成形模拟方法、成形模拟装置、程序、存储介质及基于模拟结果的成形方法

摘要

本发明的弹塑性材料的成形模拟方法包括：使用有限元素法，按照所述弹塑性材料的目标形状中的每一个或每多个有限元素，从应力张量计算元素等效节点力矢量的工序；将所计算的按照所述每一个或每多个有限元素的所述元素等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域的范围内进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量的工序。

权利要求

1.一种成形模拟方法，是弹塑性材料的成形模拟方法，其特征在于，包括：使用有限元素法，按照所述弹塑性材料的目标形状中的每一个或每多个有限元素，从应力张量计算元素等效节点力矢量的工序；

将按照所述每一个或每多个有限元素计算的所述元素等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域的范围内进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量的工序；以及基于所计算的所述全部等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域中，将所述全部等效节点力矢量的分量中的弯矩量大的部位确定为弹性变形回复的发生原因部位的工序。

2.如权利要求1所述的成形模拟方法，其特征在于，还包括：

计算整体刚度矩阵的逆矩阵的工序；

将所述全部等效节点力矢量作为外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述全部等效节点力矢量进行乘法运算，来计算所述外力矢量的每个分量对于所述弹塑性材料的确定位置的位移量的贡献度的工序。

3.如权利要求2所述的成形模拟方法，其特征在于，还包括：显示所述外力矢量的每个分量对于所述弹塑性材料的确定位置的位移量的所述贡献度的工序。

4.如权利要求1所述的成形模拟方法，其特征在于，还包括：

计算整体刚度矩阵的逆矩阵的工序；

将所述全部等效节点力矢量作为第1外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第1外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第1位移量的工序；

按照所述每一个或每多个有限元素，将从所述第1外力矢量除去该元素的元素等效节点力矢量后的结果作为第2外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第2外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第2位移量的工序；以及按照所述每一个或每多个有限元素，计算所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量的工序。

5.如权利要求4所述的成形模拟方法，其特征在于，还包括：显示所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量的工序。

6.一种弹塑性材料的成形方法，基于权利要求1记载的模拟方法的结果，成形所述弹塑性材料，该成形方法包括：基于所述模拟方法确定弹性变形回复发生原因部位的工序；

预先在所述弹性变形回复发生原因部位成形压花的工序；以及

以对所述压花施加压缩应力的方式使其塑性变形的工序。

7.如权利要求6所述的弹塑性材料的成形方法，其特征在于，所述压花成形工序中成形的所述压花是2个以上的大致同一尺寸的圆形压花。

8.如权利要求6所述的弹塑性材料的成形方法，其特征在于，所述压花成形工序具有如下工序：使用与设置在模具上的凹部嵌合的高度尺寸不同的多个拆装式的工具来调整压花形状的高度尺寸。

9.一种成形模拟装置，是进行弹塑性材料的成形模拟的成形模拟装置，其特征在于，包括：第1计算部，使用有限元素法，按照所述弹塑性材料的目标形状中的每一个或每多个有限元素，从应力张量计算元素等效节点力矢量；

第2计算部，将按照所述每一个或每多个有限元素计算的所述元素等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域的范围内进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量；

确定部，基于所计算的所述全部等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域中，将所述全部等效节点力矢量的分量中的弯矩量大的部位确定为弹性变形回复的发生原因部位；

第3计算部，计算整体刚度矩阵的逆矩阵；

第4计算部，将所述全部等效节点力矢量作为第1外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第1外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第1位移量；

第5计算部，按照所述每一个或每多个有限元素，将从所述第1外力矢量除去该元素的元素等效节点力矢量后的结果作为第2外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第

2外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第2位移量；以及第6计算部，按照所述每一个或每多个有限元素，计算所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量。

说明书

成形模拟方法、成形模拟装置、程序、存储介质及基于模拟

结果的成形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及成形模拟方法、成形模拟装置、程序、存储介质及模拟结果进行的成形方法。本发明尤其是关于基于对钢板或铝板等金属板、塑料材料或复合材料等的弹塑性材料进行成形时的成形模拟及其结果进行的成形方法。本申请基于2008年9月30日在日本提出的特愿2008-252730号及2008年9月30日在日本提出的特愿2008-253278号主张优先权，并在此援引它们的内容。

背景技术

[0002] 以往，在汽车零件或家庭电气产品中，使用上下一对凹凸模具，大多采用将薄钢板或铝薄板等金属薄板冲压加工成规定形状而得到的零件。近年，为谋求这样的产品的零件的轻量化，流行使用更高强度的材料而使板厚减少。另一方面，冲压成形高强度的材料时，发生材料的弹性变形，产品大多会以与成形下死点处的零件形状不同的形状形成。该弹性变形回复(弹性回复)的量变大时，导致零件精度的降低。为抑制该情况，通常通过变更零件的形状来提高零件刚度，由此降低弹性变形回复量。另外，通常也通过预先考虑弹性变形回复量而修正模具形状。

[0003] 另一方面，由于冲压零件一般具有复杂的形状，所以成形时的形变不一样。因此，对弹性变形回复的发生原因部位进行确定是不简单的。对此，基于对象零件的成形下死点处的应力分布，即对象零件的目标形状，将零件分割成多个区域，使各个区域中的应力依次变化，进行弹性变形回复解析，确定对于弹性变形回复来说支配性的区域的方法如下述专利文献1～3公开的那样。这些专利文献1～3记载的方法都是利用非专利文献1记载的有限元素法的方法。

[0004] 而且，作为对成为弹性变形回复的原因的内部残留应力进行控制的方法，在例如专利文献4～7中公开了：对于特征性的零件形状，预先在确定的部位成形压花或突起形状，并在下一工序中压溃的方法。另外，在专利文献8中公开了：在原材料(毛胚)整个面上成形压花或突起形状，并在下一工序中压溃的方法。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开2007-229724号公报

[0008] 专利文献2：日本特开2008-49389号公报

[0009] 专利文献3：日本特开2008-55476号公报

[0010] 专利文献4：日本特开2006-272413号公报

[0011] 专利文献5：日本特开2007-222906号公报

[0012] 专利文献6：日本特开2008-12570号公报

[0013] 专利文献7：日本特开2008-18442号公报

[0014] 专利文献8：日本特开2006-35245号公报

[0015] 非专利文献

[0016] 非专利文献1：有限元素法手册：鹫津久一郎等编，培风馆(1981)发明内容

[0017] 发明的概要

[0018] 发明所要解决的课题

[0019] 但是，在专利文献1～3中，预先将零件分割成多个区域。而且，需要只以被分割的区域的数量反复进行大规模的联立方程式求解即弹性变形回复计算。因此，对成为弹性变形回复发生的原因的部位进行确定的作业繁杂化。另外，根据分割的方式(大小、分割数)，结果不同。因此，存在很难充分地对成为弹性变形回复发生的原因的部位进行确定的问题。

[0020] 本发明鉴于上述课题而研发的，第1目的是提供成形模拟方法、成形模拟装置、程序以及存储介质，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等的繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，极迅速且可靠地高效确定金属板成形时弹性变形回复的发生部位，有助于正确的成形。

[0021] 另外，专利文献4～7的方法都是，以U字型或帽型截面，沿高度方向或长度方向弯曲的较单纯形状部件的棱角(web)面或凸缘面上成形压花或突起形状，并在下一工序中压溃。而在实际的例如汽车零件等中，一般形状复杂，在棱角面或凸缘面上具有用于与其他零件接合等的设有凹凸形状或开口部。因此，成形时的应力或形变在棱角面内或凸缘面内不一样，且复杂地分布。由此，在专利文献4～7的方法中，在赋予压花的部位，存在不能得到效果或使弹性变形回复增大的问题。

