塑性加工のための材料モデル,数値シミュレーションおよび最適工程設計

keywords.jpg弾塑性力学,材料モデル,塑性加工,最適工程設計 

吉田 総仁 

FUSAHITO YOSHIDA

division.jpg広島大学 知能化生産工学講座

position.jpg理事

共同研究者 : 日野隆太郎,濱崎洋

研究概要

研究の背景

高張力鋼板やマグネシウム合金板などに代表される高機能難加工材の塑性加工技術の発展のため,材料試験による機械的特性の調査,材料の弾塑性変形挙動を記述する材料モデルとそれを利用した数値シミュレーション技術,成形加工プロセスの数値最適化が求められている.

研究内容

独自開発の試験装置により金属板材の繰返し塑性特性,降伏曲面,成形限界などの取得を行っている.またこれらの機械的特性を正確に表現できる材料モデルを構築し,その材料パラメータを同定するとともに,有限要素解析ソフトウェアへ材料モデルを導入して成形シミュレーションを行っている.さらに成形シミュレーションと数値最適化手法に基づく塑性加工工程の最適設計や,従来のプレス成形とは異なる金型不要の板材局所加熱逐次成形技術の開発にも取り組んでいる.

成果

金属材料の繰返し塑性挙動を忠実に再現できる材料モデル(吉田-上森モデル)を開発し,このモデルを用いた板材成形シミュレーションによって従来は予測が困難であった高張力鋼板成形品のスプリングバックを正確に予測できるようになった.吉田-上森モデルの材料パラメータ同定用ソフトウェアも開発されている.また成形シミュレーションに基づく板材成形工程の最適化により,高張力鋼板成形品のスプリングバックやしわを解消する最適工程設計,材料特性や成形条件のばらつきを考慮した最適工程設計が可能となっている.

実用化に向けて(想定業界・用途、課題、企業への期待など)

自動車車体部品のプレス成形をはじめとする板材成形加工分野に対して,各種材料特性の調査と材料パラメータ同定,スプリングバック・しわ・割れといった成形不具合の予測,これらの不具合を解消する最適工程設計の検討,不良品発生率を最小化する工程設計の検討,多品種少量成形ニーズへの対応などの貢献が考えられる.

本研究の特徴・優位性

開発された材料モデル(吉田-上森モデル)はPAM-STAMP,LS-DYNAをはじめとする世界の主要な成形シミュレーションソフトウェアに採用され,そのスプリングバック予測精度の高さが評価されている.また吉田-上森モデルの材料パラメータを自動的に同定するソフトウェア(MatPara)も販売されている.

detailsubtitle3.jpg

F. Yoshida & T. Uemori: International Journal of Plasticity, 18 (2002), 661-686.

お問い合わせ