軽量化を目的とした高強度鋼板,耐食性や美的要求からの表面処理鋼板やステンレス鋼板など,これらの高機能,高付加価値化は,板材成形においては必ずしも好都合とはならず,むしろ成形性の低下をもたらす場合が多い.新材料に適した成形技術および成形条件を確立するためには,まず,成形中の材料の破断予測を的確に行えるようにすることが不可欠である.
従来,板材の成形限界予測には塑性不安定ないし分岐理論が広く用いられてきた.しかし,塑性不安定ないし分岐理論による予測は,材料の塑性特性が十分に把握され,精度よく数式化されていることが前提となる.種々の高機能鋼板の場合,それらの塑性特性は不明な点も多く,また,それぞれの鋼板について,個々に複雑な塑性構成式を作成するのも得策とは考えられない.これに対し,本研究組織は最近の研究で,より基本である破壊という現象に着目することによって,成形限界予測の適用範囲を広げることを試みてきている.すなわち,板材成形の有限要素シミュレーションで計算される応力・ひずみ分布およびそれらの履歴から,延性破壊条件式を用いて破壊発生の有無を予測する方法を提案してきた.
本研究では,これらの背景をふまえ,まず,高張力鋼板,表面処理鋼板,ステンレス鋼板などの種々の高機能鋼板の深絞り,張出し,伸びフランジなどの基本的な板材成形性および引張特性を実験的に明らかにした.つぎに,それらの成形加工を有限要素シミュレーションするとともに,延性破壊条件式を適用して成形限界や破断発生場所を予測できる計算プログラムを作成した.実験結果との比較検証により,上記のやや特殊な鋼板に対しても有効な成形限界予測方法を確立し,それぞれの鋼板に最適な成形方法や条件を明らかにした.さらに,鋼板のみならず,鋼板と他種金属との積層複合板についての成形限界予測も行い,良好な結果を得た.