[0022] 另外，在专利文献8的方法中，由于在毛胚整个面上赋予压花，所以存在用于压溃的成形力增大的问题。而且，通过压溃压花，发生压缩应力，还存在其成为驱动力使弹性变形回复增大的问题。

[0023] 另外，在组合专利文献4～7的方法和专利文献1记载的方法的情况下，不能够充分抑制形状复杂的冲压零件的冲压加工时的弹性变形回复。

[0024] 本发明鉴于上述课题而研发的，第2目的是提供成形方法，对于形状复杂的冲压零件，能够高效确定冲压成形时的成为弹性变形回复的发生的原因的部位，通过抑制由该部位引起的弹性变形回复，使尺寸精度优良。

[0025] 用于解决课题的手段

[0026] 为实现上述目的，本发明采用以下的手段。

[0027] (1)本发明的弹塑性材料的成形模拟方法包括：使用有限元素法，按照所述弹塑性材料的目标形状中的每一个或每多个有限元素，从应力张量计算元素等效节点力矢量的工序；以及将按照所述每一个或每多个有限元素计算的所述元素等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域的范围内进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量的工序。

[0028] (2)所述(1)记载的成形模拟方法还包括：基于所计算的所述全部等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域中，将所述等效节点力矢量大的部位确定为弹性变形回复的发生原因部位的工序。

[0029] (3)所述(1)记载的成形模拟方法还包括：计算整体刚度矩阵的逆矩阵的工序；将所述全部等效节点力矢量作为外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述全部等效节点力矢量进行乘法运算，来计算对于所述弹塑性材料的确定位置的位移量的、按照所述外力矢量的每个分量的贡献度的工序。

[0030] (4)所述(3)记载的模拟方法还包括：显示对于所述弹塑性材料的确定位置的位移量的、按照所述外力矢量的每个分量的所述贡献度的工序。

[0031] (5)所述(1)记载的成形模拟方法还包括：计算整体刚度矩阵的逆矩阵的工序；将所述全部等效节点力矢量作为第1外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第1外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第1位移量的工序；按照所述每一个或每多个有限元素，将从所述第1外力矢量除去该元素的元素等效节点力矢量后的结果作为第2外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第2外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第2位移量的工序；以及按照所述每一个或每多个有限元素，计算所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量的工序。

[0032] (6)所述(5)记载的成形模拟方法还包括：显示所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量的工序。

[0033] (7)本发明的弹塑性材料的成形方法基于所述(1)记载的模拟方法的结果，成形弹塑性材料。

[0034] (8)所述(7)记载的弹塑性材料的成形方法包括：基于所述模拟方法确定弹性变形回复发生原因部位的工序；预先在所述弹性变形回复发生原因部位成形压花的工序；以及以对所述压花施加压缩应力的方式使其塑性变形的工序。

[0035] (9)所述(8)记载的弹塑性材料的成形方法中，所述压花成形工序中成形的所述压花是2个以上的大致同一尺寸的圆形压花。

[0036] (10)所述(9)记载的弹塑性材料的成形方法中，所述压花成形工序具有如下工序：使用与设置在模具上的凹部嵌合的高度尺寸不同的多个拆装式的工具来调整压花形状的高度尺寸。

[0037] (11)本发明的程序在通过计算机进行弹塑性材料的成形模拟时，执行如下工序：使用有限元素法，按照所述弹塑性材料的目标形状中的每一个或每多个有限元素，从应力张量计算元素等效节点力矢量的工序；以及将按照所述每一个或每多个有限元素计算的所述元素等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域的范围内进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量的工序。

[0038] (12)所述(11)记载的程序还通过计算机执行如下工序：基于所计算的所述全部等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域中，将所述等效节点力矢量大的部位确定为弹性变形回复的发生原因部位的工序。

[0039] (13)所述(12)记载的程序还通过计算机执行如下工序：计算整体刚度矩阵的逆矩阵的工序；以及将所述全部等效节点力矢量作为外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述全部等效节点力矢量进行乘法运算，来计算对于所述弹塑性材料的确定位置的位移量的、按照所述外力矢量的每个分量的贡献度的工序。

[0040] (14)所述(11)记载的程序还通过计算机执行如下工序：计算整体刚度矩阵的逆矩阵的工序；将所述全部等效节点力矢量作为第1外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第1外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第1位移量的工序；按照所述每一个或每多个有限元素，将从所述第1外力矢量除去该元素的元素等效节点力矢量后的结果作为第2外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第2外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第2位移量的工序；以及按照所述每一个或每多个有限元素，计算所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量的工序。

[0041] (15)本发明的能够被计算机读取的存储介质存储有所述(11)记载的程序。

[0042] (16)本发明的进行弹塑性材料的成形模拟的成形模拟装置包括：第1计算部，使用有限元素法，按照所述弹塑性材料的目标形状中的每一个或每多个有限元素，从应力张量计算元素等效节点力矢量；第2计算部，将按照所述每一个或每多个有限元素计算的所述元素等效节点力矢量，在所述弹塑性材料的整个区域或确定区域的范围内进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量；第3计算部，计算整体刚度矩阵的逆矩阵；第4计算部，将所述全部等效节点力矢量作为第1外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第1外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第1位移量；第5计算部，按照所述每一个或每多个有限元素，将从所述第1外力矢量除去该元素的元素等效节点力矢量后的结果作为第2外力矢量，对所述整体刚度矩阵的逆矩阵和所述第2外力矢量进行乘法运算，来计算所述弹塑性材料的确定位置的第2位移量；以及第6计算部，按照所述每一个或每多个有限元素，计算所述第1位移量和所述第2位移量之间的变化量。

[0043] 发明的效果

[0044] 根据所述(1)至(2)的发明，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等的繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，极迅速且可靠地确定弹塑性材料的成形时的弹性变形回复的发生部位，有助于正确的成形。

[0045] 根据所述(3)至(4)的发明，与所述(1)至(2)的发明相比能够更可靠地确定弹塑性材料的成形时的弹性变形回复的发生部位，有助于正确的成形。

[0046] 根据所述(5)至(6)的发明，与所述(3)至(4)的发明相比能够更可靠地确定弹塑性材料的成形时的弹性变形回复的发生部位，有助于正确的成形。

[0047] 根据所述(7)至(10)的发明提供一种弹塑性材料的成形方法，基于(1)至(6)记载的模拟方法的结果，即使是形状复杂的加工零件，也能够将冲压成形时的弹性变形回复的发生部位高效确定在精确点位(pin point)，通过抑制由该部位引起的弹性变形回复，能够使尺寸精度优良。

