JP2005149533A - Rolling analysis system and program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need for replacing programs, to eliminate the need for inputting the number of analysis dimensions, symmetrical conditions and three-dimensional nodal coordinates and specifying a node number which is brought into contact with a symmetrical surface and a roll for rolling, with high versatility, easy operation and not having to spend a long time for operation, even when the cross-sectional shape of a material as analysis object and the kind of rolling process change. <P>SOLUTION: This rolling analysis system has a wire frame model generating means for generating a wire frame model, based on inputted rolling conditions, a boundary surface setting means for setting a boundary surface on the wire frame model, based on the rolling conditions and a node number calculating means for calculating the node number of a node, which is the node of a three-dimensional division element of the material and is brought into contact with the boundary surface. Initial three-dimensional division and boundary conditions are generated automatically, and a velocity component of the node of the three-dimensional division element of the material to be rolled is calculated by a rigid-plastic finite element method, based on the initial three-dimensional division and the boundary conditions. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧延解析システム及びプログラムに関するものである。   The present invention relates to a rolling analysis system and a program.

従来、鉄鋼材料及び非鉄金属材料を熱間圧延又は冷間圧延して、板材、棒材、線材、管材、異形材等を製造する場合、圧延機に作用する負荷、トルク等を予測したり、被圧延材である材料に発生する塑性流れ、応力分布、形状変化等を予測するために、材料を微小なメッシュ(要素)に分割して表現する有限要素法を使用したコンピュータ解析を行う圧延解析システムが採用されている。   Conventionally, when a steel material and a non-ferrous metal material are hot-rolled or cold-rolled to produce a plate material, a bar material, a wire material, a pipe material, a deformed material, etc., predict the load, torque, etc. acting on the rolling mill, Rolling analysis that performs computer analysis using the finite element method that divides the material into fine meshes (elements) to predict the plastic flow, stress distribution, shape change, etc. that occur in the material being rolled The system is adopted.

前記従来の圧延解析システムにおいては、一般に、解析対象物である材料を微小な要素に分解した有限要素モデルを作成し、材料の弾性変形を無視して、圧延加工時の3次元塑性変形を解析する(例えば、非特許文献1参照。)。   In the conventional rolling analysis system, generally, a finite element model in which the material to be analyzed is decomposed into minute elements is created, and the elastic deformation of the material is ignored, and the three-dimensional plastic deformation during the rolling process is analyzed. (For example, refer nonpatent literature 1.).

図2は従来の有限要素法を使用したコンピュータ解析におけるフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart in computer analysis using a conventional finite element method.

まず、圧延方向横断面での入口材料外形形状、圧延方向横断面での分割数、解析対象領域、ロールの形状、位置及び回転角速度、変形抵抗、摩擦係数等の圧延条件を入力する(ステップS1)。続いて、解析次元数を入力する(ステップS2)。圧延することによって製造される製品が板材、棒材、線材、管材、異形材等である場合は3次元解析が行われるので解析次元数は3であるが、製品が板材である場合にはしばしば2次元解析が行われるので解析次元数は2である。そして、コンピュータ解析に使用されるプログラムは解析次元数毎に相違するため、解析次元数が相違する場合、例えば、解析次元数が2である場合には、別のプログラムを使用する必要がある。   First, rolling conditions such as the inlet material outer shape in the rolling direction cross section, the number of divisions in the rolling direction cross section, the analysis target region, the roll shape, the position and rotational angular velocity, the deformation resistance, and the friction coefficient are input (step S1). ). Subsequently, the number of analysis dimensions is input (step S2). If the product produced by rolling is a plate, bar, wire, tube, deformed material, etc., the three-dimensional analysis is performed, so the number of analysis dimensions is 3, but often when the product is a plate Since the two-dimensional analysis is performed, the number of analysis dimensions is two. Since programs used for computer analysis differ for each number of analysis dimensions, when the number of analysis dimensions is different, for example, when the number of analysis dimensions is 2, it is necessary to use another program.

