特許ウォッチ

公開番号2024145548
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057947
出願日2023-03-31
発明の名称応力ひずみ曲線の推定方法
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 3/00 20060101AFI20241004BHJP(測定;試験)
要約【課題】応力ひずみ曲線の推定方法において、2つの構成組織から構成される複合組織を有する金属材料に関して、構成組織の応力ひずみ曲線を容易に推定することを課題とする。
【解決手段】応力ひずみ曲線の推定方法は、金属材料1の組織観察画像5に対応する解析モデル6を作成し、構成組織3の材料パラメータを設計変数とする所定の近似則によって構成組織3の応力ひずみ曲線を定義し、解析モデル6と構成組織3,4の応力ひずみ曲線とを入力データとして均質化法に従った有限要素解析を実行することによって解析モデル6の複合組織2の応力ひずみ曲線を算出し、解析的に算出された解析モデル6の複合組織2の応力ひずみ曲線と予め実験的に取得された金属材料1の複合組織2の応力ひずみ曲線との一致度を定義した目的関数を設計変数の調整により最適化し、目的関数を最適化する設計変数を最適解として構成組織3の応力ひずみ曲線を推定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
コンピュータにより実行される２つの構成組織からなる金属材料の前記構成組織の応力ひずみ曲線の推定方法であって、
前記金属材料の組織観察画像に対応する解析モデルを作成し、
前記構成組織の材料パラメータを設計変数とする所定の近似則によって前記構成組織の応力ひずみ曲線を定義し、
前記解析モデルと前記構成組織の応力ひずみ曲線とを入力データとして均質化法に従った有限要素解析を実行することによって前記解析モデルの複合組織の応力ひずみ曲線を算出し、
解析的に算出された前記解析モデルの複合組織の応力ひずみ曲線と予め実験的に取得された前記金属材料の複合組織の応力ひずみ曲線との一致度を定義した目的関数を前記設計変数の調整により最適化し、
前記目的関数を最適化する前記設計変数を最適解として前記構成組織の応力ひずみ曲線を推定する
ことを含む、応力ひずみ曲線の推定方法。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記２つの構成組織の応力ひずみ曲線の一方が既知かつ他方が未知であり、
前記最適化において前記一致度が最も高い前記設計変数を最適解として前記他方の構成組織の応力ひずみ曲線を推定する、請求項１に記載の応力ひずみ曲線の推定方法。
【請求項３】
前記２つの構成組織の応力ひずみ曲線の両方が未知であり、
前記最適化において前記一致度の高い順に所定の数の候補解を抽出し、
前記所定の数の候補解の応力ひずみ曲線のそれぞれにおいて任意の相当塑性ひずみに対する相当応力を算出してヒストグラムを作成し、
前記ヒストグラムにおいて最頻値区間にある候補解のうち最も前記一致度の高いものを最適解として前記２つの構成組織の応力ひずみ曲線を推定する、
ことをさらに含む、請求項１または２に記載の応力ひずみ曲線の推定方法。
【請求項４】
複数の前記相当塑性ひずみに対する複数の前記相当応力を算出することによって複数の前記ヒストグラムを作成し、
前記複数のヒストグラムのそれぞれにおいて最頻値区間にある候補解のうち重複するものを抽出するとともにその中から最も前記一致度の高いものを最適解として前記２つの構成組織の応力ひずみ曲線を推定する、請求項３に記載の応力ひずみ曲線の推定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力ひずみ曲線の推定方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の構成組織から構成される複合組織を有する金属材料をモデル化して力学的な数値解析を行う場合、金属材料の全体の複合組織ではなく個々の構成組織の応力ひずみ曲線が必要となることがある。このような個々の構成組織の応力ひずみ曲線を取得する手法については、様々に研究がなされている。
【０００３】