附图说明

[0048] 图1是表示成为本实施例的成形模拟的对象的金属薄板的成形目标形状(成形下死点处的形状)的一例的概略立体图。

[0049] 图2是表示4节点壳元素的示意图。

[0050] 图3是表示第1实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。

[0051] 图4是按步骤顺序表示第1实施方式的成形模拟方法的流程图。

[0052] 图5A是表示第1实施方式所使用的金属零件(高张力钢板)的示意图。

[0053] 图5B是图5A中的A所示的位置的局部放大图。

[0054] 图6是表示由成形模拟得到的金属零件的脱模后的弹性变形回复位移量的分布的示意图。

[0055] 图7A是表示在第1实施方式中，显示部的图像显示的一例的示意图。

[0056] 图7B是表示在第1实施方式中，显示部的图像显示的一例的示意图。

[0057] 图8是表示第1实施方式的比较例的金属零件的变形结果的示意图。

[0058] 图9是表示第2实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。

[0059] 图10是按步骤顺序表示第2实施方式的成形模拟方法的流程图。

[0060] 图11A是表示第2实施方式所使用的金属零件(高张力钢板)的示意图。

[0061] 图11B是图11A的A部放大图。

[0062] 图12是表示由成形模拟得到的金属零件的脱模后的弹性变形回复位移量的分布的示意图。

[0063] 图13A是表示在第2实施方式中，显示部的图像显示的一例的示意图。

[0064] 图13B是表示在第2实施方式中，显示部的图像显示的一例的示意图。

[0065] 图14是表示第2实施方式的比较例的金属零件的变形结果的示意图。

[0066] 图15是表示第3实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。

[0067] 图16是按步骤顺序表示第3实施方式的成形模拟方法的流程图。

[0068] 图17A是表示第3实施方式所使用的金属零件(高张力钢板)的立体图。

[0069] 图17B是图17A的局部放大图。

[0070] 图18是表示由成形模拟得到的金属零件的脱模后的弹性变形回复位移量的分布的示意图。

[0071] 图19是表示在第3实施方式中，显示部的图像显示的一例的示意图。

[0072] 图20是表示第3实施方式的比较例的金属零件的变形结果的示意图。

[0073] 图21是表示第4实施方式中的个人用户终端装置的内部结构的示意图。

[0074] 图22是表示成为冲压成形的对象的金属薄板冲压零件的一例的概略立体图。

[0075] 图23是表示由成形模拟得到的金属零件的脱模后的弹性变形回复位移量的分布的示意图。

[0076] 图24是表示由成形模拟得到的金属零件的成形下死点处的应力分布的示意图。

[0077] 图25是表示由第5实施方式的成形模拟得到的金属零件的对扭曲的影响度的分布的示意图。

[0078] 图26是第5实施方式的冲压第一工序成形零件的俯视图。

[0079] 图27是第5实施方式的冲压第一工序成形零件及模具的沿图26的A-A线的剖视图。

[0080] 图28是第5实施方式的冲压第二工序成形零件的俯视图。

[0081] 图29是第5实施方式的冲压第二工序成形零件及模具的沿图28的A-A线的剖视图。

[0082] 图30是表示第5实施方式的压花成形用圆筒工具的示意图。

具体实施方式

[0083] 以下，以金属薄板的冲压成形模拟为例说明本发明的实施方式，但本发明的适应对象不仅限于冲压成形金属薄板的模拟。本发明也能适用于对塑料材料或复合材料料等弹塑性材料进行成形的情况、和通过辊轧(roll)成形等进行成形的情况的模拟等。另外，不仅限于薄板材料的成形，也能适用于线材或具有某程度厚度的材料的成形模拟等。

[0084] 以下，参照图1～8详细说明本发明的第1实施方式。

[0085] 图1是表示成为本发明的成形模拟的对象的金属薄板的成形下死点处的形状(成形目标形状)的一例的概略立体图。

[0086] 图1示出了在金属薄板10的一部分中有限元素的网眼M。作为有限元素，这里使用图2所示的4节点壳元素。该4节点壳元素如以下的式(1)所示地各节点具有以整体坐标系参考的6个自由度。另外，各积分点的平面应力如以下的式(2)所示地具有3个分量。另外，虽然未图示，但在金属薄板的厚度方向上存在多层(这里为5层)的积分点。

[0087] 节点自由度：{u v w θx θy θz} …(1)

[0088] 积分点应力张量：

[0089] 首先，相对于各有限元素的元素等效节点力矢量，使用以下的式(3)计算。这里按照每个有限元素计算元素等效节点力矢量，但也可以按照每个由多个有限元素构成的有限元素组计算所述元素等效节点力矢量。

[0090] 元素等效节点力矢量：

[0091] 这里，[L]是坐标变换矩阵。另外，[B]是位移-形变关系矩阵。坐标变换矩阵[L]是将元素坐标系中的元素等效节点力矢量变换成整体坐标系的变换矩阵。该坐标变换矩阵[L]是使用整体坐标系的各X、Y、Z轴相对于元素坐标系(X’、Y’、Z’)的余弦而计算得出的。另外，位移-形变关系矩阵[B]因所使用的有限元素的类型而不同，例如非专利文献1给出的对于各种有限元素的定式化。

[0092] 接着，如以下的式(4)所示，将按照每个元素计算的元素等效节点力矢量{f}e相对于金属薄板的整个区域进行积分，来计算全部等效节点力矢量{f}。这里相对于金属薄板的整个区域进行积分也可以是，相对于金属薄板的确定区域(例如，尤其形状复杂的区域)进行积分，来计算该确定区域的全部等效节点力矢量。

[0093] 全部等效节点力矢量：{f}＝∫V{f}edV …(4)

[0094] 被算出的全部等效节点力矢量是将成形下死点处的应力变换为等效的节点力(内力)而得到的，由整体坐标系中的、截面力(Nx、Ny、Nz)及弯矩(Mx、My、Mz)构成。

[0095] 本发明人在多个零件事例中进行了评估。其结果，本发明人研究发现等效节点力中的弯矩3分量成为弹性变形回复的驱动力。而且，本发明人还发现，与应力分布不同，弯矩量大的区域是局部化在金属薄膜的限定性的一部分上。

[0096] 基于上述见解，在本发明的第1实施方式中，关于被算出的全部等效节点力矢量的弯矩，使用等高线图等显示弯矩量大的区域。根据该构成，不用一次进行例如大规模的联立方程式的求解这样的繁杂的作业，就能在极短时间内将成为弹性变形回复发生的原因的部位正确地确定在精确点位。

[0097] (第1实施方式的成形模拟装置)

[0098] 图3是表示本第1实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。

[0099] 该成形模拟装置使用有限元素法进行金属薄板的成形下死点处的成形模拟，具有：算出各元素等效节点力矢量的第1计算部101；算出全部等效节点力矢量的第2计算部102；对金属薄板中的弹性变形回复的发生原因部位进行确定的确定部103；显示确定部103的确定结果的显示部104。这里，第1计算部101、第2计算部102及确定部103是作为例如计算机的中央处理装置(CPU)的各功能而实现的。

[0100] 第1计算部101基于被提供的应力张量(参照式(2))，进行例如式(3)的运算，按照各有限元素(例如4节点壳元素)计算元素等效节点力矢量。此外，也可以将多个有限元素作为1组，按照每个组来计算元素等效节点矢量。

[0101] 第2计算部102将按照由第1计算部101计算的每个有限元素的元素等效节点力矢量，对于金属薄板的整个区域进行积分(参照式(4))，来计算全部等效节点力矢量。此外，这里是对于整个区域对元素等效节点力矢量进行了积分，但也可以是对于规定的区域、例如形状复杂的区域对元素等效节点力矢量进行积分。

[0102] 确定部103是对于由第2计算部102计算的全部等效节点力矢量的分量中的弯矩(Mx、My、Mz)，在金属薄板的成形下死点处的区域之中，将弯矩量大的部位的位置确定为金属薄板中的弹性变形回复的发生原因部位。

[0103] 作为弯矩量大的部位的位置的具体确定方法，例如，对预先规定的规定阈值和各区域的弯矩量进行比较。接着，将表示比该阈值大的弯矩量的区域确定为金属薄板中的弹性变形回复的发生原因部位。这里，也可以预先规定不同的多个阈值，从多个阈值中采用适当的阈值。

[0104] 显示部104是使弯矩量与例如金属薄板的形状对应地作为图像显示。具体地，例如对金属薄板的整体像根据力矩量施加颜色，以能够视觉确认力矩量大的弹性变形回复的发生原因部位的方式进行显示。