次に、対称条件を入力する(ステップS3)。該対称条件は、材料の断面形状に応じて相違し、例えば、対称性のない断面形状の場合、対称条件は1/1であり、左右対称の断面形状の場合、対称条件は1/2であり、上下左右対称の断面形状の場合、対称条件は1/4である。ここで、コンピュータ解析に使用されるプログラムは対称条件毎に相違するため、対称条件が相違する場合には、別のプログラムを使用する必要がある。   Next, a symmetry condition is input (step S3). The symmetry condition differs depending on the cross-sectional shape of the material. For example, in the case of a non-symmetrical cross-sectional shape, the symmetry condition is 1/1, and in the case of a left-right symmetric cross-sectional shape, the symmetry condition is 1/2. In the case of a cross-sectional shape that is symmetrical in the vertical and horizontal directions, the symmetry condition is 1/4. Here, since the program used for the computer analysis is different for each symmetry condition, it is necessary to use another program when the symmetry condition is different.

一方、被圧延材の微小なメッシュにおける節点の3次元座標を入力する(ステップS4)。そして、ステップS3で入力された対称条件、及び、ステップS4で入力された3次元節点座標に基づいて、対称面と接触する節点番号を指定する(ステップS5)。続いて、圧延用のロールと接触する節点番号を指定する(ステップS6)。これにより、データ入力が完了する。   On the other hand, the three-dimensional coordinates of the nodes in the minute mesh of the material to be rolled are input (step S4). Then, based on the symmetry condition input in step S3 and the three-dimensional node coordinates input in step S4, the node number in contact with the symmetry plane is specified (step S5). Then, the node number which contacts with the roll for rolling is designated (step S6). Thereby, the data input is completed.

次に、入力されたデータの前処理として、各節点の局所座標及び境界条件の登録が、プログラムに従って自動的に実行される(ステップS7)。   Next, as preprocessing of the input data, registration of local coordinates and boundary conditions of each node is automatically executed according to the program (step S7).

続いて、プログラムに従って計算が行われ、有限要素法による材料流れの解析が自動的に実行される(ステップS8)。   Subsequently, the calculation is performed according to the program, and the material flow analysis by the finite element method is automatically executed (step S8).

このように、有限要素法を使用したコンピュータ解析を行うことによって、被圧延材料である材料流れが解析され、圧延機に作用する負荷、トルク等を予測したり、材料に発生する塑性流れ、応力分布、形状変化等を予測したりすることができる。
日本鉄鋼協会発行、「第169/170西山記念技術講座テキスト(1998年)第55号」
Thus, by performing computer analysis using the finite element method, the material flow as the material to be rolled is analyzed, and the load, torque, etc. acting on the rolling mill are predicted, and the plastic flow and stress generated in the material are predicted. Distribution, shape change, etc. can be predicted.
Published by Japan Iron and Steel Institute, "Text of 169/170 Nishiyama Memorial Technology Course (1998) No. 55"

しかしながら、前記従来の圧延解析システム及びプログラムにおいては、解析次元数が異なる場合には、異なるプログラムを使用する必要があり、また、対称条件が異なる場合にも異なるプログラムを使用する必要があった。さらに、研究者、技術者等のコンピュータ解析を行う者が、解析次元数、対称条件及び3次元節点座標を入力し、対称面及び圧延用のロールと接触する節点番号を指定する必要があった。   However, in the conventional rolling analysis system and program, it is necessary to use a different program when the analysis dimension number is different, and it is also necessary to use a different program even when the symmetry condition is different. In addition, researchers, engineers, and other computer analysts have to input the number of dimensions of analysis, symmetry conditions, and 3D node coordinates, and specify the node numbers that contact the symmetry plane and the roll for rolling. .

このため、前記コンピュータ解析を行う者は、解析対象である材料の断面形状や圧延工程の種類が変わる毎に、使用されるプログラムを入れ替え、コンピュータを再起動させ、さらに、解析次元数、対称条件及び3次元節点座標を入力し、対称面及び圧延用のロールと接触する節点番号を指定する必要があった。   For this reason, the person who performs the computer analysis replaces the program to be used every time the cross-sectional shape of the material to be analyzed and the type of rolling process are changed, and restarts the computer. In addition, it is necessary to input the three-dimensional node coordinates and to specify the node numbers which come into contact with the symmetry plane and the roll for rolling.