非特許文献１では、推定対象の構成組織と同じ金属組織を有する単相材料を作製し、当該単相材料を引張試験することによって推定対象の構成組織の応力ひずみ曲線を取得している。また、取得した複数の構成組織の応力ひずみ曲線を入力データとして均質化法に従った解析を行うことにより、複数の構成組織から構成される複合組織の応力ひずみ曲線を精度よく推定している。非特許文献２では、構成組織を狙い打ちするように微小領域を対象とした押込試験を行うことによって、得られる荷重と押込量との関係から構成組織の応力ひずみ曲線を推定している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
黒澤著、「均質化弾塑性ＦＥＭによるＤｕａｌ－ｐｈａｓｅ鋼のマルチスケール強度解析」、神戸製鋼技報Vol.71 No.1、２０２１年７月
坂巻他著、「押込み試験を用いた鋼材構成組織単体における応力ひずみ関係推定手法の提案」、第８回材料ＷＥＥＫ材料シンポジウム、２０２２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１の手法では、推定対象の構成組織と同じ単相材料を作製するための熱処理条件の探索が必要となるだけでなく、そのような熱処理条件への実際の調整も困難である。非特許文献２では、構成組織の狙い打ちが困難であるとともに外乱を排除する必要がある。従って、複数の構成組織からなる金属材料に関して、構成組織の応力ひずみ曲線のより容易な推定方法が求められている。
【０００６】
本発明は、応力ひずみ曲線の推定方法において、２つの構成組織からなる金属材料に関して、構成組織の応力ひずみ曲線を容易に推定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、コンピュータにより実行される２つの構成組織からなる金属材料の前記構成組織の応力ひずみ曲線の推定方法であって、前記金属材料の組織観察画像に対応する解析モデルを作成し、前記構成組織の材料パラメータを設計変数とする所定の近似則によって前記構成組織の応力ひずみ曲線を定義し、前記解析モデルと前記構成組織の応力ひずみ曲線とを入力データとして均質化法に従った有限要素解析を実行することによって前記解析モデルの複合組織の応力ひずみ曲線を算出し、解析的に算出された前記解析モデルの複合組織の応力ひずみ曲線と予め実験的に取得された前記金属材料の複合組織の応力ひずみ曲線との一致度を定義した目的関数を前記設計変数の調整により最適化し、前記目的関数を最適化する前記設計変数を最適解として前記構成組織の応力ひずみ曲線を推定することを含む、応力ひずみ曲線の推定方法を提供する。
【０００８】
この構成によれば、金属材料の引張試験、組織観察画像の取得、および均質化法に従った有限要素解析といった比較的容易な手段で構成組織の応力ひずみ曲線を高精度に推定できる。特に、引張試験では、難易度の高い単相材料の製作も不要であり、複合組織を有する金属材料をそのまま使用できる。また、微小な構成組織を狙い打ちする難易度の高い押込試験も不要である。組織観察画像は、顕微鏡によって金属材料を撮像することで容易に取得できる。均質化法に従った有限要素解析は、前述のように従来から知られる手法であり、解析作業としても困難なものではない。また、解析モデルの作成においては、組織観察画像を２値化するなどして２つの構成組織を画像認識してもよい。所定の近似側には、例えば、スウィフト則、Ｎ乗硬化則、またはルードウィック則などが採用され得る。目的関数には、例えば、一致度を定義可能な残差平方和などが採用されてもよい。
【０００９】
前記応力ひずみ曲線の推定方法では、前記２つの構成組織の応力ひずみ曲線の一方が既知かつ他方が未知であり、前記最適化において前記一致度が最も高い前記設計変数を最適解として前記他方の構成組織の応力ひずみ曲線を推定してもよい。
【００１０】
この構成によれば、２つの構成組織の応力ひずみ曲線の一方が既知であり、他方が未知である場合に、未知の構成組織の応力ひずみ曲線を容易かつ高精度に推定できる。特に、単に一致度が最も高いものを最適解として推定するので、アルゴリズムとしても単純である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許