且つ定量的に推定できるものではない。製品形状、工程、金型、加工条件などにも影響されるため、これらを総合的に検討し最適条件を見極める必要がある。
【０００３】
そのため、有限要素法（ＦＥＭ）を用いたプレス成形性の予測評価を行い、実際のプレス加工時に安定して生産が行えるように材料が選定され、加工条件などが最適化される。
【０００４】
降伏強さ、引張強さ、伸び、ｒ値、穴広げ率は比較的簡単な機械試験により得られる割には、材料の成形性の優劣を判断する上で参考となる指標であるため、各材料種類の許容範囲はこれらで規定されることが多い。しかしながら、これらの特性値は成形シミュレーション用の材料条件として直接入力されるものではない。材料の変形挙動は降伏強さ、引張強さ、伸び、穴広げ率とは異なる別の材料パラメータを用いて表している。
【０００５】
具体的には、材料の塑性異方性は異方性降伏関数で、加工硬化特性は加工硬化曲線でそれぞれ表現される。これらにはフィッティングにより決定される材料パラメータが含まれており、材料による変形挙動の違いはこの材料パラメータの値として表される。例えば、加工硬化特性は引張試験により得られた応力−歪み曲線で知ることができるが、成形シミュレーションにおいては、これをいわゆるSwiftの式、
σ＝ｃ（ε0＋εp）n
を用いて近似し、表現することが多い。この場合、材料による加工効果挙動の違いは材料パラメータｃ，ε0，ｎの値として表現される。
【０００６】
従来では、この材料パラメータをその材料種類のなかの代表的な特性値をもつ材料から得ており、当該材料種類の成形性はこの代表的な特性値に対応する材料パラメータを用いた成形シミュレーションで予測評価していた。「代表的な特性値」とは確率的には平均値に近いものになりがちである。即ち、ある材料種類の成形可否はその許容範囲内の（平均値近傍の）ある代表値に基づき判定されているのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
大量生産による低価格化を成り立たせるため、現状の工業規格に基づく商取引では特性値が許容範囲内にあればそれを出荷しても問題ないことが前提とされている。従って、成形性を予測評価しておく段階で材料パラメータとして平均値近傍の材料に基づく値を利用すると、実際に加工に供される材料が予測評価時の材料と同等以上の成形性を示すとは限らないため、事前評価段階で予測していなかった不具合が実際の加工時に発生する危険性を伴う。
【０００８】
これを防ぐためには、その規格許容範囲内で最も成形性に劣る特性を有する材料で事前評価しておけばよい。ところが、最も成形性に劣る特性の材料を狙って製造するのは容易ではない。最も成形性に劣る材料とは伸び、ｒ値、穴広げ率が下限で、降伏強さや引張強さが上限となる材料であると考えられるが、これらの特性値の１つ以上が狙った限界値の通りになるように製造条件を制御するのは現実的には不可能に近いという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されている場合に、規格許容範囲内での材料のばらつきに対して安定して成形が可能であるか否かを正確に予測評価でき、事前に必要な対策を講じることで、実際の生産が開始された後の成形不具合を回避し、信頼性の高いプレス成形を容易且つ確実に実行することを可能とする成形性予測評価方法、材料データの提供方法、材料データの同定方法、成形性予測評価システム、記録媒体、及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明の材料データの同定方法は、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記工業規格の許容範囲内の限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定する。
本発明の材料データの同定方法は、プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記材料の品質ばらつきの分布から算出した限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定する。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記限界値をμ±ｋσとする。
本発明の材料データの同定方法は、プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが、工業規格の許容範囲内の第１の限界値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した第２の限界値のいずれか厳格な値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定する。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の限界値をμ±ｋσとする。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記指標値が前記材料の伸びであり、当該伸びが前記限界値として下限値に一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を前記第２の応力−歪み曲線に変換する。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記指標値が、前記伸びに加えて前記材料の降伏強さ又は引張り強さであり、当該伸びが前記限界値として下限値に一致するとともに、前記降伏強さ又は引張り強さが前記限界値として上限値に一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を前記第２の応力−歪み曲線に変換する。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とする。
本発明の材料データの同定方法は、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップとを含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第１のステップの後、前記第２のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第２のステップの後、前記第３のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含む。
本発明の材料データの同定方法は、プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップとを含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第１のステップの後、前記第２のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第２のステップの後、前記第３のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記下限値をμ−ｋσ、前記上限値をμ＋ｋσとする。