[0105] 这里，显示部104更好地构成为，代替上述功能，或在上述功能的基础上，具有使确定部103的确定结果与金属薄板的形状对应地进行图像显示的功能。

[0106] (第1实施方式的成形模拟方法)

[0107] 以下，对使用了上述成形模拟装置的成形模拟方法进行说明。

[0108] 图4是按步骤顺序表示第1实施方式的成形模拟方法的流程图。

[0109] 作为金属薄板，这里将图5A及图5B所示的金属零件(高张力钢板)作为成形模拟的对象。这里，图5A表示金属零件的整体图，图5B表示局部放大图。

[0110] 首先，计算金属零件的成形下死点处的应力分布(应力张量)(步骤S101)。

[0111] 这里，使用例如市场销售的成形模拟程序(ESI社制；商品名PAM-STAMP)计算成形下死点处的应力分布。

[0112] 第1实施方式的成形模拟中的主要解析条件如以下的表1所示。

[0113] 表1

[0114]项目 解析条件
材质 高张力钢板(JAC980Y)
板厚 1.2mm
成形法 一步成形方式
元素数 31712
节点数 31997
使用元素 4节点壳元素(次数降低积分元素；面内1积分点×板厚方向5积分点)[0115] 这里，由成形模拟得到的脱模后的弹性变形回复位移量的分布如图6所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示位移量，显示浓度越浓，位移量越大。如图6所示，判断出尤其在A点处的Z轴方向的位移大，金属零件发生翘曲及扭曲。

[0116] 接着，通过第1计算部101，基于步骤S101中得到的应力张量，进行例如式(3)的运算，按照各有限元素(例如4节点壳元素)或每多个有限元素来计算元素等效节点力矢量(步骤S102)。

[0117] 接着，通过第2计算部102，将由第1计算部101计算的按照每一个或每多个有限元素的元素等效节点力矢量对于金属薄板的整个区域或确定区域进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量(步骤S103)。

[0118] 接着，通过确定部103，对于由第2计算部102计算的全部等效节点力矢量的分量中的弯矩(Mx、My、Mz)，在金属薄板的成形下死点处的整个区域之中，将弯矩量大的部位的位置确定为金属薄板中的弹性变形回复的发生原因部位(步骤S104)。

[0119] 而且，通过显示部104，使弯矩量与例如金属薄板的形状对应地作为图像而显示(步骤S105)。这里，记载了在步骤S104之后进行步骤S105，但也可以在步骤S104之前进行步骤S105。另外，也可以省略步骤S104。

[0120] 此外，在步骤S105中，也可以代替对弯矩量进行图像显示，或在其基础上，对确定部103的计算结果进行图像显示。

[0121] 显示部104的弯矩量的图像显示的一例如图7A及图7B所示。图7A表示绕x轴的弯矩Mx，图7B表示绕y轴的弯矩My。这里，与显示浓度对应地以等高线表示弯矩量，显示浓度越浓，弯矩量越大。如图所示，金属零件的弯矩量局部化，在图7A及图7B的例子中，作为弹性变形回复的发生原因部位而明示出2个位置。

[0122] 这里，作为第1实施方式的比较例，通过专利文献3的方法，使用与第1实施方式1相同的金属零件进行成形模拟。

[0123] 这里，基于由步骤S101得到的应力分布，将金属零件分割成多个区域，依次释放应力高的区域(使应力为0)，进行弹性变形回复解析(释放模具束缚，计算弹性回复的变形量)，由此确定获得了大的变形量的区域。

[0124] 比较例的结果(板厚中央处的最大主应力)如图8所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示应力，显示浓度越浓，应力越大。如图8所示，表示大的应力的区域分布在多个部位且宽范围内，难以正确地确定弹性变形回复的发生原因部位。另外，显示结果依赖于区域分割的方式，所以难以显示正确的变形量。

[0125] 而在第1实施方式中，如图7A及图7B所示，与图8不同，例如绕x轴及y轴的弯矩Mx、My是在金属零件的棱线的一部分中，以正负一对呈现的局部高的区域。因此，能够容易地确定该部分的弯矩对弹性变形回复量带来大的影响。若带来大的影响的区域能够确定，则通过稍微修正该部分的零件形状，就能够高效降低弹性变形回复，并容易地提高冲压零件的尺寸精度。

[0126] 如上所述，根据第1实施方式，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等的繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，就能够极迅速且可靠地确定金属板成形时的弹性变形回复的发生部位，能够有助于正确的成形。

[0127] 以下，参照图9～14详细说明本发明的第2实施方式。

[0128] 首先，与第1实施方式同样地，关于对金属薄板10设定的有限元素，使用上述(1)～(4)式，计算全部等效节点力矢量{f}。这里，全部等效节点力矢量{f}是使用刚度矩阵(matrix)[K]和用于评估弹性变形回复的确定节点位移(ui)，如以下的式(5)所示地以外力矢量来表示。

[0129] [K]{u}＝{f} …(5)

[0130] 接着，赋予适当的束缚条件之后，以通常的方法求出刚度矩阵[K]的逆矩阵[K]-1。零件整体的弹性变形回复量(u)是像通常那样以下式求出。

[0131] {u}＝[K]-1{f} …(6)

[0132] 这里，用于评估弹性变形回复的确定节点位移(ui)能够以下式求出。

[0133]

[0134]

[0135] 本发明人研究发现，式(7)的求和括号中的(k-1ijfj)表示相对于确定位置的弹性变形回复位移量(ui)的、每外力矢量分量(fj)的贡献(位移)。即，若确定位置的弹性变形回复位移和方向相同(相同符号)且绝对值越大，则判断为对于确定位置的弹性变形回复位移，正的贡献(促进弹性变形回复)越大。另外，若确定位置的弹性变形回复位移和方向不同(不同符号)，则判断为对于确定位置的弹性变形回复位移，给予负的贡献(抑制弹性变形回复)。而且，若绝对值小，则判断为对于确定位置的弹性变形回复位移，贡献小。因此，通过将该节点量以对于确定位置的位移量的、外力矢量分量的贡献进行显示，不用反复进行大规模的矩阵计算，就能够高效对成为弹性变形回复发生的原因的部位进行确定。

[0136] (第2实施方式的成形模拟装置)

[0137] 图9是表示第2实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。

[0138] 该成形模拟装置使用有限元素法进行金属薄板的成形下死点处的成形模拟。该成形模拟装置具有：算出各元素等效节点力矢量的第1计算部201；算出全部等效节点力矢量的第2计算部202；计算整体刚度矩阵的逆矩阵的第3计算部203；将全部等效节点力矢量作为外力矢量对全部等效节点力矢量和整体刚度矩阵的逆矩阵进行乘法运算的第4计算部204；显示第4计算部204的计算结果的显示部205。这里，第1～第4计算部201～204是作为例如计算机的中央处理装置(CPU)的各功能被实现。

[0139] 第1计算部201基于被提供的应力张量(参照式(2))，进行例如式(3)的运算，按照各有限元素(例如4节点壳元素)或每多个有限元素来计算元素等效节点力矢量。

[0140] 第2计算部202是将由第1计算部201计算的按照各有限元素(或按照每多个有限元素)的元素等效节点力矢量相对于金属薄板的整个区域进行积分(参照式(4))，来计算全部等效节点力矢量。

[0141] 第3计算部203计算整体刚度矩阵的逆矩阵。整体刚度矩阵是例如非专利文献1所示，使用与前述各种有限元素对应的位移-形变关系矩阵、基于一般的线形弹性构成法则的应力-形变关系矩阵、及坐标变换矩阵而求出的。作为逆矩阵的计算法使用通常的方法即可。