一般に、圧延工程は、板材製造系列、棒線材製造系列、管材製造系列、異形材製造系列に大きく分かれている。そして、実際に製品を製造する圧延工場においては、前記系列をさらに詳細に製品毎に分類し、該製品毎に製造ラインが配設されるとともに、前記コンピュータ解析も前記製品毎に行われる。   In general, the rolling process is largely divided into a plate material manufacturing series, a rod wire manufacturing series, a pipe material manufacturing series, and a deformed material manufacturing series. In a rolling mill that actually manufactures products, the series is classified in more detail for each product, a manufacturing line is provided for each product, and the computer analysis is also performed for each product.

このため、実際の製品開発に即したコンピュータ解析を行う場合、対象となる製品が変わる毎に、前述されたように、使用されるプログラムを入れ替え、コンピュータを再起動させ、解析次元数、対称条件及び3次元節点座標を入力し、対称面及び圧延用のロールと接触する節点番号を指定する必要があるので、コンピュータ解析に時間がかかってしまい、また、前記コンピュータ解析を行う者は煩わしく感じてしまう。   For this reason, when performing computer analysis in line with actual product development, whenever the target product changes, as described above, the program to be used is replaced, the computer is restarted, the analysis dimension number, and the symmetry condition And it is necessary to input the three-dimensional node coordinates and specify the node numbers that come into contact with the symmetry plane and the roll for rolling, so that the computer analysis takes time, and those who perform the computer analysis feel annoying End up.

本発明は、前記従来の圧延解析システム及びプログラムの問題点を解決して、解析対象である材料の断面形状や圧延工程の種類が変わった場合でも、プログラムを入れ替える必要がなく、かつ、コンピュータ解析を行う者が、解析次元数、対称条件及び3次元節点座標を入力したり、対称面及び圧延用のロールと接触する節点番号を指定したりする必要がなく、汎(はん)用性が高く、かつ、操作が容易で操作に長時間を費やすことのない圧延解析システム及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of the conventional rolling analysis system and program, and even when the cross-sectional shape of the material to be analyzed and the type of rolling process are changed, it is not necessary to replace the program, and the computer analysis It is not necessary for the person performing the process to input the number of analysis dimensions, symmetry conditions, and 3D node coordinates, or to specify the node numbers that contact the symmetry plane and the roll for rolling. An object of the present invention is to provide a rolling analysis system and a program that are expensive and easy to operate and do not spend a long time.

そのために、本発明の圧延解析システムにおいては、入力された圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルを生成するワイヤーフレームモデル生成手段と、前記圧延条件に基づいて、前記ワイヤーフレームモデルに境界面を設定する境界面設定手段と、材料の3次元分割要素の節点であり前記境界面と接触する節点の節点番号を計算する節点番号計算手段とを有し、初期3次元分割及び境界条件を自動的に生成し、該初期3次元分割及び境界条件に基づいて剛塑性有限要素法によって、圧延される前記材料の3次元分割要素の節点の速度成分を計算する。   Therefore, in the rolling analysis system of the present invention, a wire frame model generating means for generating a wire frame model based on the input rolling conditions, and a boundary surface is set in the wire frame model based on the rolling conditions. And a node number calculation unit for calculating a node number of a node which is a node of the three-dimensional division element of the material and is in contact with the boundary surface. The initial three-dimensional division and the boundary condition are automatically performed. Based on the initial three-dimensional division and boundary conditions, the velocity component of the node of the three-dimensional division element of the material to be rolled is calculated by the rigid plastic finite element method.

本発明の他の圧延解析システムにおいては、さらに、前記境界面は、圧延用ロールの表面及び対称面である。   In another rolling analysis system of the present invention, the boundary surface is a surface of a rolling roll and a symmetrical surface.

