特開 2024-7316 引張曲げ試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007316

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】引張曲げ試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/20 20060101AFI20240111BHJP

【ＦＩ】

G01N3/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023063353

(22)【出願日】2023-04-10

(31)【優先権主張番号】P 2022108603

(32)【優先日】2022-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】田口 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】前田 恭志

(72)【発明者】

【氏名】前田 康裕

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA07

2G061AB03

2G061BA04

2G061CA02

2G061CB01

2G061CC11

2G061DA01

2G061EA02

2G061EA04

2G061EB07

(57)【要約】

【課題】
曲げ角度が一定で、かつデジタル画像相関法による試験中のひずみ測定が可能な引張曲げ試験を、簡易な試験機構成で実現する。
【解決手段】
ホルダ３とダイ４で試験片２の長手方向の端部を挟持し、パンチ５を押圧して引張曲げ変形させる。パンチ５は、先端部の試験片２の短手方向の断面形状が一定であり、先端部の試験片２の長手方向における両端にそれぞれ第１凸曲面１４ｅ，１４ｆを有するパンチ本体１１と、パンチ本体１１の先端部に試験片側に突出するように設けられ、試験片２の短手方向の断面形状が一定の第２凸曲面１２ｄを有し、パンチ本体１１の第１凸曲面１４ｅ，１４ｆ間の試験片２の長手方向の離間距離である第１幅ＷＭよりも狭い、第２幅ＷＰを有する突起部１２Ａとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホルダとダイで板状の試験片の長手方向の端部を挟持し、
前記試験片にパンチを押圧して引張曲げ変形させ、
前記パンチは、
先端部の前記試験片の短手方向の断面形状が一定であり、前記先端部の前記試験片の前記長手方向における両端にそれぞれ第１凸曲面を有するパンチ本体と、
前記パンチ本体の前記先端部に前記試験片側に突出するように設けられ、前記試験片の前記短手方向の断面形状が一定の第２凸曲面を有し、前記パンチ本体の第１凸曲面間の前記試験片の前記長手方向の離間距離である第１幅よりも狭い、前記試験片の前記長手方向の寸法である第２幅を有する突起部と
を備える、引張曲げ試験方法。

【請求項2】

前記突起部は前記パンチ本体の前記先端部に取り外し可能に固定されている、請求項１に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項3】

前記突起部の前記第２凸曲面のみが前記試験片に接触している第１状態では、前記ダイによって前記ホルダに対して押し付けて前記試験片を保持する試験片保持力を第１保持力に設定し、
前記突起部の前記第２凸曲面と前記パンチ本体の前記第１凸曲面の両方が前記試験片に接触する第２状態では、前記試験片保持力を前記試験片の前記ホルダと前記ダイで挟持された部分からの材料流入が生じない第２保持力に設定し、
前記第１保持力は前記第２保持力より小さい、請求項１又は請求項２に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項4】

前記試験片の前記ホルダと前記ダイで挟持された部分と前記パンチが押圧される部分との間に、前記試験片を前記長手方向に曲げ返した余剰部が設けられている、請求項１又は２に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項5】

前記試験片の前記パンチの前記突起部が押圧される部分の前記短手方向の両端に切欠がそれぞれ設けられ、前記切欠の形状は前記パンチの前記突起部の先端に向かって幅が直線的又は曲線的に漸減し、かつ最先端における幅が最も狭い、請求項１又は２に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項6】

前記突起部の前記試験片の前記短手方向の寸法である突起長が、前記試験片の前記短手方向の寸法である幅よりも短く、
前記試験片にパンチを押圧して引張曲げ変形させるときに、前記試験片の前記短手方向の両端部を前記突起部に対して前記短手方向に突出させる、
請求項１又は２に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項7】

前記突起長は、前記試験片の前記幅の半分値よりも長い、
請求項６に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項8】

前記突起部の前記試験片の前記短手方向における両端に、前記パンチ本体の前記先端部に前記試験片側に突出するように設けられた補助突起部が設けられ、
前記突起部の前記パンチ本体からの突出量である第１突起高さが、前記補助突起部の前記パンチ本体からの突出量である第２突起高さよりも大きい、
請求項６に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項9】

前記突起部と前記補助突起部とが湾曲面を介して連続している
請求項８に記載の引張曲げ試験方法。

【請求項10】

前記試験片に対して前記パンチとは反対側に配置されたカメラで前記パンチの押圧により引張曲げ変形中の前記試験片を撮影する、請求項１又は２に記載の引張曲げ試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、引張曲げ試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼板等のブランクのプレス成形性の予測のための、張力を伴う曲げ（引張曲げ）による試験片の割れを評価する試験（引張曲げ試験）が知られている。

【0003】

非特許文献１に開示された引張曲げ試験では、試験片の両側を材料流入が生じないようにチャックし、アールの異なるパンチを用いて割れが生じるまで試験片を引張曲げ変形させる。

