(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、
前記鋼板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、
前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み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】
鉄鋼製品に使用される鋼板の材料データを同定するに際して、
前記鋼板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、
前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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つが前記鋼板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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み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】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、
前記鋼板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、
前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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第１の限界値と前記鋼板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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み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】
前記降伏強さ及び引張り強さ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】
前記降伏強さ及び引張り強さが前記限界値として下限値に一致するとともに、前記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６に記載の材料データの同定方法。
【請求項８】
前記指標が、前記降伏強さ、引張り強さ及び伸びに加えて、前記鋼板の板厚及びｒ値であり、
前記降伏強さ、引張り強さ及び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とともに、前記板厚及びｒ値を前記限界値として下限値に一致させることを特徴とする請求項７に記載の材料データの同定方法。
【請求項９】
前記第１のステップの前に、前記複数の指標を有する代表材を選定するステップを更に含み、
前記代表材を選定するステップは、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、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１〜８のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項１０】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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１１】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びを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】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びを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１３】
鉄鋼製品に使用される鋼板の材料データを同定するに際して、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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１４】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅb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１３に記載の材料データの同定方法。
【請求項１５】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記鋼板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４のステップを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の材料データの同定方法。
【請求項１６】
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１３〜１５のいずれか１項に記載の材料データの同定方法。
【請求項１７】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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１８】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの第２の下限値とのうち、大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅb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１７に記載の材料データの同定方法。
【請求項１９】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの第２の下限値とのうち、大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅb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１７に記載の材料データの同定方法。
【請求項２０】
前記第１のステップの前に、前記複数の指標を有する代表材を選定するステップを更に含み、
前記代表材を選定するステップは、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、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１０〜１９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】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、
前記鋼板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、
前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、
前記第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する手段と
を含むことを特徴とする強度予測評価システム。
【請求項２２】
鉄鋼製品に使用される鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、
前記鋼板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、
前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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つが前記鋼板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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、
前記第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する手段と
を含むことを特徴とする強度予測評価システム。
【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に記載の強度予測評価システム。
【請求項２４】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、
前記鋼板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、
前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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第１の限界値と前記鋼板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、厳格な値と一致するように、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、
前記第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する手段と
を含むことを特徴とする強度予測評価システム。
【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に記載の強度予測評価システム。
【請求項２６】
前記降伏強さ及び引張り強さ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２１〜２５のいずれか１項に記載の強度予測評価システム。
【請求項２７】
前記降伏強さ及び引張り強さが前記限界値として下限値に一致するとともに、前記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２６に記載の強度予測評価システム。
【請求項２８】
前記指標が、前記降伏強さ、引張り強さ及び伸びに加えて、前記鋼板の板厚及びｒ値であり、
前記降伏強さ、引張り強さ及び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とともに、前記板厚及びｒ値を前記限界値として下限値に一致させることを特徴とする請求項２７に記載の強度予測評価システム。
【請求項２９】
前記実用強度の予測評価を行い、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２１〜２８のいずれか１項に記載の強度予測評価システム。
【請求項３０】
前記複数の指標を有する代表材を選定する手段を更に含み、
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、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２１〜２９のいずれか１項に記載の強度予測評価システム。
【請求項３１】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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強度予測評価システム。
【請求項３２】