本発明の圧延解析プログラムにおいては、圧延を解析するためにコンピュータを、入力された圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルを生成するワイヤーフレームモデル生成手段、前記圧延条件に基づいて、前記ワイヤーフレームモデルに境界面を設定する境界面設定手段、及び、材料の3次元分割要素の節点であり前記境界面と接触する節点の節点番号を計算する節点番号計算手段として機能させ、初期3次元分割及び境界条件を自動的に生成し、該初期3次元分割及び境界条件に基づいて剛塑性有限要素法によって、圧延される前記材料の3次元分割要素の節点の速度成分を計算する。   In the rolling analysis program of the present invention, a computer for analyzing rolling, a wire frame model generating means for generating a wire frame model based on the input rolling conditions, and the wire frame model based on the rolling conditions A boundary surface setting means for setting a boundary surface on the surface, and a node number calculation means for calculating a node number of a node which is a node of a three-dimensional dividing element of the material and is in contact with the boundary surface. Conditions are automatically generated, and the velocity component of the node of the three-dimensional division element of the material to be rolled is calculated by the rigid plastic finite element method based on the initial three-dimensional division and boundary conditions.

本発明の他の圧延解析プログラムにおいては、さらに、前記境界面は、圧延用ロールの表面及び対称面である。   In another rolling analysis program of the present invention, the boundary surface is a surface of a rolling roll and a symmetrical surface.

本発明によれば、圧延解析システムにおいては、入力された圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルを生成するワイヤーフレームモデル生成手段と、前記圧延条件に基づいて、前記ワイヤーフレームモデルに境界面を設定する境界面設定手段と、材料の3次元分割要素の節点であり前記境界面と接触する節点の節点番号を計算する節点番号計算手段と、初期3次元分割及び境界条件を自動的に生成し、該初期3次元分割及び境界条件に基づいて剛塑性有限要素法によって、圧延される前記材料の3次元分割要素の節点の速度成分を計算する。   According to the present invention, in the rolling analysis system, a wire frame model generating means for generating a wire frame model based on the input rolling conditions, and a boundary surface is set in the wire frame model based on the rolling conditions. A boundary surface setting means, a node number calculation means for calculating a node number of a node which is a node of the three-dimensional division element of the material and is in contact with the boundary surface, and an initial three-dimensional division and boundary condition are automatically generated, Based on the initial three-dimensional division and boundary conditions, the velocity component of the node of the three-dimensional division element of the material to be rolled is calculated by the rigid plastic finite element method.

また、圧延解析プログラムにおいては、圧延を解析するためにコンピュータを、入力された圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルを生成するワイヤーフレームモデル生成手段、前記圧延条件に基づいて、前記ワイヤーフレームモデルに境界面を設定する境界面設定手段、及び、材料の3次元分割要素の節点であり前記境界面と接触する節点の節点番号を計算する節点番号計算手段として機能させ、初期3次元分割及び境界条件を自動的に生成し、該初期3次元分割及び境界条件に基づいて剛塑性有限要素法によって、圧延される前記材料の3次元分割要素の節点の速度成分を計算する。   Further, in the rolling analysis program, a computer for analyzing the rolling, a wire frame model generating means for generating a wire frame model based on the input rolling conditions, and the wire frame model based on the rolling conditions. Boundary surface setting means for setting a boundary surface, and node number calculation means for calculating a node number of a node which is a node of a three-dimensional dividing element of the material and is in contact with the boundary surface. Is automatically generated, and the velocity component of the node of the three-dimensional divided element of the material to be rolled is calculated by the rigid plastic finite element method based on the initial three-dimensional division and the boundary condition.

この場合、解析対象である材料の断面形状や圧延工程の種類が変わった場合でも、圧延条件を入力するだけで自動的に境界面と接触する節点番号が計算され、各節点の局所座標及び境界条件が登録されるので、プログラムを入れ替える必要がなく、かつ、コンピュータ解析を行う者が、解析次元数、対称条件及び3次元節点座標を入力したり、対称面及び圧延用のロールと接触する節点番号を指定したりする必要がない。そのため、汎用性が高く、かつ、操作が容易で操作に長時間を費やすことがない。   In this case, even if the cross-sectional shape of the material to be analyzed or the type of rolling process changes, the node number that automatically contacts the boundary surface is calculated simply by inputting the rolling conditions, and the local coordinates and boundary of each node are calculated. Since the conditions are registered, there is no need to change the program, and the person who performs the computer analysis inputs the number of analysis dimensions, symmetry conditions and 3D node coordinates, or contacts the symmetry plane and the roll for rolling. There is no need to specify a number. Therefore, it is highly versatile, easy to operate, and does not spend a long time for operation.