【0004】

非特許文献２に開示された引張曲げ試験では、成形初期に低張力で試験片をパンチになじませた後、パンチの変位を止め、割れが発生するまで試験片に張力を付与する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】A.J. Martinez-Doanire et.al, Analysis of the failure of H240LA Steel Sheets subjected to strech-bending conditions, Procedia Manufacuring 41, 2019年, p. 626-633

【非特許文献2】米林亮 中田匡浩,"高張力鋼板の引張曲げ加工性に及ぼす工具寸法および初期張力の影響"第62回塑性加工連合講演会講演論文集，2011年，p. 367-368

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

非特許文献１の引張曲げ試験では、パンチの変位に伴って曲げ角度と張力の両方が変化する。その結果、板厚方向ひずみ勾配（曲げ方向のひずみの板厚方向の勾配）もパンチの変位に伴って変化する。

【0007】

非特許文献２の引張曲げ試験では、曲げ角度を一定として張力を制御できるため、板厚方向ひずみ勾配が一定の条件下での試験が可能である。しかし、この引張曲げ試験を行うためには、複雑な試験機と特殊な治具が必要である。また、この試験機は、カメラで試験片を撮影する視野の確保が困難であるので、デジタル画像相関法（DIC: Digital Image Correlation）による試験中のひずみ測定に適さない。

【0008】

本発明は、曲げ角度が一定で、かつデジタル画像相関法による試験中のひずみ測定が可能な引張曲げ試験を、簡易な試験機構成で実現することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、ホルダとダイで板状の試験片の長手方向の端部を挟持し、前記試験片にパンチを押圧して引張曲げ変形させ、前記パンチは、先端部の前記試験片の短手方向の断面形状が一定であり、前記先端部の前記試験片の前記長手方向における両端にそれぞれ第１凸曲面を有するパンチ本体と、前記パンチ本体の前記先端部に前記試験片側に突出するように設けられ、前記試験片の前記短手方向の断面形状が一定の第２凸曲面を有し、前記パンチ本体の第１凸曲面間の前記試験片の前記長手方向の離間距離である第１幅よりも狭い、前記試験片の前記長手方向の寸法である第２幅を有する突起部とを備える、引張曲げ試験方法を提供する。

【0010】

試験片にパンチが押圧されると、まず突起部の第２凸曲面のみが試験片に接触し、さらにパンチが変位すると第２曲面に加えパンチ本体の先端部の両端の第１凸曲面も試験片に接触する。この状態、つまり試験片がパンチになじんだ状態では、試験片の突起部の第２凸曲面に接触している部分とパンチ本体の一対の第１凸曲面の接触している部分との間がそれぞれ直線状となる。つまり、試験片がパンチになじんだ状態では、試験片には、突起部の第２凸曲面と接触している部分とパンチ本体の一方の第１凸曲面との間の直線状の部分と、突起部の第２凸曲面と接触している部分とパンチ本体の他方の第１凸曲面との間の直線状の部分との間に曲げ角度が付けられる。

【0011】

試験片がパンチになじんだ後、パンチがさらに変位しても、これらの直線状の部分の姿勢は保持されるので、一対の第１凸曲面間の領域における試験片の曲げ角度は一定で維持される。つまり、いったん試験片がパンチになじむと、パンチがさらに変位しても、試験片の第１凸曲面間の領域では、曲げ角度は変化せず、張力のみが増大する。

【0012】

以上のように、試験片の第１凸曲面間の領域では、試験片の曲げ角度を一定に維持しつつ、試験片に作用する張力を増加させることができるので、板厚方向ひずみ勾配が一定の条件を維持したままで、試験片を引張曲げ変形させることができる。

【0013】

また、試験片のパンチが押し付けられる側とは反対の表面にはカメラの視野を遮るものがなく、カメラの視野が確保される。そのため、デジタル画像相関法による試験中のひずみ測定が可能である。

【0014】

さらに、曲げ角度一定の引張曲げは、パンチ本体の先端部に幅狭の突起部を設けた２段構造のパンチによって実現される。そのため、曲げ角度一定の引張曲げを実現するために特殊な治具を製作する必要もないし、試験機に複雑な機構や制御が要求されることもない。

【0015】

前記突起部は前記パンチ本体の前記先端部に取り外し可能に固定されていてもよい。

【0016】

第２凸曲面の形状、第２幅、高さ（パンチ本体の先端部からの突出量）等が異なる突起部に交換することで、試験片が第２凸曲面に沿って曲がっている部分のアールや、曲げ角度が異なる条件で曲げ角度一定の引張曲げ試験を行うことができ、種々の板厚方向ひずみ勾配での評価が可能となる。

【0017】

前記突起部の前記第２凸曲面のみが前記試験片に接触している第１状態では、前記ダイによって前記ホルダに対して押し付けて前記試験片を保持する試験片保持力を第１保持力に設定し、前記突起部の前記第２凸曲面と前記パンチ本体の前記第１凸曲面の両方が前記試験片に接触する第２状態では、前記試験片保持力を前記試験片の前記ホルダと前記ダイで挟持された部分からの材料流入が生じない第２保持力に設定し、前記第１保持力は前記第２保持力より小さくてもよい。