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、前記鋼板の破断伸びを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。）する手段を更に含むことを特徴とする請求項３１に記載の強度予測評価システム。
【請求項３３】
鉄鋼製品に使用される鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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強度予測評価システム。
【請求項３４】
前記公称応力−公称塑性歪み曲線を公称塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段を更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の強度予測評価システム。
【請求項３５】
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とすることを特徴とする請求項３３又は３４に記載の強度予測評価システム。
【請求項３６】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの第２の下限値のうち、大きい値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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強度予測評価システム。
【請求項３７】
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、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの第２の下限値のうち、大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段を更に含むことを特徴とする請求項３６に記載の強度予測評価システム。
【請求項３８】
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とすることを特徴とする請求項３６又は３７に記載の強度予測評価システム。
【請求項３９】
前記実用強度の予測評価を行い、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３１〜３８のいずれか１項に記載の強度予測評価システム。
【請求項４０】
前記複数の指標を有する代表材を選定する手段を更に含み、
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、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３１〜３９のいずれか１項に記載の強度予測評価システム。
【請求項４１】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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４２】
鉄鋼製品に使用される鋼板の材料データを同定するに際して、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、
前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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】
請求項４１〜４３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、一部または全体に鉄鋼材料を用いて製造される部品または最終製品に使用される鋼板が例えば所定の工業規格に従って指定されている場合に、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の材料データの同定方法、強度予測評価システム、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。これら金属板から自動車等の所定強度を満足する製品を製造しようとする場合、これらの特性値を参考に強度設計を行い適切な材料種類を選択するが、目的とする製品の強度は降伏強さ、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。製品形状や構造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）を用いた実用強度の予測評価を行い、実際の製品使用時に所定の強度要件を満足するように材料が選定され、製品形状や構造などが最適化される。
【０００４】
降伏強さ、引張強さ、伸びは比較的簡単な機械試験により得られるため、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、これらの特性値は強度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、伸びとは異なる別の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、強度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、当該材料種類の強度はこの代表的な特性値に対応するパラメータを用いた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、強度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強度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結構製品使用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強度特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、最も強度特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。最も強度特性に劣る材料とは降伏強さ、引張強さ及び伸びが下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、鉄鋼製品に使用される鋼板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強度確保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、製品としての強度不足を回避し、信頼性の高い鉄鋼製品を容易且つ確実に得ることを可能とする材料データの同定方法、強度予測評価システム、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、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板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、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する。
【００１２】
本発明の材料データの同定方法は、鉄鋼製品に使用される鋼板の材料データを同定するに際して、前記鋼板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、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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つが前記鋼板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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の材料データの同定方法は、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板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、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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第１の限界値と前記鋼板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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換し、当該第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記降伏強さ及び引張り強さ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。
【００１７】
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記降伏強さ及び引張り強さが前記限界値として下限値に一致するとともに、前記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。
【００１８】
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記指標が、前記降伏強さ、引張り強さ及び伸びに加えて、前記鋼板の板厚及びｒ値であり、前記降伏強さ、引張り強さ及び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とともに、前記板厚及びｒ値を前記限界値として下限値に一致させる。
【００１９】
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第１のステップの前に、前記複数の指標を有する代表材を選定するステップを更に含み、前記代表材を選定するステップは、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、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。
【００２０】
本発明の材料データの同定方法は、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００２１】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びを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４のステップを更に含む。
【００２２】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びを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４のステップを更に含む。
【００２３】
本発明の材料データの同定方法は、鉄鋼製品に使用される鋼板の材料データを同定するに際して、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００２４】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第４のステップを更に含む。
【００２５】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記鋼板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４のステップを更に含む。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明の材料データの同定方法は、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００２８】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの第２の下限値とのうち、大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第４のステップを更に含む。
