有限要素解析を基礎とする板成形最適工程設計のためのエキスパ-トシステムの開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550081
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 仲町 英治 大阪大学, 工学部, 助教授 (60099893)
• キーワード: 板成形 / CAE / 最適工程設計 / エキスパ-トシステム / 板膜理論 / 有限要素法 / 弾塑性 / 面内異方性

研究概要

板成形CAEシステムの構築を目的とし、32ビットワ-クステ-ションを購入し、短時間の計算時間で板成形全過程を解析できる有限要素解析プログラムを完成させた。本板成形シミュレ-ション手法は、微小増分板膜理論に基づく弾塑性有限要素法および有限増分板膜理論に基づく剛-粘塑性有限要素法の両者の利点を採用した計算アルゴリズムを構築し(初期推定値を弾塑性解析より得る手法)、さらに曲げの影響を考慮した近似理論も導入することで板の成形不安定を予測できることを確認した。生産工程設計に利用できる板成形シミュレ-ションを目標とするため、自動車産業界で利用されているCADシステムからIGES標準出力デ-タを工具の幾何学形状モデル化に利用するプリプロセスを作成した。また、変形、ひずみおよび応力に関する出力デ-タのグラフィック表示に関する、ポストプロセスは、新たに導入したMENTAT(標準ソフトウェア)を利用することとした。
板成形の最適工程設計のためには、工具金型形状、絞りビ-ドによる材料流入制御、および摩擦条件を工程因子とし、材料に関しては、加工硬化指数n値、材料異方性r値、降伏応力、および破断強さを材料因子とすることで、各因子をパラメ-タとした最適加工工程を探索する手法を構築する必要がある。本年度は、上述の因子を実験計測、あるいは実際の加工条件から決定して、シミュレ-ション結果が正当なものであることを確認することを目指したが、実験計測が時間的に間に合わず、次年度に繰り越すことにした。
本年度は、剛-粘塑性有限要素法による面外大変形大ひずみ解析、および板成形シミュレ-ション解析結果を日本機械学会論文集および日本塑性加工学会において発表した。

研究成果

• [文献書誌] Y.T.Keum,E.Nakamachi,R.H.Wagoner: "Compatible description of tool surfaces and FEM meshes for analyzing sheet forming operations" Numiform 89,eds.E.G.Thampson et.al. A.A.BLKEMA. 489-496 (1989)
• [文献書誌] 仲町英治,R.H.ワゴナ-: "板成形過程の有限要素シミュレ-ション" 塑性加工春季講演会. 391-394 (1989)
• [文献書誌] 仲町英治,Y.ジャ-マイン,R.H.ワゴナ-: "薄板の剛対パンチによる面外大ひずみ大変形問題の剛-粘塑性有限要素解析" 日本機械学会論文集. 56. 15-161 (1990)
• [文献書誌] 仲町英治,北川浩: "非線形殻理論に基づく板の剛対接触問題の弾塑性有限用度解析" 日本機械学会第67期通常総会講演会. (1990)
• [文献書誌] E.Nakamachi: "Development of FEA of Sheet Forming with Arbitrarily Shaped Tools." Proceedings of 3rd International Conference on Technology of Plasticity. (1990)