【0018】

試験片保持力をこのように制御することで、試験片を構成する材料の全伸びが低い（例えば、約３５％以下）場合であっても、試験片がパンチになじむ前、つまり曲げ角度一定の引張曲げとなる前に、試験片に割れが発生するのを防止できる。

【0019】

前記試験片の前記ホルダと前記ダイで挟持された部分と前記パンチが押圧される部分との間に、前記試験片を前記長手方向に曲げ返した余剰部が設けられていてもよい。

【0020】

試験片がパンチになじむ前、つまり試験片がパンチ本体の第１凸曲面に接触する前の段階では、余剰部が伸びることで試験片に作用する張力が緩和される。そのため、試験片を構成する材料の全伸びが低い（例えば、約３５％以下）場合であっても、試験片保持力を制御することなく、試験片がパンチになじむ前、つまり曲げ角度一定の引張曲げとなる前に、試験片に割れが発生するのを防止できる。

【0021】

前記試験片の前記パンチの前記突起部が押圧される部分の前記短手方向の両端に切欠がそれぞれ設けられ、前記切欠の形状は前記パンチの前記突起部の先端に向かって幅が直線的又は曲線的に漸減し、かつ最先端における幅が最も狭くてもよい。

【0022】

切欠を設けることで、試験片の変形が長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも十分に小さい狭い領域に集中する。その結果、試験片のひずみを平面ひずみ状態とすることができる。

【0023】

前記試験片に対して前記パンチとは反対側に配置されたカメラで前記パンチの押圧により引張曲げ変形中の前記試験片を撮影してもよい。

【0024】

カメラにより、試験片のパンチとは反対側の表面、つまり曲げ外側の試験片の表面を撮影できる。そのため、デジタル画像相関法により、試験中の試験片のひずみの変化を測定でき、割れによる成形限界のひずみの算出が可能となる。

【0025】

前記突起部の前記試験片の前記短手方向の寸法である突起長さが、前記試験片の前記短手方向の寸法である試験片幅よりも短く、前記試験片にパンチを押圧して引張曲げ変形させるときに、前記試験片の前記短手方向の両端部を前記突起部に対して前記短手方向に突出させてもよい。

【0026】

試験片の短手方向の両端部が突起部の端面に向けて曲がり、突起部に押圧されている部分において試験片が短手方向に縮むのを抑制できる。したがって、この突起部に押圧されている部分において、理想的な平面ひずみ状態を作り出すことができる。

【0027】

前記突起長さは、前記試験片幅の半分値よりも長くてもよい。

【0028】

試験片の短手方向において突起部で押圧されている部分の寸法が長くなる。平面ひずみ状態となる領域が広くなる。

【0029】

前記突起部の前記試験片の前記短手方向における両端に、前記パンチ本体の前記先端部に前記試験片側に突出するように設けられた補助突起部が設けられ、前記突起部の前記パンチ本体からの突出量である第１高さが、前記補助突起部の前記パンチ本体からの突出量である第２高さよりも大きくてもよい。

【0030】

前記突起部と前記補助突起部とが湾曲面を介して連続していてもよい。

【0031】

試験片の短手方向の両端部を突起部の端面になじませやすくなる。

【発明の効果】

【0032】

本発明の引張曲げ試験によれば、曲げ角度が一定で、かつデジタル画像相関法による試験中のひずみ測定が可能な引張曲げ試験を、簡易な試験機構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の第１実施形態に係る引張曲げ試験方法における試験機の模式的な正面図。

【図2】図１の試験機の模式的な平面図。

【図3】パンチの斜視図。

【図4】パンチの正面図。

【図5】パンチの分解正面図。

【図6】突起部を交換したパンチの正面図。

【図7】突起部を交換したパンチの正面図。

【図8】第１実施形態におけるパンチ変位に対するブランク保持力の変化を示す線図。

【図9】パンチが初期位置にあるときの試験機の模式的な正面図。

【図10】パンチが図９の位置よりも上昇した位置にあるときの試験機の模式的な正面図。

【図11】パンチが図１０の位置よりも上昇した位置にあるときの試験機の模式的な正面図。

【図12】パンチが図１１の位置よりも上昇した位置にあるときの試験機の模式的な正面図。

【図13】板厚方向ひずみ勾配を説明するための概念図。

【図14】本発明の第２実施形態に係る引張試験方法における試験機の模式的な正面図。

【図15】図１４の試験機の模式的な平面図。

【図16】第２実施形態におけるパンチ変位に対するブランク保持力の変化を示す線図。

【図17】第３実施形態に係る引張試験方法における試験機のパンチの斜視図。

【図18】図１７の試験機の模式的な平面図。

【図19】図１８のXIX－XIX線に沿って示す断面図。

【図20】パンチが上昇した位置にあるときのパンチ及びブランクを示す断面図。

【図21】パンチが上昇した位置にあるときのパンチ及びブランクを示す正面図。

【発明を実施するための形態】

【0034】

（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る引張曲げ試験方法における試験機１を示す。

【0035】

試験機１は、ブランク（試験片）２を保持するためのホルダ３とダイ４を備える。また、試験機１は、ホルダ３とダイ４で保持されたブランク２の下方に、ブランク２を引張曲げ変形させるためのパンチ５を備える。さらに、試験機１は、ホルダ３とダイ４で保持されたブランク２に対してパンチ５とは反対側、ホルダ３とダイ４で保持されたブランク２の上方に配置された２台のカメラ６Ａ，６Ｂを備える。