【００２９】
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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの第２の下限値とのうち、大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する第４のステップを更に含む。
【００３０】
本発明の材料データの同定方法の一態様では、前記第１のステップの前に、前記複数の指標を有する代表材を選定するステップを更に含み、前記代表材を選定するステップは、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、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。
【００３１】
本発明の強度予測評価システムは、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、前記鋼板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、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、前記第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する手段とを含む。
【００３２】
本発明の強度予測評価システムは、鉄鋼製品に使用される鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、前記鋼板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、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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つが前記鋼板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、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、前記第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する手段とを含む。
【００３３】
本発明の強度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。
【００３４】
本発明の強度予測評価システムは、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、前記鋼板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、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の規格上で材料の分類に用いられる特性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第１の限界値と前記鋼板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、厳格な値と一致するように、前記複数の指標を用いて、前記第１の応力−歪み曲線を第２の応力−歪み曲線に変換する手段と、前記第２の応力−歪み曲線に基づいて材料パラメータを同定する手段とを含む。
【００３５】
本発明の強度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。
【００３６】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記降伏強さ及び引張り強さ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。
【００３７】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記降伏強さ及び引張り強さが前記限界値として下限値に一致するとともに、前記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。
【００３８】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記指標が、前記降伏強さ、引張り強さ及び伸びに加えて、前記鋼板の板厚及びｒ値であり、前記降伏強さ、引張り強さ及び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とともに、前記板厚及びｒ値を前記限界値として下限値に一致させる。
【００３９】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記実用強度の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させる。
【００４０】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記複数の指標を有する代表材を選定する手段を更に含み、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、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。
【００４１】
本発明の強度予測評価システムは、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００４２】
本発明の強度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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びを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。）する手段を更に含む。
【００４３】
本発明の強度予測評価システムは、鉄鋼製品に使用される鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００４４】
本発明の強度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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの下限値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段を更に含む。
【００４５】
本発明の強度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とする。
【００４６】
本発明の強度予測評価システムは、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価するシステムであって、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの第２の下限値のうち、大きい値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００４７】
本発明の強度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塑性歪み方向にａ倍（但し、前記鋼板の破断伸びをｅbとし、前記工業規格の許容範囲内の伸びの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した破断伸びの第２の下限値のうち、大きい値をｅb1とすると、ａ＝ｅb1／ｅbである。）する手段を更に含む。
【００４８】
本発明の強度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とする。
【００４９】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記実用強度の予測評価を行い、その結果を製品設計に反映させる。
【００５０】
本発明の強度予測評価システムの一態様では、前記複数の指標を有する代表材を選定する手段を更に含み、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、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。
【００５１】
本発明のプログラムは、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００５２】
本発明のプログラムは、鉄鋼製品に使用される鋼板の材料データを同定するに際して、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００５３】
本発明のプログラムは、鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されており、前記鋼板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応力方向にｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの第１の下限値と前記鋼板の品質ばらつきの分布から算出した引張り強さの第２の下限値とのうち、大きい値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓu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。
【００５４】
本発明の記録媒体は、前記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ものである。
【００８４】
【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。
【００８５】
−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。
【００８６】
鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されている場合に、前記鋼板の降伏強さや引張り強さは材料の変形抵抗を示すが、これが小さいほど構造体として利用されるときの実用強度も当然小さくなる。ここで、鋼板の実用強度とは、鉄鋼材料を素材として製造される部品または最終製品の耐衝突性能などの実用上の強度をいう。
【００８７】
伸びは一般的には鋼材の加工性を示す指標と考えられるが、構造体となったときの崩壊し難さにも影響を及ぼす。一般的に、加工硬化の大きいものほど、伸びが大きい。これは加工硬化が大きいほど、変形の局所化による崩壊に至り難いためである。従って、伸びが限界値として下限値となるような材料特性にてシミュレーションを行うほうが安全側の評価となる。
【００８８】
即ち、降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚は許容範囲の下限値となるような特性を有した材料のパラメータが最も安全側の評価を与える。
【００８９】
現在、一般に用いられている強度シミュレーション用ソフトでは板厚は、直接、その値を入力する。他方、伸び、降伏強さ、引張り強さは一般的には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−真塑性ひずみの関係を表すパラメータを入力する。
【００９０】