[0142] 第4计算部204是将全部等效节点力矢量作为外力矢量，对整体刚度矩阵的逆矩阵和全部等效节点力矢量进行乘法运算(参照式(5)～(7))。在该乘法运算中，式(7)的-1求和符号中的(k ijfj)表示按照外力矢量的每个分量的贡献度。由该乘法运算得到的确定位置的弹性变形回复位移量表示各贡献度的总和。

[0143] 显示部205显示由第4计算部204得到的、对于金属薄板的确定位置的位移量的、按照外力矢量的每个分量的贡献度。具体地，例如对于金属薄板的确定位置，与按照外力矢量的每个分量的贡献度相应地赋予颜色，以能够视觉确认对于该确定位置的弹性变形回复的发生原因部位的方式进行显示。

[0144] (第2实施方式的成形模拟方法)

[0145] 以下，对使用了上述成形模拟装置的成形模拟方法进行说明。

[0146] 图10是按步骤表示第2实施方式的成形模拟方法的流程图。

[0147] 作为金属薄板，这里将图11A及图11B所示的金属零件(高张力钢板)作为成形模拟的对象。这里，图11A表示金属零件的整体图，图11B表示局部放大图。

[0148] 首先，计算金属零件的成形下死点处的应力分布(应力张量)(步骤S201)。

[0149] 这里，使用例如市场销售的成形模拟程序(ESI社制；商品名PAM-STAMP)计算成形下死点处的应力分布。

[0150] 第2实施方式的成形模拟中的主要解析条件与第1实施方式相同地使用表1所示的条件。

[0151] 这里，由成形模拟得到的脱模后的弹性变形回复位移量的分布如图12所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示位移量，显示浓度越浓，位移量越大。如图12所示，判断为尤其在A点处的Z轴方向的位移大，金属零件发生翘曲及扭曲。

[0152] 接着，通过第1计算部201，基于步骤S201中得到的应力张量，进行例如式(3)的运算，按照各有限元素(例如4节点壳元素)或按照每多个有限元素计算元素等效节点力矢量(步骤S202)。

[0153] 接着，通过第2计算部202，将由第1计算部201计算的按照各有限元素(或按照每多个有限元素)的元素等效节点力矢量相对于金属薄板的整个区域(或确定的区域)进行积分，来计算全部等效节点力矢量(步骤S203)。

[0154] 接着，通过第3计算部203，计算整体刚度矩阵的逆矩阵(步骤S204)。

[0155] 接着，通过第4计算部204，将全部等效节点力矢量作为外力矢量，对整体刚度矩阵的逆矩阵和全部等效节点力矢量进行乘法运算(步骤S205)。

[0156] 而且，通过显示部205，将对于金属薄板的规定(确定)位置的弹性变形回复位移量的、按照外力矢量的每个分量的贡献度进行图像显示(步骤S206)。

[0157] 基于显示部205，对于金属薄板的确定位置的弹性变形回复位移量的、按照外力矢量的每个分量的贡献度的一例如图13A及图13B所示。这里，以等高线表示对于图12的A点的Z轴方向位移的外力矢量的分量即弯矩量(Mx、My)的贡献度(Dz)分布。这里，贡献(位移)通过用A点的z方向位移去除而无量纲化(dimensionless)。即，在图示的例子中，表示相对于A点处的位移的外力矢量分量的贡献率。图13A表示绕x轴的弯矩Mx的Dz分布。图13B表示绕y轴的弯矩My的Dz分布。在图13A及图13B所示的例子中，与显示浓度对应地以等高线表示Dz，显示浓度越浓，Dz越大。

[0158] 这里，作为第2实施方式的比较例，通过专利文献3的方法，使用与第2实施方式相同的金属零件进行成形模拟。

[0159] 这里，基于步骤S201中得到的应力分布，将金属零件分割成多个区域，依次释放应力高的区域(应力为0)，进行弹性变形回复解析(释放模具束缚，计算弹性回复产生的变形量)，由此确定获得了大的变形量的区域。

[0160] 比较例的结果(板厚中央处的最大主应力)如图14所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示应力，显示浓度越浓，应力越大。如图14所示，表示大的应力的区域分布在多个部位且宽范围内。因此，难以正确地确定弹性变形回复的发生原因部位。另外，显示结果依赖于区域分割的方式，从而正确的变形量显示变得困难。

[0161] 而在第2实施方式中，如图13A及图13B所示，与图14不同，能够以精确点位且定量地把握图12的A点处的Dz分布的影响的大小。若影响大的区域能被确定，则稍微修正该部分的零件形状，就能够高效降低弹性变形回复，容易地提高冲压零件的尺寸精度。

[0162] 如上所述，根据第2实施方式，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，就能够极迅速且可靠地高效确定金属薄板的成形时的弹性变形回复的发生部位，有助于正确的成形。

[0163] 以下，参照图15～20详细说明本发明的第3实施方式。

[0164] 首先，与第2实施方式同样地，关于对金属薄板10设定的有限元素，使用上述(1)～(7)式，计算用于评估弹性变形回复的确定的节点位移(ui)。这里，将用于评估被计(1)算的弹性变形回复的确定节点位移作为成为基准的第一位移(ui )。

[0165] 接着，对从全部等效节点力矢量{f}减去按照各元素计算的元素等效节点力矢量{f}e得到的修正全部等效节点力矢量{f’}进行计算。

[0166] 修正全部等效节点力矢量：{f′}＝{f}-{f}e …(8)

[0167] 这里，元素等效节点力矢量{f}e可以使用前述(3)式计算，或者也可以只使用确定的分量，例如面内力或力矩。另外，如后所述，由于目的是求出对于弹性变形回复的元素的贡献度，所以也可以以某系数使用标量(scaler)倍的值。

[0168] 然后，使用由式(6)求出的逆矩阵[K]-1和修正全部等效节点力矢量{f’}，如式(2)(9)那样地求出用于评估弹性变形回复的相对于确定节点的第二位移(ui )。

[0169]

[0170] 按照每个元素进行式(8)和式(9)的计算，例如以下式地求出第一位移(ui(1))和(2)第二位移(ui )的变化量。

[0171] 位移量变化：

[0172] 如式(11)所示，若第二位移(ui(2))的绝对值比第一位移(ui(1))的绝对值小，则该元素的残留应力表示有通过释放使弹性变形回复降低的作用。

[0173] 如式(12)所示，若第二位移(ui(2))的绝对值比第一位移(ui(1))的绝对值大，则该元素的残留应力表示有使弹性变形回复增大的作用。

[0174] 如式(13)所示，若第一位移(ui(1))的绝对值和第二位移(ui(2))的绝对值大致相等，则该元素的残留应力表示没有弹性变形回复贡献。

[0175]

[0176]

[0177]

[0178] 并且，按照每个元素显示由式(10)计算的第一位移(ui(1))和第二位移(ui(2))的变化量，由此能够高效地确定成为弹性变形回复发生的原因的部位。

[0179] 而且，式(8)及式(9)的计算是不包含大规模的矩阵求逆操作的单纯的矢量计算。因此，计算负荷小，即使将前述的按照每个元素的位移量计算对于全部元素进行，也能够以短时间计算。

[0180] 这里，第一位移(ui(1))和第二位移(ui(2))的变化量的算出方式不限于式(10)。

[0181] 代替它还可以考虑例如在第一位移进行无量纲化的下述式(14)等的变化量的算出方式。

[0182]

[0183] 而且，例如，确定的节点位移不仅可以由单一的节点位移量的算术式表示，也可以由下述式(15)等的多个节点位移量的算术式表示。

[0184]