本発明の材料データの同定方法は、プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、工業規格の許容範囲内の伸びの下限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値のうち、いずれか大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップとを含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第１のステップの後、前記第２のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の上限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の上限値のうち、いずれか小さい値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第２のステップの後、前記第３のステップの前に、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の上限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の上限値のうち、いずれか小さい値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する第４のステップを更に含む。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の下限値をμ−ｋσ、前記第２の上限値をμ＋ｋσとする。
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とする。
本発明の成形性予測評価システムは、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標値である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記工業規格の許容範囲内の限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、前記第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定し、当該材料パラメータを用いて前記材料の成形の可否を予測評価する手段とを含む。
本発明の成形性予測評価システムは、プレス成形に供される材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標値である降伏強さ、引張り強さ及び伸びのうち、少なくとも１つが前記材料の品質ばらつきの分布から算出した限界値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、前記第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定し、当該材料パラメータを用いて前記材料の成形の可否を予測評価する手段とを含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記限界値をμ±ｋσとする。
本発明の成形性予測評価システムは、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、前記材料の引張試験により得られた第１の応力−歪み曲線を用いて、前記材料の成形の可否を決定するための要素である複数の指標値のうち、少なくとも１つが前記工業規格の許容範囲内の第１の限界値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した第２の限界値のうち、いずれか厳格な値と一致するように、前記第１の応力−歪み曲線を圧縮及び拡大して第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、前記第２の応力−歪み曲線の曲線に基づいて材料パラメータを同定し、当該材料パラメータを用いて前記材料の成形の可否を予測評価する手段とを含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の限界値をμ±ｋσとする。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記複数の指標値が、前記材料の伸びであり、前記限界値として下限値となる。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記複数の指標値が、前記材料の伸びに加え、前記材料の降伏強さ及び引張り強さであり、前記降伏強さ及び引張り強さのうちの少なくとも１つが前記限界値として上限値となる。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させる。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、前記複数の指標を有する代表材を選定する手段を含み、前記代表材を選定する手段は、複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とする。
本発明の成形性予測評価システムは、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する手段と、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段と、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する手段とを含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する手段を更に含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させる。
本発明の成形性予測評価システムは、プレス成形に供される材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する手段と、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段と、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する手段とを含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する手段を更に含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させる。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記下限値をμ−ｋσ、前記上限値をμ＋ｋσとする。