具体的には、前述のSwiftの式のパラメータ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を示す。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、実用強度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。
【００９１】
上述の場合、工業規格を利用する替わりに、鋼板の品質ばらつきの分布から降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚として限界値、ここでは下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とする。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。なお、品質ばらつきを可及的に低減する観点から、下限値に加え各種上限値を設定し、各々の上限値をμ＋ｋσとしても好適である。
【００９２】
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降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚を第１の下限値とする一方、鋼板の品質ばらつきの分布から算出した降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚を第２の下限値とする。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の下限値とのうち大き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。なおこの場合でも、品質ばらつきを可及的に低減する観点から、下限値に加え各種上限値を設定しても好適である。この場合、工業規格の許容範囲内における第１の上限値と鋼板の品質ばらつきの分布から算出した第２の上限値（μ＋ｋσ）とのうち小さい方の値を採用する。
【００９３】
−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、強度予測評価システムを用いた評価方法を示す。
【００９４】
（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。
【００９５】
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。
【００９６】
【表１】
0003814226.tif 000002
【００９７】
【表２】
0003814226.tif 000003
【００９８】
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。
【００９９】
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、板厚、ｒ値（ｒ０，ｒ４５，ｒ９０）などである場合、先ず当該システムの手段１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。
【０１００】
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０．７５ｍｍである。これらは直接、強度シミュレーションに入力するパラメータである。一方、伸びの下限値は４３％であり、降伏強さの下限値は１２０ＭＰａ、引張り強さの下限値は２７０ＭＰａであるが、これらは、加工硬化曲線を示すパラメータとして入力される。
【０１０１】
そこで、本発明に従って以下のようにして実用強度下限材のパラメータを推定する。
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（第１の応力−歪み曲線）を公称応力−公称塑性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。
【０１０２】
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、前記鋼板の伸びを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。
【０１０３】
次に、ステップ３において、手段３により、鋼材の降伏強さ及び引張り強さが下限に一致するように、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圧縮（ｋ倍（但し、ｋは公称塑性歪みｅの関数であり、前記鋼板の降伏強さをｓy、前記工業規格の許容範囲内の降伏強さの下限値をｓy1、引張り強さをｓu、前記工業規格の許容範囲内の引張り強さの下限値をｓu1、引張り強さを与える公称塑性歪みをｅuとすると、ｅ＝０のときｋ＝ｓy1／ｓy、ｅ＝ｅuのときｋ＝ｓu1／ｓuである。））する。具体的には、図５に示すように、降伏強さを与える公称塑性歪み値のときには１２０／１３５倍、引張り強さを与える公称塑性歪み値のときには２７０／２９５倍となるような公称塑性歪みの関数ｋを用いるが、ここではそのような関数として、
ｋ＝０．１０１ｅ＋０．８８９
を利用した。
【０１０４】
そして、図６に示すように、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−公称塑性歪み曲線を真応力−真塑性歪み曲線（第２の応力−歪み曲線）に変換する。
【０１０５】
更に、ステップ５において、手段５により、強度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を表２で比較する。
【０１０６】
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）とを用いて行った強度シミュレーションの実験について述べる。
ここでは、図７に示すように、押し治具１を鉄鋼製品２の表面に対して８ｍ／ｓの速度で押圧し、鉄鋼製品２にかかる荷重（ｋＮ）の経時変化と、鉄鋼製品２の吸収エネルギー（Ｊ）の経時変化とを調べた。前者を図８に、後者を図９にそれぞれ示す。図８及び図９の結果から、下限材では代表材に比して製品の曲げ強度が低下することがわかる。
【０１０７】
以上のように、本実施形態によれば、規格許容範囲内での材料のばらつきに対して安定して強度確保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、製品としての強度不足を回避することが容易となる。
【０１０８】
（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１０のような正規分布を仮定し、降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚については下限値としてμ−３σを、諸々の上限値としてμ＋３σをそれぞれ採用する。例えば、図１０の例（ＪＳＣ２７０Ｆ）のように指標が降伏強さであれば下限値をμ−３σ＝１２６．７ＭＰａとする。
【０１０９】
しかる後、図１のステップ１〜５により、鉄鋼製品を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価する。
【０１１０】
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、安定して強度確保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、製品としての強度不足を回避することが容易となる。
【０１１１】
（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降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚について第１の下限値を用いる。これに加えて、鋼材の品質ばらつきについて図１１のような正規分布を仮定し、降伏強さ、引張り強さ、伸び、板厚について第２の下限値としてμ−３σを用いる。
【０１１２】
そして、限界値として厳格な方の値、即ち第１の下限値と第２の下限値とで大きい値を採用する。図１１の例（ＪＳＣ２７０Ｆ）のように指標が降伏強さであれば、第１の下限値が１１０ＭＰａ、第２の下限値が１２６．７ＭＰａであることから、より大きい第２の下限値を採用する。
【０１１３】
なお、品質ばらつきを可及的に低減する観点から、下限値に加え各種上限値を設定しても良い。この場合、工業規格を利用した第１の上限値と、鋼材の品質ばらつきの正規分布を利用した第２の上限値（μ＋３σ）とのうち、厳格な値、即ち小さい方の値を採用する。
【０１１４】
しかる後、図１のステップ１〜５により、鉄鋼製品を素材として用いた部品又は製品の実用強度を予測評価する。
【０１１５】
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、より安定して強度確保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、製品としての強度不足を回避することが容易となる。
【０１１６】
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，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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
例えば、図１２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１２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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば鉄鋼製品に使用される鋼板が所定の工業規格に従って指定されている場合に、最も強度特性に劣る限界値となる材料パラメータを推定し、これを用いて実用強度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強度確保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、製品としての強度不足を回避し、信頼性の高い鉄鋼製品を容易且つ確実に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】強度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】強度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】強度シミュレーションの実験の様子を示す模式図である。
【図８】強度シミュレーションの実験において、鉄鋼製品にかかる荷重の経時変化を示す特性図である。
【図９】強度シミュレーションの実験において、鉄鋼製品の吸収エネルギーの経時変化を示す特性図である。
【図１０】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１１】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１２】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。
【符号の説明】
１  押し治具
２  鉄鋼製品
【図１】
0003814226.tif 000004
【図２】
0003814226.tif 000005
【図３】
0003814226.tif 000006
【図４】
0003814226.tif 000007
【図５】
0003814226.tif 000008
【図６】
0003814226.tif 000009
【図７】
0003814226.tif 000010
【図８】
0003814226.tif 000011
【図９】
0003814226.tif 000012
【図１０】
0003814226.tif 000013
【図１１】
0003814226.tif 000014
【図１２】
0003814226.tif 000015