[0185] (第3实施方式的成形模拟装置)

[0186] 图15是表示第3实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。

[0187] 该成形模拟装置是使用有限元素法进行金属薄板的成形下死点处的成形模拟。该成形模拟装置具有：算出各元素等效节点力矢量{f}e的第1计算部301；算出全部等效节-1点力矢量{f}的第2计算部302；计算整体刚度矩阵的逆矩阵[K] 的第3计算部303；将全部等效节点力矢量{f}作为外力矢量，对全部等效节点力矢量{f}和整体刚度矩阵的逆矩阵[K]-1进行乘法运算的第4计算部304；按照每一个或每多个元素，对修正全部等效节-1
点力矢量{f’}和整体刚度矩阵的逆矩阵[K] 进行乘法运算的第5计算部305；按照每一个或每多个元素，对计算部304的计算结果和计算部305的计算结果之间的变化量进行计算的第6计算部306；显示计算部306的计算结果的显示部307。这里，第301～第306的计算部301～306是作为例如计算机的中央处理装置(CPU)的各功能而被实现的。

[0188] 第1计算部301是基于被提供的应力张量(参照式(2))，进行例如式(3)的运算，按照各有限元素(例如4节点壳元素)或按照每多个有限元素计算元素等效节点力矢量{f}e。

[0189] 第2计算部302是，将由第1计算部301计算的按照各有限元素(或按照每多个有限元素)的元素等效节点力矢量{f}e相对于金属薄板的整个区域(或确定区域)进行积分(参照式(4))，来计算该区域的全部等效节点力矢量{f}。

[0190] 第3计算部303计算整体刚度矩阵的逆矩阵[K]-1。整体刚度矩阵，例如非专利文献1所示，是使用与前述各种有限元素对应的位移-形变关系矩阵、基于一般的线形弹性构-1成法则的应力-形变关系矩阵、及坐标变换矩阵被求出。作为逆矩阵[K] 的计算法可以通常采用的方法。

[0191] 第4计算部304是将全部等效节点力矢量{f}作为外力矢量，对整体刚度矩阵的-1逆矩阵[K] 和全部等效节点力矢量{f}进行乘法运算(参照式(5)～(7))。

[0192] 第5计算部305是将从全部等效节点力矢量{f}减去按照各元素计算的元素等效节点力矢量{f}e得到的修正全部等效节点力矢量{f’}作为外力，对整体刚度矩阵的逆矩-1阵[K] 和修正全部等效节点力矢量{f’}进行乘法运算(参照式(8)～(9))。

[0193] 第6计算部306是使用由第4计算部304求出的第一位移(ui(1))和由第5计算(2)部305求出的第二位移(ui )，来求出用于评估弹性变形回复的相对于确定节点的位移的变化量。(参照式(10))。

[0194] 显示部307显示由第6计算部306得到的对于金属薄板的确定位置的位移量的按照每个元素的贡献度。具体地，例如对于金属薄板的确定位置，与按照每个元素的贡献度相应地赋予颜色，以能够视觉确认相对于该确定位置的弹性变形回复的发生原因部位的方式进行显示。

[0195] (第3实施方式的成形模拟方法)

[0196] 以下，对使用了上述成形模拟装置的成形模拟方法进行说明。

[0197] 图16是按步骤顺序表示第3实施方式的成形模拟方法的流程图。作为金属薄板，这里，将图17A及图17B所示的金属零件(高张力钢板)作为成形模拟的对象。这里，图17A表示金属零件的整体图，图17B表示局部放大图。

[0198] 首先，计算金属零件的成形下死点处的应力分布(应力张量)(步骤S301)。

[0199] 这里，使用例如市场销售的成形模拟程序(ESI社制；商品名PAM-STAMP)，来计算成形下死点处的应力分布。

[0200] 第3实施方式的成形模拟中的主要解析条件与第1实施方式相同地使用表1所示的条件。

[0201] 这里，由成形模拟得到的脱模后的弹性变形回复位移量的分布如图18所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示位移量，显示浓度越浓，位移量越大。如图18所示，尤其A点处的Z轴方向的位移大，判断为金属零件发生翘曲及扭曲。

[0202] 接着，通过第1计算部301，基于由步骤S301得到的应力张量，进行例如式(3)的运算，按照各有限元素(例如4节点壳元素)或按照每多个有限元素计算元素等效节点力矢量{f}e(步骤S302)。

[0203] 接着，通过第2计算部302，将由第1计算部301计算的按照各有限元素(或按照每多个有限元素)的元素等效节点力矢量{f}e相对于金属薄板的整个区域(或确定的区域)进行积分，来计算该区域的全部等效节点力矢量{f}(步骤S303)。

[0204] 接着，通过第3计算部303，计算整体刚度矩阵的逆矩阵[K]-1(步骤S304)。

[0205] 接着，通过第4计算部304，将全部等效节点力矢量{f}作为第1外力矢量，对整体-1刚度矩阵的逆矩阵[K] 和全部等效节点力矢量{f}进行乘法运算(步骤S305)。

[0206] 接着，第5计算部305将从全部等效节点力矢量{f}减去按照各元素计算的元素等效节点力矢量{f}e得到的修正全部等效节点力矢量{f’}作为第2外力，对整体刚度矩-1阵的逆矩阵[K] 和修正全部等效节点力矢量{f’}进行乘法运算(步骤S306)。

[0207] 接着，第6计算部306使用由第4计算部304求出的第一位移(ui(1))和由第5计(2)算部305求出的第二位移(ui )，来求出用于评估弹性变形回复的相对于确定节点的位移的变化量，即按照每个元素的贡献度。(步骤S307)。

[0208] 而且，通过显示部307，以图像显示对于金属薄板的规定(确定)位置的弹性变形回复位移量的、按照每个元素的贡献度(步骤S308)。

[0209] 基于显示部307，对于金属薄板的确定位置的弹性变形回复位移量的、按照每个元素的贡献度的一例如图19所示。图19中的点划线是表示金属薄板的成形下死点处的形状的轮廓线。在图19中，以等高线表示对于图18的A点处的z方向位移的、元素的贡献度分布。这里，贡献度是通过用A点的z方向位移去除而进行无量纲化，显示浓度越浓，贡献度越大。

[0210] 这里，作为第3实施方式的比较例，通过专利文献1的方法，使用与第3实施方式相同的金属零件进行成形模拟。

[0211] 这里，基于由步骤S301得到的应力分布，将金属零件分割成多个区域，依次释放应力高的区域(使应力为0)，进行弹性变形回复解析(释放模具束缚，计算弹性回复产生的变形量)，由此确定获得了大的变形量的区域。

[0212] 比较例的结果(按照每个区域的贡献度)如图20所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示贡献度，显示浓度越浓，贡献度越大。如图20所示，贡献度大的区域分布在多个部位且宽范围内，难以正确地确定弹性变形回复的发生原因部位。另外，由于显示结果依赖于区域分割的方式，所以正确的变形量显示变得困难。

[0213] 而在第3实施方式中，与图20不同，如图19所示，能够以精确点位且定量地把握对图18的A点位移的影响的大小。若影响大的区域能够以精确点位确定，则通过稍微修正该部分的零件形状，能够高效降低弹性变形回复，能够容易地使冲压零件的尺寸精度提高。

[0214] 如上所述，根据第3实施方式，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等的繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，能够极迅速且可靠地高效对金属薄板的成形时的弹性变形回复的发生部位进行确定，有助于正确的成形。