本発明の成形性予測評価システムは、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の成形の可否を予測評価するシステムであって、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する手段と、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの第２の下限値のうち、いずれか大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段と、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する手段とを含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称応力方向にｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第１の上限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの第２の上限値のうち、いずれか小さい値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。）する手段を更に含む。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記材料の成形可否の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させる。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記分布が正規分布であり、前記品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、前記第２の下限値をμ−ｋσ、前記第２の上限値をμ＋ｋσとする。
本発明の成形性予測評価システムの一態様では、前記材料の引張試験に供された前記材料のうちから代表材を選定するに際して、複数の前記指標をそれぞれ所定の基準値を用いて規格化してこれらをベクトル化し、規格化された前記指標の値が異なる複数の材料の平均ベクトルを算出し、複数の規格化された前記指標が張るベクトル空間において前記平均ベクトルとの距離が最も近いベクトルで表される材料を前記代表材とする。
本発明のプログラムは、プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されており、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのものである。
本発明のプログラムは、プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのものである。
本発明のプログラムは、プレス成形に供される材料の材料パラメータを同定するに際して、前記材料の引張試験により得られた公称応力−公称歪み曲線を、公称歪み値から弾性歪み値を減算することにより、公称応力−公称塑性歪み曲線に変換する第１のステップと、前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、工業規格の許容範囲内の伸びの下限値又は前記材料の品質ばらつきの分布から算出した伸びの下限値のうち、いずれか大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第２のステップと、得られた曲線の一様伸び以下の範囲のデータを真応力−真塑性歪み曲線に変換し、必要な材料パラメータを所定のフィッティングにより算出する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのものである。
本発明の記録媒体は、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なものである。
【００８２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を鋼板の成形に適用した具体的な実施形態について説明する。なお、本発明の対象は鋼板の成形に限定されるものではなく、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金などの金属板や、材料の種類や厚みの異なる金属板を溶接などの方法で接続して得られる金属板（テーラードブランク）の成形等に適用しても好適である。
【００８３】
−本発明の原理的説明−
初めに、本発明の主要原理について説明する。
【００８４】
プレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されている場合に、材料の伸び、穴広げ率は、一般に延性を表現する特性と考えられ、これが小さいほど、加工中の破断が生じ易い。ｒ値は深絞り性を表す特性であり、これが小さいほど、破断、若しくは、しわが生じ易い。また、板厚が小さいほど、破断、若しくは、しわやスプリングバックによる形状不良が発生し易い。従って、前記工業規格にてこれらの許容範囲が定められているときは、当該許容範囲内の限界値として下限値を用いることで、安全性の評価を行うことができる。
【００８５】
他方、材料の降伏強さや引張強さが高いと、しわやスプリングバックによる形状不良が発生し易いことが知られている。従って、前記工業規格にてこれらの許容範囲が定められているときは、当該許容範囲内の限界値として上限値を用いることで、安全性の評価を行うことができる。
【００８６】
以上のことから、伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚は前記許容範囲の下限値、降伏強さ、引張り強さは前記許容範囲の上限値となるような総合特性を有した材料パラメータが最も安全側の評価を与える。
【００８７】
現在、一般に用いられている成形シミュレーション用ソフトではｒ値、板厚は、直接、その値を入力する。穴広げ率は有限要素計算に直接必要ではなく、シミュレーション結果をもとに破断判定を行うときに用いる。他方、伸び、降伏強さ、引張り強さは一般には材料パラメータとして直接入力するわけではない。これらの替わりに、材料の真応力−真塑性歪みの関係を表す材料パラメータを入力する。
【００８８】
具体的には、前述のSwiftの式の材料パラメータｃ，ε0，ｎを用いられることが多い。
σ＝ｃ（ε0＋εp）n
ここで、σとεpはそれぞれ真応力と真塑性歪みに対応するものである。あるいは、有限要素法ソフトウェアによっては真応力−真塑性歪み曲線を近似する折れ線を入力するものもある。この場合、加工硬化率が高い領域ほど短い折れ線を用いたほうが近似の精度が高い。いずれにせよ、真応力−真塑性歪み曲線にフィッティングして求めるので、成形性が下限となる材料の真応力−真塑性歪み曲線を知る必要がある。
【００８９】
上述の場合、工業規格を利用する替わりに、材料の品質ばらつきの分布から伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚としては下限値、降伏強さ、引張り強さとしては上限値を算出するようにしても良い。具体的には、前記分布として正規分布を用い、品質ばらつきの平均値をμ、標準偏差をσ、ｋを０以上の実数として、下限値をμ−ｋσ、上限値をμ＋ｋσすることが好適である。このようにして、実際に起こり得る状況に限定した安全予測を行うようにする。
【００９０】
また、工業規格と材料の品質ばらつきの分布とを併用しても良い。この場合、先ず工業規格の許容範囲内における伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚を第１の下限値とし、降伏強さ、引張り強さを第１の上限値とする。他方、材料の品質ばらつきの分布から算出した伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚を第２の下限値とし、降伏強さ、引張り強さを第２の上限値とする。そして、限界値として厳格な値、即ち下限値としては第１の下限値と第２の下限値のうち大きい方の値を、上限値としては第１の上限値と第２の上限値のうち小さい方の値を採用する。これにより、より正確で安全な成形の可否の基準を得ることが可能となる。
