2012 Fiscal Year Annual Research Report
材料・力学メタモデル構築によるスプリングバック補正プレス金型の最適設計
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24360056
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
吉田 総仁 広島大学, 工学研究院, 教授 (50016797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日野 隆太郎 広島大学, 工学研究院, 准教授 (10283160)
濱崎 洋 広島大学, 工学研究院, 助教 (30437579)
上森 武 近畿大学, 工学部, 准教授 (70335701)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 板材成形 / スプリングバック / プレス金型 / メタモデル / 最適設計 |
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| Research Abstract |
自動車業界では近年,車体の衝突安全性と軽量化の観点から超高張力鋼板やアルミニウム板が多く使われるようになってきたことに伴い,プレス成形後に発生する10数mmにも及ぶ大きなスプリングバック(金型から成形品を取出したときに発生する弾性回復で,その大きさは金属板材の強度に比例し,ヤング率に反比例する)に悩まされている.本研究では,CAE(FEMシミュレーション)によって,スプリングバック後のパネル形状が目標形状に一致する最適金型設計を行うシステム(ソフト)の構築とその実験検証を目的としている.
本研究の特徴は,スプリングバック解析のためのメタモデル(物理現象を反映させた簡易モデル)を新たに考案し,それを利用することにより,高速で最適化計算ができるようにする点にある.メタモデルは,(1)材料モデル,(2)スプリングバック解析モデル(力学モデル)の二種類のものより成る,材料モデルは古典的な等方硬化モデルの枠組みを使い,同時に降伏曲面内でも塑性変形を許容してバウシンガー効果を表現する簡易モデルである.このようなモデルを使うことで,内部状態変数の数が減り,負荷・除荷の厳密な判別が不必要となるため計算時間を大幅に短縮できる.
本年度では,材料モデルについては簡易解析に使える2パラメータモデルのプロトタイプが考案された.高張力鋼板を用いた材料試験(引張り試験および繰返し引張り圧縮試験)を実施し,そのときの応力―ひずみ応答の実験結果とモデル計算結果を比較することにより,その精度および特性の検証が行われた.また,金型の高剛性・軽量化を目指すトポロジー最適化の枠組みを構築し,いくつかの金型について検討した結果,従来の経験的設計のものより性能が上回る金型形状を決定できることがわかった.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
材料モデルについては簡易解析に使える2パラメータモデルのプロトタイプが考案され,その精度および特性の検証が行われた.また,金型の高剛性・軽量化を目指すトポロジー最適化の枠組みを構築し,いくつかの金型について検討した結果,従来の経験的設計のものより性能が上回る金型形状を決定できることがわかった.以上のように,材料メタモデル構築,最適化の双方において順調な研究進展があった.
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| Strategy for Future Research Activity |
材料・力学メタモデル援用簡易解析結果と詳細解析結果を比較・チューニングしながら,最適化に使う簡易解析用目的関数を構築する.また,超高張力鋼板およびアルミニウム板の成形・スプリングバックの実験結果と解析結果を比較し,本システムの妥当性の検証を行う.
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初計画していた金型を用いた実験を予定していたが,シミュレーションが先行した関係で行われず,金型加工の費用が次年度繰越しとなった.これは翌年度に執行予定である.
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Research Products
(15 results)