[0215] 以上说明的各实施方式的计算时间的比较如表2所示。这里，计算时间是将比较例作为100时的相对值。

[0216] 表2

[0217]总计算时间 每1个分割的计算时间
实施例1 0.2 -
实施例2 0.6 -
实施例3(31712分割) 571 0.1
比较例(5分割) 100 100

[0218] 以下，参照图21详细说明本发明的第4实施方式。

[0219] 上述第1～3实施方式的构成成形模拟装置的各构成元素(除显示部104、205、307)等的功能能够通过执行计算机的RAM、ROM等中存储的程序来实现。同样，成形模拟方法的各步骤(图4的步骤S101～S105、图10的S201～S206、图16的步骤S301～S308等)能够通过执行计算机的RAM、ROM等中存储的程序来实现。存储有该程序及该程序的计算机能够读取的存储介质包含于本发明。

[0220] 具体地，所述程序存储在例如CD-ROM这样的存储介质，或经由各种传送介质提供给计算机。作为存储所述程序的存储介质除了CD-ROM以外，还可以使用软盘、硬盘、磁带、光磁盘、非易失性存储卡等。另一方面，作为所述程序的传送介质，可以使用用于将程序信息作为载波传送并供给的计算机网络系统中的通信介质。这里，所谓计算机网络是LAN、互联网等的WAN、无线通信网络等，所谓通信介质是光纤等的有线线路或无线线路等。

[0221] 另外，作为本发明所包含的程序，不仅是通过计算机执行被供给的程序，来实现上述实施方式的功能。例如，使该程序与计算机中运行的OS(操作系统)或其他应用程序软件等共用来实现上述实施方式的功能的情况，相关程序也包含于本发明。另外，被供给的程序的处理的全部或一部分通过计算机的功能扩展台或功能扩展单元执行来实现上述实施方式的功能的情况，相关程序也包含于本发明。

[0222] 例如，图21是表示个人用户终端装置的内部结构的示意图。在该图21中，400是具有CPU401的个人计算机(PC)。PC400执行被存储在ROM402或硬盘(HD)411中的、或由软盘驱动器(FD)412供给的设备控制软件。该PC400总体地控制与系统总线404连接的各设备。

[0223] 通过PC400的CPU401、ROM402或硬盘(HD)411中存储的程序，实现第1实施方式的图4中的步骤S101～S105、第2实施方式的图10中的步骤S201～S206及第3实施方式的图16中的步骤S301～S308的步骤等。

[0224] 403是RAM，作为CPU401的主存储器、工作区域等发挥功能。405是键盘控制器(KBC)，对从键盘(KB)409或未图示的设备等的指示输入进行控制。

[0225] 406是CRT控制器(CRTC)，控制CRT显示器(CRT)410的显示。407是磁盘控制器(DKC)。DKC407是对存储启动程序、多个应用、编辑文件、用户文件和网络管理程序等的硬盘(HD)411及软盘(FD)412的访问进行控制。这里，所谓启动程序是开始个人计算机的硬件或软件的执行(动作)的程序。

[0226] 408是网络·接口卡(NIC)，经由LAN420与网络打印机、其他网络设备或其他PC进行双向的数据交换。

[0227] 根据上述个人用户终端装置，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等的繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，极迅速且可靠地高效对金属板的成形时的弹性变形回复的发生部位进行确定，有助于正确的成形。

[0228] 以下，参照图22～30详细说明本发明的第5实施方式。

[0229] 图22是表示本发明的冲压成形时的成为弹性变形回复抑制的对象的金属薄板的冲压零件(以下称为主零件)的形状的一例的概略立体图。

[0230] 主零件501是将薄钢板、铝薄板等金属薄板或塑料、复合材料等弹塑性材料作为原材料，使用由上模及下模构成的模具，进行冷轧冲压成形时，脱模后，通过弹性回复(弹性变形回复)，零件形状从成形下死点处的形状(即成形目标形状)开始变化。由此，不能得到规定的零件尺寸精度，发生焊接不良、组装精度恶化等不良情况。

[0231] 图23是用弹性变形回复位移量的分布等高线图表示主零件501的弹性变形回复的一例。颜色的浓淡表示从成形下死点开始的Z轴(垂直纸面方向)位移量。示出了连接图23所示的主零件501的A、B、C、D点而成的平面应与X-Y平面(纸面水平方向)平行地成形，但弯曲形状的外侧端点(A、B点)沿Z轴方向提升，截面扭曲。

[0232] 合理地抑制所述弹性变形回复是本发明的目的。

[0233] 要抑制弹性变形回复，一般采用如下方法：使零件自身的弹性刚度提高(第1对策方法)，或使诱发弹性变形回复的内部残留应力降低(第2对策方法)。对于第1对策方法，一般使用零件形状的变更或形状冻结筋的施加等。另外，对于第2对策方法，有施加筋、多段成形或温轧、热轧成形等。

[0234] 通过这些对策，若尺寸精度不足够，则通常进行预见弹性变形回复量，将模具形状修正成与产品不同的形状(第3对策方法)。但是，加工余量的精度对各种因素是敏感的，模具修正成本也增大。

[0235] 另一方面，零件形状变得复杂时，成形下死点的内部残留应力不一样地复杂地分布。图24表示通过基于有限元素法的冲压成形模拟预测计算主零件501的成形下死点的内部残留应力的一例。在图24中，以颜色的浓淡表示板厚中心处的主应力分布，颜色浓的部分表示的内部残留应力大的部位有多个，另外混合着拉伸、压缩。

[0236] 作为冲压成形模拟，能够使用从上述第1实施方式到第4实施方式的模拟。

[0237] 在本发明的弹性变形回复抑制方法中，实施如下工序：对引发主零件1的弹性变形回复的部位进行确定的第一工序；预先在引发弹性变形回复的部位成形1个以上的压花的第二工序；以成为规定的零件形状的方式平坦压溃压花的第三工序。

[0238] 在本发明的第一工序中，对于表示复杂的内部残留应力分布的形状复杂的主零件1，将使主零件1的内部应力局部地变化而使弹性变形回复变化的区域作为引发弹性变形回复的区域(部位)提取出并确定。

[0239] 作为提取方法，使通过基于有限元素法的冲压成形模拟而计算预测得到的主零件1的内部残留应力，按照每个局部区域变化，再次进行计算预测，将在内部残留应力变化前后弹性变形回复量变化大的区域，确定为引发弹性变形回复的部位。使内部残留应力发生变化时，也可以使局部区域的应力分量在板厚方向全部积分点(应力评估点)一律为0(释放)(使成形下死点的应力为0)。或者，分解成膜应力分量(板厚中心积分点的应力)和弯曲应力分量(按照板厚方向每个积分点从应力减去膜应力)，并分别使之为0，由此能够分离面内应力和弯曲应力的影响地进行评估。另外，局部区域的大小可以是与凸缘部、弯曲R部、棱角部等形状的特征相匹配的区域分割。但是，优选地，为表现所述形状，将充分细的有限元素网眼分割直接作为局部区域，由此能够以高分解能力(high resolution)进行提取。

[0240] 图25是按照基于图24所示的有限元素法进行的冲压成形模拟中与有限元素对应的每个局部区域，对内部残留应力进行释放，并将以释放前的弹性变形回复量将释放前后的弹性变形回复量之差基准化而得到的值的分布由颜色的浓淡表示的等高线图。如图25中浓的颜色所示，能够将主零件501的一部分即变化大的部位(由于释放而弹性变形回复降低的区域)E、F，确定为引发弹性变形回复的部位E、F。图25所示的引发弹性变形回复的部位E、F与图24所示的内部残留应力大的部位不同，示出了应力大的部位不一定引发弹性变形回复。