【００９１】
−具体的な諸実施例−
以下、本発明の具体的な諸実施例として、成形性予測評価システムを用いた評価方法を示す。
【００９２】
（実施例１）
上述のような真応力−真塑性歪み曲線を有する材料を確保し、実験を行うのは困難であるため、シミュレーションで推定することが必要である。この推定方法の具体的なアルゴリズムを図１に示す。この場合、▲１▼公称応力−公称塑性歪みの状態で変換するため、降伏強さ、引張り強さ、伸びが所定の条件を満足しているか否かの確認が容易であり、▲２▼塑性歪みと応力とを独立に取り扱えるため変換則の決定が簡単である、という利点がある。
【００９３】
図２は、表１に示す工業規格の各種鋼板のうち、ＪＳＣ２７０Ｅという種類の材料として取引された鋼板を引張り試験に供して得られた公称応力−公称歪み曲線を示す特性図である。この材料の特性は表２に示す通りである。
【００９４】
【表１】
0004109495.tif 000002
【００９５】
【表２】
0004109495.tif 000003
【００９６】
ここで、本例のように指標が多変数である場合には、前記引張り試験に供された鋼板のうちから最適な代表材を選定するため、以下のような手法を用いることが好適である。
【００９７】
図３に示すように、例えば本例のように指標が、降伏強さ、引張り強さ、伸び、ｒ値（ｒ０，ｒ４５，ｒ９０）などである場合、先ず当該システムの手段１１により、鋼材ごとにこれら指標の生データを取得する（ステップ１１）。続いて、図４に示すように、手段１２により、各指標をそれぞれ所定の基準値、例えば各指標のそれぞれの平均値を用いて規格化した後、鋼材（の材質）ごとに規格化したこれら指標をベクトル化し（図４では図示の都合上、指標として降伏強さと引張り強さのみを示す。ここでは便宜上、規格化していない指標値を示している。）、鋼材ごとの平均値μ、標準偏差σを算出する（ステップ１２）。そして、手段１３により、規格化したこれら指標が張るベクトル空間において、平均値との距離が最も近いベクトルで表される鋼材を代表材として選定する（ステップ１３）。この選定法により、簡易且つ正確に所望の代表材の指標を得ることができる。
【００９８】
鋼材の前記工業規格によると、ＪＳＣ２７０Ｅのｒ値の下限は１．４であり、板厚の下限値は０．７１ｍｍである。これらは直接、成形シミュレーションに入力する材料パラメータである。一方、伸びの下限値は４３％であり、降伏強さの上限値は１９５ＭＰａであるが、これらは、加工硬化曲線を示す材料パラメータとして入力される。
【００９９】
そこで、本発明に従って以下のようにして成形性下限材の材料パラメータを推定する。
なお、以下の例では、指標として伸び及び降伏強さを例示するが、上記のように指標には伸び及び降伏強さ以外に引張り強さ等があり、この引張り強さは、降伏強さに代えて、変換の際に合わせこむ値として用いることができる。図２には、ｓuを与える公称伸び値である均一伸び（一様伸び）を指標として規定する工業規格が示されている。なお公知のように、伸びには均一伸びと全伸びとがある。
先ず、図１のステップ１において、当該システムの手段１により、公称応力−公称歪み曲線を公称応力−公称塑性歪み曲線（第１の応力−歪み曲線）に変換する。具体的には、図５に示すように、公称歪みから弾性歪みを除去した残りが公称塑性歪みである。
【０１００】
次に、ステップ２において、手段２により、鋼材の伸びが下限値に一致するように、公称応力−公称塑性歪み曲線を水平方向に圧縮（ａ倍（但し、前記材料の伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。））する。具体的には、図５に示すように、４３／５２．５倍する。
【０１０１】
次に、ステップ３において、手段３により、鋼材の降伏強さが上限に一致するよう、上述のように水平方向に圧縮した公称応力−公称塑性歪み曲線を垂直方向に拡大（ｋ倍（但し、前記材料の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの上限値をｓyuとすると、ｋ＝ｓyu／ｓyである。））する。具体的には、図５に示すように、１９５／１３５倍する。
【０１０２】
そして、ステップ４において、手段４により、このようにして得られた公称応力−公称塑性歪み曲線（第２の応力−歪み曲線）を真応力−真塑性歪み曲線に変換する。
【０１０３】
更に、図６に示すように、ステップ５において、手段５により、成形シミュレーションで用いる関数にフィッティングして材料パラメータを決定する。その結果として得られた材料パラメータの値を、もととなるデータから求めた材料パラメータの値と共に表２で比較する。表２では、指標である降伏強さ、引張り強さ、伸び、ｒ値及び板厚（ｔ）と、材料パラメータであるｃ，ε0，ｎとを併記しており、これらが材料データとなる。
【０１０４】
ここで、もとの材料試験データから求めた材料パラメータ（代表材）と、推定された下限値を満たす材料パラメータ（下限材）とを用いて、成形シミュレーションを行った実験について述べる。
【０１０５】
代表材の結果を図７に、下限材の結果を図８にそれぞれ示す。代表材の材料パラメータでは、プレス成形時の破断の危険性が高いFailure領域は見られない。他方、下限材の材料パラメータでは、２箇所にFailure領域が現れた。このことから、規格の許容範囲内であっても下限データに近ければ破断の危険性が高いことがわかる。この種類の材料で安定して生産するには、上記の破断の危険性を回避するような製品形状に修正することが望ましい。あるいは、材料の種類を変更し、下限材が来ても破断が生じない材料を用いる必要がある。
【０１０６】
以上のように、実施例１によれば、規格許容範囲内での材料のばらつきに対して安定して成形が可能であるか否かを予測評価でき、事前に必要な対策を講じることで、実際の生産が開始された後の成形不具合を回避することが容易となる。
【０１０７】
（実施例２）
実施例２では、工業規格を用いる替わりに、品質ばらつきの分布から各指標の下限値や上限値を算出する。
具体的には、先ず実施例１と同様に、図３のステップ１１〜１３により、前記引張り試験に供された鋼板のうちから最適な代表材を選定する。そして、鋼材の品質ばらつきについて図９のような正規分布を仮定し、伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚については下限値としてμ−３σを、降伏強さ、引張り強さについては上限値としてμ＋３σをそれぞれ採用する。例えば、図９の例（ＪＳＣ２７０Ｆ）のように指標が降伏強さであれば上限値をμ＋３σ＝１５７．３ＭＰａとする。
【０１０８】
しかる後、図１のステップ１〜５により、鋼材の成形の可否を判断する。
【０１０９】
以上のように、実施例２によれば、品質ばらつきに正規分布を仮定することにより、安定して成形が可能であるか否かを予測評価でき、事前に必要な対策を講じることで、実際の生産が開始された後の成形不具合を回避することが容易となる。
【０１１０】
（実施例３）