すなわち、ホットストリップ(熱間圧延薄板)、コールドストリップ(冷間圧延薄板)、プレート(厚板)、ロッド(棒材)、ワイヤ(線材)、パイプ(管材)及び一般異形材を圧延によって製造する際に、圧延機に作用する負荷及びトルク、並びに、被圧延材である材料に発生する塑性流れ、応力分布及び形状変化を、プログラムを入れ替えたり、コンピュータを再起動させたりすることなく、すべて計算することができる。   That is, a hot strip (hot rolled thin plate), a cold strip (cold rolled thin plate), a plate (thick plate), a rod (bar), a wire (wire), a pipe (pipe), and a general deformed material are manufactured by rolling. When calculating the load and torque acting on the rolling mill, as well as the plastic flow, stress distribution, and shape change generated in the material being rolled, without changing the program or restarting the computer can do.

また、圧延精度の検証も、厳格な実験を行うことが可能な圧延プロセス、すなわち、ホットストリップ、コールドストリップ、プレート及びロッドの圧延プロセスについてのみ行えばよく、他の圧延プロセスについて行う必要がない。   Further, the verification of the rolling accuracy may be performed only for a rolling process capable of performing a rigorous experiment, that is, a hot strip, a cold strip, a plate and a rod, and does not need to be performed for other rolling processes.

さらに、圧延によって製造された製品の寸法精度が向上するとともに、圧延工程が短縮され、また、断面の加工が容易となるので新しい形状の製品を容易に製造することができる。   Furthermore, the dimensional accuracy of the product manufactured by rolling is improved, the rolling process is shortened, and the cross-section is easily processed, so that a product having a new shape can be easily manufactured.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態における初期3次元分割及び境界条件における生成のフローチャート、図3は本発明の実施の形態における圧延解析システムのフローチャートである。   FIG. 1 is a flowchart of initial three-dimensional division and generation under boundary conditions in the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart of a rolling analysis system in the embodiment of the present invention.

図3に示される圧延解析システムは、鉄鋼材料及び非鉄金属材料を熱間圧延又は冷間圧延して、板材、棒材、線材、管材、異形材等を製造する場合、圧延機に作用する負荷、トルク等を予測したり、被圧延材に発生する塑性流れ、応力分布、形状変化等を予測するための有限要素法(FEM:Finite Element Method)を使用したコンピュータ解析システムであり、特に変形や負荷特性の定量的な計算に適している。ここで、前記圧延解析システムは、演算手段、記憶手段、入出力手段、通信インターフェイス等を備えるパーソナルコンピュータ、ワークステーション、汎用コンピュータ等のコンピュータに圧延解析プログラムをインストールすることによって、前記コンピュータ内に構築されるシステムである。   The rolling analysis system shown in FIG. 3 is a load that acts on a rolling mill when a steel material and a non-ferrous metal material are hot-rolled or cold-rolled to produce a plate material, a bar material, a wire material, a tube material, a deformed material, or the like. , A computer analysis system using a finite element method (FEM) for predicting torque, etc., and predicting plastic flow, stress distribution, shape change, etc. generated in a material to be rolled, Suitable for quantitative calculation of load characteristics. Here, the rolling analysis system is constructed in the computer by installing a rolling analysis program in a computer such as a personal computer, a workstation, or a general-purpose computer provided with a calculation means, a storage means, an input / output means, a communication interface, and the like. System.