[0241] 另外，通过使主零件501的内部应力局部地变化，将弹性变形回复变化的区域确定为引发弹性变形回复的部位，对此还有其他提取方法。即，也可以使用实物的冲压零件，切掉一部分，或开孔等，局部地释放应力，将弹性变形回复量在此前后变化大的部位作确定为引发弹性变形回复的部位。

[0242] 接着，在本发明的第二工序中，在通过所述方法确定的引发弹性变形回复的部位，通过冲压第一工序形成压花。图26表示在冲压第一工序中成形的主零件501的俯视图。这里，在图25所示的引发弹性变形回复的部位E、F成形了两个同一尺寸的圆形压花502、503。

[0243] 图26中的压花部A-A截面上的被成形的主零件501及模具(下模504、上模505)配置如图27所示。在图27中，压花成形部是将圆筒状工具506插入下模504的构造。作为工具506使用与下模504的凹部504a嵌合(勘合)的高度尺寸不同的多个拆装式的圆筒状工具506，通过更换圆筒状工具506，能够容易地进行压花502、503的高度调整。压花形状(工具506的平面形状)不限于圆形，也可以是椭圆、四边形等任意的形状，但通过采用圆筒形状，加工容易，即使将各种高度的工具506备用于压花502、503的高度尺寸调整，也还是能实现低成本化。

[0244] 接着，在本发明的第三工序即冲压第二工序中，将所述冲压第一工序中成形了压花的成形零件，以成为规定零件形状的方式通过没有压花的平坦的工具压溃。图28表示在冲压第二工序中成形的主零件501的俯视图。另外，与图27对应的冲压第二工序A-A截面上的被成形的主零件501及模具(下模507、上模508)配置如图29所示。一旦将突出的压花平坦地压溃，由此能够以反复进行弯曲-弯曲恢复的效果，对引发弹性变形回复的内部残留应力进行缓和，弹性变形回复量大幅降低。

[0245] 另外，在模具的调整阶段，在冲压第一工序中，通过所述各种高度的圆筒工具调整压花高度。接着，在冲压第二工序中，将压花压溃而使其平坦。由此，能够不变更产品形状地容易地控制并抑制弹性变形回复。另外，通过使图27所示的所述圆筒工具6的端部不成为弯曲的压花形状而成为平坦，能够消除不需要的压花。另外，同样地作为图27所示的下模504的压花凸部，将所述端部平坦的圆筒工具插入凹部504a，再用拆装式的工具将上模505的压花凹部505a平坦地填埋，由此能够不使用其他模具而以与冲压第一工序相同的模具进行冲压第二工序的成形。

[0246] 在图27及图28中，在冲压第一工序和冲压第二工序中，除压花部以外，形状相同，但不限于此，也可以对角部曲率半径或其他零件安装支承面等各种形状按照每个工序进行成形。

[0247] 图22是适用了本发明的冲压零件(主零件501)的立体图。主零件501的材料是板厚1.2mm、拉伸强度980MPa级的冷延高张力钢板。在制作冲压形成用模具之前，使用成形模拟程序(ESI社制；商品名PAM-STAMP)，基于成形下死点处的应力分布，提取引发弹性变形回复的区域。

[0248] 第5实施方式的成形模拟中的主要解析条件与第1实施方式相同地使用表1所示的条件。

[0249] 这里，由成形模拟得到的脱模后的主零件1的弹性变形回复位移量的分布如图23所示。这里，与显示浓度对应地以等高线表示位移量，显示浓度越浓，位移量越大。如图所示，尤其A点及B点处的Z轴方向(纸面垂直方向)的位移大，判断为主零件501发生翘曲及扭曲。另外，图24表示成形下死点处的最大主应力分布等高线图。

[0250] 接着，为对引发弹性变形回复的区域进行确定，按照每个局部区域，强制地使成形下死点的应力为0，并计算了脱模后的弹性变形回复位移量。这里，作为表示相对于扭曲的弹性变形回复量的指标，使用A点及C点的Z轴方向位移DA、DC之差，DA-DC(＝DA-C)，根据应力释放前后的弹性变形回复量，以式(16)表示对该区域的弹性变形回复量的影响度。

[0251] 影响度＝DA-C(应力释放后)/DA-C(应力释放前)-1…(16)

[0252] 使局部区域与有限元素单位一致，按照每个元素进行(16)式的计算的结果，影响度的分布等高线图如图25所示。以颜色的浓淡表示影响度的分布，能够将变化大的部位E、F即引发弹性变形回复的部位E、F确定在主零件501的一部分。另外，引发弹性变形回复的部位E、F与图24所示的内部残留应力的分布不同，明确可知应力大的部位不一定引发弹性变形回复。

[0253] 接着，基于通过成形模拟对引发所述弹性变形回复的区域E、F进行确定的结果，试作冲压成形用模具，进行成形实验。

[0254] 在所述影响度大的棱角面的部位E、F的2个部位(E点、F点)，在冲压第一工序中成形了压花502、503。图26表示冲压第一工序的成形零件的俯视图。

[0255] 压花502、503都是直径 的球壳形状，成形用的模具是，准备图30所示的高度H＝0、1、2、3mm的4种类的圆筒工具506，如图27所示地插入下模504的构造。

[0256] 试作对所述2个部位E点及F点的压花高度进行了各种变更的冲压第一工序样品，接着，在使用图29所示的平滑模具(下模507、上模508)压溃压花502、503的冲压第二工序中，得到图28所示的产品样品(主零件1)。

[0257] 对于各产品样品，测定所述弹性变形回复量DA-C的结果如表3所示。

[0258] 表3

[0259]

[0260] 对于压花高度0的比较例，可以确认：提高压花高度时，弹性变形回复量(DA-C)降低，再对高度进行各种调节能够可变地控制包括回弹(DA-C为“-”(spring in))在内的弹性变形回复量。

[0261] 此外，为对引发弹性变形回复的部位进行确定，优选利用本发明的成形模拟方法。

[0262] 如上所述，根据第5实施方式，即使是形状复杂的冲压零件，也能够将冲压成形时的引发弹性变形回复的部分确定在精确点位，能够不变更产品形状地使用容易调整的模具高效得到尺寸精度优良的冲压成形品。以上，关于抑制金属薄板的弹性变形回复的方法，对本实施方式进行了说明。但是，本发明不限于金属材料，也包括成形塑料材料或复合材料料等的弹塑性材料的情况。另外，不限于薄板，也包括成形线材或具有某程度厚度的材料的情况。

[0263] 工业实用性

[0264] 根据本发明，不需要进行大规模的联立方程式的矩阵运算等的繁杂且长时间的计算，通过简易的计算，就能极迅速且可靠地高效对弹塑性材料的成形时的弹性变形回复的发生部位进行确定，有助于正确的成形。因此，能够有助于成形模拟所需的时间的缩短化及成形品的高精度化。

[0265] 附图标记的说明

[0266] 101第1计算部

[0267] 102第2计算部

[0268] 103确定部

[0269] 104显示部

[0270] 201第1计算部

[0271] 202第2计算部

[0272] 203第3计算部

[0273] 204第4计算部

[0274] 205显示部

[0275] 301第1计算部

[0276] 302第2计算部

[0277] 303第3计算部

[0278] 304第4计算部

[0279] 305第5计算部

[0280] 306第6计算部

[0281] 307显示部

[0282] 501冲压零件

[0283] 502压花(E点)

[0284] 503压花(F点)

[0285] 504冲压第一工序下模

[0286] 505冲压第一工序上模

[0287] 506压花成形用工具

[0288] 507冲压第二工序下模

[0289] 508冲压第二工序上模