実施例３では、工業規格に加えて、品質ばらつきの分布を併せて考慮し、各指標の下限値や上限値を算出する。
具体的には、先ず実施例１と同様に、図３のステップ１１〜１３により、前記引張り試験に供された鋼板のうちから最適な代表材を選定する。続いて、表１に示すような工業規格を利用して伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚については下限値（第１の下限値）を、降伏強さ、引張り強さについては上限値（第１の上限値）を用いる。これに加えて、鋼材の品質ばらつきについて図１０のような正規分布を仮定し、伸び、ｒ値、穴広げ率、板厚については下限値（第２の下限値）としてμ−３σを、降伏強さ、引張り強さについては上限値（第２の上限値）としてμ＋３σをそれぞれ採用する。
【０１１１】
そして、限界値として厳格な方の値、即ち下限値については第１の下限値とと第２の下限値とで大きい値、上限値については第１の上限値と第２の上限値とで小さい値を採用する。図１０の例（ＪＳＣ２７０Ｆ）のように指標が降伏強さであれば、第１の上限値が１７５ＭＰａ、第２の上限値が１５７．３ＭＰａであることから、より小さい第２の上限値を採用する。
【０１１２】
しかる後、図１のステップ１〜５により、鋼材の成形の可否を判断する。
【０１１３】
以上のように、実施例３によれば、工業規格と品質ばらつきの正規分布とを併用し、より安定して成形が可能であるか否かを予測評価でき、事前に必要な対策を講じることで、実際の生産が開始された後の成形不具合を回避することが容易となる。
【０１１４】
なお、本発明による評価システムを構成する各機構、及び図１や図３に示した本発明による評価方法を構成する各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなど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。このプログラム及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録媒体は本発明の実施形態に含まれる。
【０１１５】
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、上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（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。
【０１１６】
また、コンピュータが供給されたプログラムを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だけでなく、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）ある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や、供給されたプログラムの処理の全てある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も、かかるプログラムは本発明の実施形態に含まれる。
【０１１７】
例えば、図１１は、一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図１１において、１２００はコンピュータＰＣである。ＰＣ１２００は、ＣＰＵ１２０１を備え、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、あるい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し、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。
【０１１８】
上記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、本実施形態の手段１〜５等の各手段の機能や、ステップ１〜５等の手順が実現される。
【０１１９】
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、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。
【０１２０】
１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）で、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、ブートプログラム（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）、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、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。
【０１２１】
１２０８はネットワークインタフエースカード（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。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、材料のプレス成形における可否を判断するに際して、最も加工性に劣る限界値となる材料パラメータを推定し、これを用いて成形性の予測評価を行うことにより、規格許容範囲内での材料のばらつきに対して安定して成形が可能であるか否かを正確に予測評価でき、事前に必要な対策を講じることで、実際の生産が開始された後の成形不具合を回避し、信頼性の高いプレス成形を容易且つ確実に実行することが可能となる。
【０１２３】
具体的には、主にプレス成形に供される材料が所定の工業規格に従って指定されている場合を想定しているが、当該工業規格を参酌しない場合でも、充分に信頼性の高い成形可否の判断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形性予測評価方法の具体的なアルゴリズムを示すフロー図である。
【図２】鋼板を引張り試験に供して得られた公称応力−公称歪み曲線を示す特性図である。
【図３】引張り試験に供された鋼板のうちから最適な代表材を選定する方法を示すフロー図である。
【図４】降伏強さと引張り強さを例として、各指標をベクトル化した様子を示すベクトル空間図である。
【図５】公称応力−公称塑性歪み曲線を示す特性図である。
【図６】成形シミュレーションに供される鋼板の真応力−真塑性歪み曲線を示す特性図である。
【図７】成形シミュレーションの実験において、代表材の材料パラメータについての結果を示す特性図である。
【図８】成形シミュレーションの実験において、下限材の材料パラメータについての結果を示す特性図である。
【図９】実施例２において、品質ばらつきの正規分布を示す特性図である。
【図１０】実施例３において、品質ばらつきの正規分布を示す特性図である。
【図１１】一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。
【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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