【0036】

本実施形態におけるブランク２は、長手方向（図においてＹ方向）の寸法、つまり長さが、短手方向（図においてＸ方向）の寸法、つまり幅よりも十分に大きい細長い長方形板状である。また、ブランク２の厚さ（図においてＺ方向の寸法）は一定である。ブランク２には短手方向の両端に短手方向に互いに対向する一対の切欠２ａ，２ｂが設けられている。切欠２ａ，２ｂについては、後に詳述する。

【0037】

本実施形態におけるホルダ３とダイ４はいずれも円環状である。ホルダ３の上面とダイ４の下面との間にブランク２の長手方向の両端が挟持され、それによってホルダ３とダイ４に対してブランク２が保持される。詳細には、ホルダ３は固定であるのに対して、ダイ４は図１において矢印Ｂで示す下向きの力、つまりブランク保持力でブランク２をホルダ３に押し付けている。ホルダ３とダイ４の形状はブランク２の両端を適切に保持できる限り特に限定されない。

【0038】

パンチ５は、ホルダ３とダイ４で取り囲まれた空間において、前述のようにホルダ３とダイ４で保持されたブランク２の下方に配置されている。

【0039】

図３及び図４を併せて参照すると、パンチ５は、パンチ本体１１と突起部１２Ａ（後述するように、別の突起部１２Ｂ，１２Ｃと交換可能）を備える。本実施形態では、パンチ本体１１は、円筒状のパンチ基部１３と、パンチ基部１３の先端に固定された補助部材１４とを備える。補助部材１４はパンチ本体１１の先端部を構成している。パンチ基部１３の形状は、特に限定されず、角柱状であってもよい（図１７を参照）。また、パンチ基部１３と補助部材１４が一体構造であってもよい。パンチ５は昇降可能である。図において矢印ＵＰで示すようにパンチ５が上昇することで、後に詳述する態様で、突起部１２Ａと補助部材１４がブランク２に押圧され、それによってブランク２が引張曲げ変形する。

【0040】

図３及び図４を参照すると、補助部材１４は、全体として扁平な直方体状であり、ブランク２の短手方向（図においてＸ方向）の断面形状が一定である。補助部材１４の底面１４ａ、前面１４ｂ、及び後面１４ｃは平坦面である。底面１４ａ、前面１４ｂ、及び後面１４ｃは平坦面に限定されず、一部又は全部に凹凸を有していてもよい。補助部材１４の頂面１４ｄはブランク２の長手方向（図においてＹ方向）の両端に凸曲面（第１凸曲面）１４ｅ，１４ｆをそれぞれ有している。

【0041】

本実施形態における補助部材１４の頂面１４ｄの形状をさらに説明する。

【0042】

頂面１４ｄの両端の凸曲面１４ｅ，１４ｆは、本実施形態では、ブランク２の短手方向の断面形状が真円を４等分して部分円弧である。つまり、凸曲面１４ｅ，１４ｆは、ブランク２の短手方向に伸びる円筒面を４等分した曲面である。凸曲面１４ｅ，１４ｆのアールＲＭと、凸曲面１４ｅ，１４ｆの最外端間のブランク２の長手方向における離間距離、つまり補助部材１４のブランク２の長手方向における幅（第１幅）ＷＭは、後述するブランク２がパンチ５になじんだ後の曲げ角度θを決定する要因である。凸曲面１４ｅ，１４ｆの断面形状は、部分円弧に限定されない。例えば、凸曲面１４ｅ，１４ｆの断面形状は、部分楕円弧であってもよいし、部分円弧と部分楕円弧を複合した曲面であってもよいし、断面形状の一部が直線であってもよい。

【0043】

頂面１４ｄの凸曲面１４ｅ，１４ｆで挟まれたブランク２の長手方向の領域は、本実施形態では平坦面１４ｇである。この領域は平坦面に限定されず、一部又は全部に凹凸を有していてもよい。

【0044】

次に、突起部１２Ａの形状を説明する。

【0045】

図３及び図４を参照すると、突起部１２Ａは、ブランク２の短手方向（図においてＸ方向）の断面形状が一定である。本実施形態では突起部１２Ａの底面１２ａ、前面１２ｂ、及び後面１２ｃは平坦面である。底面１２ａ、前面１２ｂ、及び後面１２ｃは平坦面に限定されず、一部又は全部に凹凸を有していてもよい。突起部１２Ａは頂面である凸曲面（第２凸曲面）１２ｄを有する。