まず、研究者、技術者等、圧延工程のコンピュータ解析を行う者が圧延条件を入力する。ここで、該圧延条件は、(1)被圧延材である材料の圧延前、すなわち、圧延用ロールの入口における材料の圧延方向横断面の外形形状、外形寸法等、(2)有限要素法の計算に利用するモデルの大きさを決定するための要素分割数である、材料の圧延方向横断面における分割数、(3)材料においてコンピュータ解析の対象となる解析対象領域、(4)圧延用ロールの形状、寸法、位置及び回転角速度、(5)材料の変形抵抗、並びに、(6)材料と圧延用ロールとの間の摩擦係数を含むものである。   First, a person who performs computer analysis of a rolling process, such as a researcher or an engineer, inputs rolling conditions. Here, the rolling conditions are as follows: (1) Before rolling of the material to be rolled, that is, the outer shape, outer dimensions, etc. of the rolling direction cross section of the material at the entrance of the rolling roll, (2) of the finite element method The number of divisions in the rolling direction cross section of the material, which is the number of element divisions for determining the size of the model to be used in the calculation, (3) analysis target area to be subjected to computer analysis in the material, (4) rolling roll The shape, size, position and rotational angular velocity of (5), (5) deformation resistance of the material, and (6) the coefficient of friction between the material and the roll for rolling.

そして、前記圧延条件が入力されると、初期3次元分割及び境界条件が自動的に生成される。   When the rolling conditions are input, initial three-dimensional division and boundary conditions are automatically generated.

まず、入力された前記圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルが自動的に生成される。この場合、ワイヤーフレームモデルにおける対称面が設定され、また、圧延用のロールの表面形状が設定される。   First, a wire frame model is automatically generated based on the input rolling conditions. In this case, the plane of symmetry in the wire frame model is set, and the surface shape of the roll for rolling is set.

図4は本発明の実施の形態におけるワイヤーフレームモデルの1例を示す図、図5は本発明の実施の形態における対称面の設定例を示す第1の図、図6は本発明の実施の形態における対称面の種類を示す図、図7は本発明の実施の形態における対称面の設定例を示す第2の図、図8は本発明の実施の形態における対称面の設定例を示す第3の図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a wire frame model in the embodiment of the present invention, FIG. 5 is a first diagram illustrating an example of setting a symmetry plane in the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating the implementation of the present invention. FIG. 7 is a second diagram showing an example of setting the symmetry plane in the embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing an example of setting the symmetry plane in the embodiment of the present invention. FIG.

図4においては、圧延方向横断面が扁(へん)平な材料を圧延して圧延方向横断面が円形の丸棒材を製造する場合における材料のワイヤーフレームモデルが示される。この場合、前記材料の圧延方向横断面は、圧延用ロールの入口から出口までの間において、幅方向xに関しても、厚さ方向yに関しても対称な形状を有しているので、前記材料の圧延方向横断面の中心を通り幅方向x及び圧延方向zに延在する平面と、前記材料の圧延方向横断面の中心を通り厚さ方向y及び圧延方向zに延在する平面が対称面である。なお、前記2つの対称面は互いに直交し、交線が前記材料の圧延方向横断面の中心を通り圧延方向zに延在する前記材料の中心軸となる。そして、前記2つの対称面によって4つに区画された中の1つの区画だけを解析の対象とすれば、他の3つの区画は、前記1つの区画と対称なので、解析を省略することができる。このように、2つの対称面によって4つに区画された中の1つの区画だけを解析の対象とすればよいという圧延条件は、通常、1/4対称条件と呼ばれる。   FIG. 4 shows a wire frame model of a material in the case where a round bar having a circular rolling direction cross section is manufactured by rolling a material having a flat cross section in the rolling direction. In this case, the rolling direction cross section of the material has a symmetrical shape with respect to the width direction x and the thickness direction y between the entrance and the exit of the roll for rolling. A plane extending in the width direction x and the rolling direction z through the center of the direction cross section and a plane extending in the thickness direction y and the rolling direction z through the center of the rolling direction cross section of the material are symmetrical planes. . The two symmetry planes are orthogonal to each other, and the line of intersection becomes the central axis of the material passing through the center of the cross section in the rolling direction of the material and extending in the rolling direction z. If only one of the four sections divided by the two symmetry planes is to be analyzed, the other three sections are symmetrical with the one section, so that the analysis can be omitted. . Thus, the rolling condition in which only one of the four sections divided by the two planes of symmetry only needs to be analyzed is generally referred to as a 1/4 symmetry condition.