【0046】

突起部１２Ａの凸曲面１２ｄは、ブランク２の短手方向の断面形状が、真円を２等分した部分円弧、つまり半円弧である。つまり、凸曲面１２ｄは、ブランク２の短手方向伸びる円筒面を２等分した半円筒面である。凸曲面１２ｄのアールＲＰと、補助部材１４の頂面１４ｄから凸曲面１２ｄの頂点までの距離、つまり突起部１２Ａの高さＨＰは、後述するブランク２がパンチ５になじんだ後の曲げ角度θを決定する要因である。突起部１２Ａのブランク２の長手方向の寸法である幅（第２幅）ＷＰは、補助部材１４の頂面１４ｄの幅ＷＭよりも狭く設定される。

【0047】

図５を参照すると、補助部材１４は底面１４ａから突出する一対のピン１４ｈを備えており、これらのピン１４ｈをパンチ基部１３の頂面１３ａに設けられた一対の孔１３ｂに差し込むことで、補助部材１４がパンチ基部１３に保持される。補助部材１４をパンチ基部１３から取り外した状態で、補助部材１４から突起部１２Ａを取り外し、他の突起部１２Ｂ，１２Ｃ（図６，図７）と交換できる。突起部１２Ａ～１２Ｃの底面１２ａには、ねじ孔１２ｅが設けられている。一方、補助部材１４には段付き貫通孔１４ｉが設けられている。ねじ１５を段付き貫通孔１４ｉに挿通してねじ孔１２ｅに螺合することで、突起部１２Ａ～１２Ｃが補助部材１４に対して固定されている。従って、パンチ基部１３から補助部材１４を取り外した状態でねじ１５を緩めて外すことで、補助部材１４から突起部１２Ａ～１２Ｃを取り外し、他の突起部１２Ａ～１２Ｃと交換できる。

【0048】

図６に示す突起部１２Ｂは、凸曲面１２ｄのアールＲＰが突起部１２Ａよりも小さく、高さＨＰは突起部１２Ａと同じである。図７に示す突起部１２Ｃは、凸曲面１２ｄのアールＲＰが突起部１２Ｂよりも小さく、高さＨＰは突起部１２Ａ，１２Ｂと同じである。

【0049】

次に、図８から図１２を参照して、第１実施形態の引張曲げ試験方法を説明する。

【0050】

図８は、パンチ５の変位に対するブランク保持力Ｂの変化を示している。このブランク保持力Ｂの制御については後に詳述する。

【0051】

図９に示す状態、つまりパンチ５の突起部１２Ａの凸曲面１２ｄの最先端が試験片２の下面２ｃに接触した初期状態から、パンチ５が矢印ＵＰで示すように上昇していく。初期状態では、パンチ本体１１の補助部材１４の一対の凸曲面１４ｅ，１４ｆは、試験片２の下面２ｃに対して離れて位置して接触していない。

【0052】

以降、パンチ５は試験片２に割れが生じるまで上昇し、その間、試験片の上面２ｄがカメラ６Ａ，６Ｂによって撮影される。

【0053】

図１０を参照すると、パンチ５が初期状態（図９）から少し上昇すると、試験片２の下面２ｃに突起部１２Ａの曲面１２ｄが押し付けられることで、試験片２が長手方向に曲げられる（曲げ角度を符号θで示す。）。図１０の状態では、パンチ本体１１の一対の凸曲面１４ｅ，１４ｆに試験片２の下面２ｃから離れており、試験片２の突起部１２Ａの曲面１２ｄに接触している部分からホルダ３とダイ４で挟まれた両端との間は概ね直線状となっている。

【0054】

図１１を参照すると、パンチ５が図１０に示す高さ位置からさらに上昇すると、試験片２の下面２ｃには、突起部１２Ａの凸曲面１２ｄが接触して押し付けられるだけでなく、パンチ本体１１の凸曲面１４ｅ，１４ｆも接触する。この状態、つまり試験片２がパンチ５になじんだ状態では、試験片２の突起部１２Ａの凸曲面１２ｄに接触している部分とパンチ本体１１の一対の凸曲面１４ｅ，１４ｆの接触している部分との間がそれぞれ直線状となる。つまり、試験片２がパンチ５になじんだ状態では、試験片２には、突起部１２Ａの凸曲面１２ｄと接触している部分とパンチ本体１１の一方の凸曲面１４ｅとの間の直線状の部分と、突起部１２Ａの凸曲面１２ｄと接触している部分とパンチ本体１１の他方の凸曲面１４ｆとの間の直線状の部分との間に曲げ角度θが付けられる。

【0055】

図１２を参照すると、図１１に示す試験片２がパンチ５になじんだ状態となる高さ位置からパンチ５がさらに上昇しても、パンチ本体１１の一対の凸曲面１４ｅ，１４ｆ間の領域における曲げ角度θは一定で維持される。つまり、いったん試験片２がパンチ５になじむと、パンチ５がさらに上昇しても、試験片２の第１凸曲面１４ｅ，１４ｆ間の領域では、曲げ角度θは変化せず、張力のみが増大する。パンチ５は試験片に割れが生じるまで上昇する。

【0056】

以上のように、試験片２の凸曲面１４ｅ，１４ｆ間の領域では、試験片２の曲げ角度θを一定に維持しつつ、張力を増加させることができる。その結果、板厚方向ひずみ勾配が一定の条件を維持したままで、試験片２を引張曲げ変形させることができる。

【0057】

図１３を参照すると、板厚方向ひずみ勾配ＳＢは、同図において矢印ＢＤで示す試験片２の曲げ方向（試験片２の長手方向と同じ方向）のひずみの板厚方向の勾配である。

【0058】

パンチ５は試験片２の下側に配置されて試験片２の下面２ｃに押し付けられるが、その反対側は、すなわち試験片２の上側にはカメラ６Ａ，６Ｂの視野を遮るものがなく、試験中、一対の凸曲面１４ｅ，１４ｆ間において試験片２の上面２ｄに対するカメラ６Ａ，６Ｂの視野が確保される。そのため、カメラ６Ａ，６Ｂは試験片２の上面２ｄの一対の凸曲面１４ｅ，１４ｆ間の部分を撮影し続けることができ、デジタル画像相関法による試験中の試験片２の上面２ｄ（曲げ外面）のひずみ測定が可能でき、割れによる成形限界のひずみの算出が可能となる。

【0059】

曲げ角度θが一定の引張曲げは、パンチ本体１１の先端部である補助部材１４に幅狭の突起部１２Ａを設けた２段構造のパンチ５によって実現される。そのため、曲げ角度θが一定の引張曲げを実現するために特殊な治具を製作する必要もないし、試験機１に複雑な機構や制御が要求されることもない。

【0060】

突起部１２Ａを、突起部１２Ｂ，１２Ｃのように、凸曲面１２ｄの形状、幅ＷＰ、高さＨＰａが異なるものに交換することで、試験片２が凸曲面１２ｄに沿って曲がっている部分のアールや、曲げ角度θが異なる条件で曲げ角度一定の引張曲げ試験を行うことができ、種々の板厚方向ひずみ勾配での評価が可能となる。

【0061】

図８を参照すると、本実施形態では、パンチ５の変位に対してブランク保持力Ｂを変化させている。具体的には、図９に示す初期状態から図１１に示すように試験片２がパンチ５になじむまで、つまり、試験片２の下面２ｃに突起部１２Ａの凸曲面１２ｄのみが接触している状態（第１状態）では、ブランク保持力Ｂは相対的に小さい保持力（第１保持力）Ｂ１に設定される。図１１に示すように試験片２がパンチ５なじんでさらにパンチ５が上昇する状態、つまり試験片２の下面２ｃに突起部１２Ａの凸曲面１２ｄとパンチ本体１１の凸曲面１４ｅ，１４ｆの両方が接触する状態（第２）状態では、ブランク保持力Ｂは相対的に大きい保持力（第２保持力）Ｂ２に設定される。保持力Ｂ２はホルダ３とダイ４で挟持された試験片２の長手方向の両端から材料流入が生じない大きさに設定される。保持力Ｂ１は保持力Ｂ２よりも小さく設定される。

【0062】

ブランク保持力Ｂをこのように制御することで、試験片２を構成する材料の全伸びが低い（例えば、約３５％以下）場合であっても、試験片２がパンチ５になじむ前、つまり曲げ角度θが一定の引張曲げとなる前に、試験片２に割れが発生するのを防止できる。

【0063】

図２を参照して、ブランク２の短手方向の両端に設けられた短手方向に互いに対向する一対の切欠２ａ，２ｂについて説明する。

【0064】

一般に試験片２の長手方向（図１３において矢印ＢＤで示す曲げ方向と一致する）の変形に対して、試験片２の短手方向の寸法が十分に長い場合に、短手方向の変形が抑制されて平面ひずみ状態となる。短手方向に対向する一対の切欠２ａ，２ｂを設けることで、試験片２の変形が切欠２ａ，２ｂの頂点を結ぶ狭い領域Ａに集中する。この領域Ａは短手方向に細長い形状（長手方向の幅が狭い形状）を有しており、長手方向の寸法に対して短手方向の寸法が十分に長い。従って、この領域Ａでは平面ひずみ状態となる。このように、切欠２ａ，２ｂを設けることで、試験片２の変形が長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも十分に小さい狭い領域に集中し、平面ひずみ状態を作り出すことができる。変形を狭い領域Ａに集中させて平面ひずみ状態を作り出すために、本実施形態における切欠２ａ，２ｂの形状は、概ね半楕円状であり、パンチ５の突起部１２Ａの先端に向かって幅が曲線的に漸減し、かつ最先端における幅が最も狭くなっている。切欠２ａ，２ｂはパンチ５の突起部１２Ａの先端に向かって幅が直線的に漸減し、かつ最先端における幅が最も狭くなる形状であってもよい。また、切欠２ａ，２ｂの形状は、パンチ５の突起部１２Ａの先端に向かって幅が漸減し、かつ最先端における幅が最も狭くなっていれば、幅が直線的に漸減する部分と曲線的に漸減する部分の両方を含んでいてもよい。