したがって、図4に示される例のように、3次元解析を行う必要があり、かつ、圧延方向横断面が幅方向xに関しても、厚さ方向yに関しても対称な形状を有している材料の場合、図5に示されるように、前記材料のワイヤーフレームモデル中に2つの対称面を設定する。   Therefore, as in the example shown in FIG. 4, it is necessary to perform a three-dimensional analysis, and a material whose cross section in the rolling direction has a symmetrical shape with respect to the width direction x and the thickness direction y. In this case, as shown in FIG. 5, two symmetry planes are set in the wire frame model of the material.

本実施の形態においては、図6に示されるように、幅方向x及び圧延方向zに延在する対称面1、幅方向y及び圧延方向zに延在し対称面1に直交する対称面2、並びに、対称面1及び第に対して任意の角度で傾斜し圧延方向zに延在する対称面3の中から適宜選択し、対称面を設定する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a symmetry plane 1 extending in the width direction x and the rolling direction z, and a symmetry plane 2 extending in the width direction y and the rolling direction z and orthogonal to the symmetry plane 1. In addition, a symmetry plane is set by appropriately selecting from the symmetry plane 1 that is inclined at an arbitrary angle with respect to the symmetry plane 1 and the first and extends in the rolling direction z.

図7に示される例は、3次元解析を行う必要がある場合であり、圧延用ロールが3方向から材料を挟み込んで圧延するような1/6対称条件の場合の対称面である。この場合、対称面2と、該対称面2との挟み角度が60度である対称面3が設定される。   The example shown in FIG. 7 is a case where it is necessary to perform a three-dimensional analysis, and is a symmetry plane in the case of a 1/6 symmetry condition in which a rolling roll sandwiches material from three directions and rolls. In this case, the symmetry plane 3 is set in which the sandwiching angle between the symmetry plane 2 and the symmetry plane 2 is 60 degrees.

また、図8に示される例は、幅の広い板材を圧延する場合のような2次元解析が行われる場合であり、圧延用ロールが上下方向から材料を挟み込んで圧延するような上下対称条件の場合における対称面である。幅の広い板材を圧延する場合、板の側端近傍を除く大部分においては、材料は軸方向zと上下方向yにのみ流れると考えられるので、通常、2次元解析が行われる。この場合、対称面1、及び、互いに所定の間隔を空けるように配設される2枚の対称面2が設定される。   Further, the example shown in FIG. 8 is a case where a two-dimensional analysis is performed as in the case of rolling a wide plate material, and the rolling roll has a vertically symmetric condition in which the material is rolled from above and below. The plane of symmetry in the case. When rolling a wide plate material, in most cases except for the vicinity of the side edge of the plate, it is considered that the material flows only in the axial direction z and the vertical direction y. Therefore, a two-dimensional analysis is usually performed. In this case, the symmetry plane 1 and the two symmetry planes 2 arranged so as to be spaced apart from each other are set.

続いて、圧延用ロールの表面形状を設定する。そして、設定された圧延用ロールの表面と対称面とを組み合わせて、後述される有限要素法による計算の際の境界条件が生成される。なお、前記圧延用ロールの表面と対称面との組み合わせ方は、材料の圧延方向横断面の形状に応じて、適宜設定されるものであるが、典型的な例としては、次の(1)〜(5)のようなものがある。
(1)3次元解析であって1/4対称条件:ロール+対称面1+対称面2
(2)3次元解析であって1/2対称条件(左右対称):ロール+ロール+対称面2
(3)3次元解析であって1/1対称条件(対称性なし):ロール+ロール
(4)3次元解析であって1/n対称条件(n>5):ロール+対称面2+対称面3
(5)幅方向変形を無視した2次元解析:ロール+対称面1+対称面2+対称面2
そして、生成された前記ワイヤーフレームデータは、記憶手段に格納される。また、入力された圧延用ロールの入口における材料の圧延方向横断面の外形形状、外形寸法等に基づいて、3次元節点座標が計算される。
Subsequently, the surface shape of the rolling roll is set. And the boundary condition in the case of the calculation by the finite element method mentioned later is produced | generated combining the surface and symmetry plane of the set roll for rolling. The method of combining the surface of the rolling roll and the symmetry plane is appropriately set according to the shape of the cross section in the rolling direction of the material. As a typical example, the following (1) There is something like (5).
(1) Three-dimensional analysis and 1/4 symmetry condition: roll + symmetry plane 1 + symmetry plane 2
(2) Three-dimensional analysis and 1/2 symmetry condition (right / left symmetry): roll + roll + symmetric plane 2
(3) 3D analysis with 1/1 symmetry condition (no symmetry): roll + roll (4) 3D analysis with 1 / n symmetry condition (n> 5): roll + symmetry plane 2+ symmetry plane 3
(5) Two-dimensional analysis ignoring deformation in the width direction: roll + symmetry plane 1 + symmetry plane 2+ symmetry plane 2
The generated wire frame data is stored in storage means. In addition, the three-dimensional node coordinates are calculated based on the outer shape, outer dimensions, and the like of the rolling direction cross-section of the material at the input of the rolling roll input.