【0065】

（第２実施形態）
図１４から図１６を参照して本発明の第２実施形態に係る引張曲げ試験方法を説明する。以下の説明において言及する事項を除いて、第２実施形態は第１実施形態と同様であり、図１４から図１６において第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。

【0066】

図１４及び図１５を参照すると、本実施形態では、試験機１の構成は第１実施形態と同様であるが、試験片２の形状が第１実施形態と異なる。

【0067】

試験片２にはホルダ３とダイ４とで挟持される長手方向の両端とパンチ５が押圧される部分との間に、長手方向に曲げ返した余剰部２ｅがそれぞれ設けられている。

【0068】

図１６を参照すると、本実施形態では、ブランク保持力Ｂは、初期状態（図９参照）から試験片２に割れが生じるまで、ホルダ３とダイ４で挟持された試験片２の長手方向の両端から材料流入が生じない保持力Ｂ２に設定される。

【0069】

試験片２がパンチ５になじむ前、つまり試験片２がパンチ本体１１の凸曲面１４ｅ，１４ｆに接触する前の段階では、余剰部２ｅが伸びることで試験片２に作用する張力が緩和される。そのため、試験片２を構成する材料の全伸びが低い（例えば、約３５％以下）場合であっても、ブランク保持力Ｂを制御（第１実施形態のように保持力Ｂ１から保持力Ｂ２へ段階的に増加）することなく、試験片２がパンチ５になじむ前、つまり曲げ角度θが一定の引張曲げとなる前に、試験片２に割れが発生するのを防止できる。

【0070】

（第３実施形態）
図１７から図２１を参照して、本発明の第３実施形態に係る引張曲げ試験方法を説明する。以下の説明において言及する事項を除き、第３実施形態は、第１実施形態と同様であり、図１７から図２１において第１又は第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。なお、本実施形態において、試験機１のホルダ３及びダイ４（図１７から図２１において不図示）の構造及び動作は、図１及び図９～図１２を参照して説明した第１実施形態と同様である。

【0071】

図１７を参照すると、パンチ基部１３が角柱状である。補助部材１４は、第１実施形態と同様に形成され、凸曲面１４ｅ，１４ｆ及び平坦面１４ｇを含む頂面１４ｄを有し、パンチ基部１３の先端に固定され、パンチ本体１１の先端部を構成する。

【0072】

突起部１２Ａは、第１実施形態と同様に、パンチ本体１１の先端部に上側に突出するように設けられている。突起部１２Ａは、ブランクの幅方向の断面形状が一定の凸曲面１２ｄを有する。突起部１２Ａの幅ＷＰは、パンチ本体１１の幅ＷＭよりも狭い。

【0073】

図１８を参照して、本実施形態におけるブランク２は、切欠２ａ，２ｂを有さない。ブランク２は、鋼板である。ブランク２は、その長手方向（図においてＹ方向）の寸法、つまり長さが、その短手方向（図においてＸ方向）の寸法、つまり幅よりも十分に大きい細長い長方形板状である。ブランク２の厚さ（図においてＺ方向の寸法）は、一定である。

【0074】

上記実施形態とは異なり、突起部１２Ａのブランク２の短手方向の寸法、つまり突起長ＬＰが、ブランク２の幅ＷＢよりも短い。一方、突起長ＬＰは、ブランク２の幅ＷＢの半分値よりも大きい。すなわち、突起長ＬＰとブランク２の幅ＷＢとは、次式：ＷＢ／２＜ＬＰ＜ＷＢを満たす。

【0075】

突起部１２Ａは、ブランク２の短手方向においてパンチ本体１１の先端部の中央部に配置され、ブランク２の長手方向においてパンチ本体１１の先端部の中央部に配置されている。

【0076】

パンチ５は、突起部１２Ａのブランク２の短手方向における両端それぞれに設けられた一対の補助突起部２２を備える。補助突起部２２も、パンチ本体１１の先端部に上側に突出する。

【0077】

補助突起部２２は、ブランク２の短手方向の断面形状が一定である。補助突起部２２は、頂面である凸曲面２２ｄを有する。補助突起部２２の凸曲面２２ｄは、ブランク２の短手方向に見て半円弧状である。つまり、凸曲面２２ｄは、突起部１２Ａの凸曲面１２ｄと同様にして、ブランク２の短手方向に延びる円筒面を２等分した半円筒面である。

【0078】

補助突起部２２は、突起部１２Ａに対して低背且つ狭幅である。突起部１２Ａのパンチ本体１１からの上側への突出量、すなわち第１突出高さＨＰは、補助突起部２２のパン耐本体１１からの上側への突出量、すなわち第２突出高さＨＰ２よりも高い。突起部１２Ａの幅ＷＰは、補助突起部２２のブランク２の長手方向の寸法、すなわち第２突起幅ＷＰ２よりも広い。

【0079】

補助突起部２２のブランク２の長手方向の中心は、突起部１２Ａのブランク２の長手方向の中心と一致している。換言すると、ブランク２の短手方向に見たときに、突起部１２Ａの凸曲面１２ｄが成す半円弧と、補助突起部２２の凸曲面２２ｄが成す半円弧とが、互いに同心状である。

【0080】

突起部１２Ａと補助突起部２２とは、湾曲面２３を介して連続している。突起部１２Ａの凸曲面１２ｄは、湾曲面２３を介して補助突起部２２の凸曲面２２ｄと連続している。緩やかな段差が、突起部１２Ａと補助突起部２２との間に形成される。湾曲面２３は、ブランク２の短手方向に延び且つ短手方向に直交する任意の方向に延びる断面であって、突起部１２Ａ及び補助突起部２２のブランク２の長手方向の中心を通過する断面において、一様な形状を有する。

【0081】

湾曲面２３は、突起部１２Ａの凸曲面１２ｄから延びる第１湾曲面２３ａと、第１湾曲面２３ａから連続して補助突起部２２の凸曲面２２ｄに繋がる第２湾曲面２３ｂとを有する。第１湾曲面２３ａは、上に凸の曲面であって、その頂点部となる凸曲面１２ｄの端縁から短手方向外側へ向かうほど下に向かうように湾曲されている。第２湾曲面２３ｂは、下に凸の曲面であって、その頂点部となる凸曲面２２ｄの端縁から短手方向中央側へ向かうほど上に向かうように湾曲されている。第１湾曲面２３ａと第２湾曲面２３ｂとは滑らかに連続している。

【0082】

図１８及び図１９を参照して、ブランク２をパンチ５で押圧して引張曲げ変形させるときには、ブランク２の長手方向の両端が、図１を参照して説明した第１実施形態と同様にして、ホルダ３の上面とダイ４の下面との間に保持される。ブランク２の短手方向の両端部が、突起部１２Ａに対して短手方向に突出するようにして、ブランク２の下面が突起部１２Ａの頂点部に接触する。この状態で、図９から図１２を参照して説明した第１実施形態と同様にして、パンチ５を上昇させる。

【0083】

図２０を参照して、パンチ５が上昇を続けると、ブランク２は長手方向に引っ張られる。そのため、ブランク２は短手方向に縮もうとする。一方、ブランク２のうち突起部１２Ａの凸曲面１２ｄの頂点部と接触している部分は、当該接触部分と短手方向に隣接してパンチ５から浮いている部分よりも、パンチ５から大きな面圧を受ける。そのため、この浮いている部分が、頂点部との接触部分に対して相対的に下方に倒れるように変形し、突起部１２Ａの短手方向外側の部位、すなわち湾曲面２３に接触する。パンチ５の変位量が大きくなるほど、このブランク２の短手方向の両端部が湾曲面２３になじんでいく。

【0084】

これにより、ブランク２は、パンチ５に押圧される部位にて、短手方向の両端部が突起部１２Ａの端部に引っ掛かり、長手方向に引っ張られても短手方向に縮みにくくなる。そのため、突起部１２Ａに押圧されている部分において、理想的な平面ひずみ状態を作り出すことができる。

【0085】

突起長ＬＰが、ブランク２の幅ＷＢよりも短い。そのため、このようなブランク２の短手方向の変形（収縮）の拘束を実現でき、理想的な平面ひずみ状態の創生を実現できる。突起長ＬＰは、ブランク２の幅ＷＢの半分長よりも長い。したがって、平面ひずみ領域が広くなる。

【0086】

これまで実施形態について説明したが、上記構成は、本発明の範囲内で適宜変更、追加、又は削除可能である。

【符号の説明】

【0087】

１ 試験機
２ ブランク
２ａ，２ｂ 切欠
２ｃ 下面
２ｄ 上面
２ｅ 余剰部
３ ホルダ
４ ダイ
５ パンチ
６Ａ，６Ｂ カメラ
１１ パンチ本体
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 突起部
１２ａ 底面
１２ｂ 前面
１２ｃ 後面
１２ｄ 凸曲面（第２凸曲面）
１２ｅ ねじ孔
１３ パンチ基部
１３ａ 頂面
１３ｂ 孔
１４ 補助部材
１４ａ 底面
１４ｂ 前面
１４ｃ 後面
１４ｄ 頂面
１４ｅ，１４ｆ 凸曲面（第１凸曲面）
１４ｇ 平坦面
１４ｈ ピン
１４ｉ 段付き貫通孔
１５ ねじ
２２ 補助突起部
２２ｄ 凸曲面
２３ 湾曲面
２３ａ 第１湾曲面
２３ｂ 第２湾曲面
Ａ 領域
Ｂ ブランク保持力
ＵＰ パンチ５が上昇する向き
ＲＭ 凸曲面１４ｅ，１４のアール
ＷＭ 補助部材１４の頂面１４ｄの幅（第１幅）
ＲＰ 凸曲面１２ｄのアール
ＬＰ 突起長
ＨＰ 突起部１２Ａ～Ｃの高さ（第１突起高さ）
ＨＰ２ 第２突起高さ
ＷＰ 突起部１２Ａ～Ｃの幅（第２幅）
ＷＰ２ 補助突起部２２の幅
ＷＢ 試験片２の幅
ＳＢ ひずみ勾配
ＢＤ 試験片２の曲げ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】