次に、該3次元節点座標と前記ワイヤーフレームデータに基づいて、対称面と接触する節点番号が計算され、記憶手段に格納される。続いて、3次元節点座標に基づいて、ロールと接触する節点番号が計算され、記憶手段に格納される。   Next, based on the three-dimensional node coordinates and the wire frame data, the node number that contacts the symmetry plane is calculated and stored in the storage means. Subsequently, based on the three-dimensional node coordinates, the node number that contacts the roll is calculated and stored in the storage means.

そして、ベクトル代数を使用して、すべてのロール及び対称面についてのベクトルから、各節点の局所座標及び境界条件を登録する。   Then, using vector algebra, the local coordinates and boundary conditions of each node are registered from the vectors for all rolls and symmetry planes.

図9は本発明の実施の形態におけるロール表面のベクトルを示す図、式(1)は座標変換マトリックスを構成する式、式(2)は剛性方程式、式(3)は境界条件を導入した剛性方程式である。   FIG. 9 is a diagram showing a roll surface vector in the embodiment of the present invention, Equation (1) is an equation constituting a coordinate transformation matrix, Equation (2) is a stiffness equation, and Equation (3) is a stiffness with boundary conditions introduced. It is an equation.

図9に示されるようなロール表面の単位法線ベクトルn、面内接線ベクトルp、qの空間座標O−xyz成分に基づいて、任意のベクトルaの成分について有効な座標変換マトリックス[β]を式(1)のように構成する。なお、前記単位法線ベクトルn及び面内接線ベクトルp、qは、互いに直交する。   Based on the spatial coordinate O-xyz component of the unit normal vector n, in-plane tangent vector p, and q of the roll surface as shown in FIG. 9, a coordinate transformation matrix [β] effective for the component of an arbitrary vector a is obtained. The configuration is as shown in Equation (1). The unit normal vector n and the in-plane tangent vectors p and q are orthogonal to each other.

Figure 2005149533

これによって得られた式(3)の中から、前記ロール及び対称面に接している節点について、剛性方程式(2)よりベクトルnの方向の行・列を縮減して解くことによって、材料の要素についての速度及び静水圧応力の境界条件を満たす解を得ることができる。
Figure 2005149533

From the equation (3) thus obtained, the nodes of the roll and the symmetry plane are solved by reducing the rows and columns in the direction of the vector n from the stiffness equation (2), thereby obtaining the element of the material. A solution that satisfies the boundary conditions of velocity and hydrostatic pressure stress can be obtained.

Figure 2005149533
次に、前記剛性方程式(2)を解析対象領域にあるすべての要素に拡張する際に要求される記憶容量を削減するアルゴリズムについて説明する。
Figure 2005149533
Next, an algorithm for reducing the storage capacity required when expanding the stiffness equation (2) to all elements in the analysis target region will be described.

図10は本発明の実施の形態における1要素における節点番号の配置方法を示す図、図11は本発明の実施の形態における複数要素における節点番号の配置方法を示す図、図12は本発明の実施の形態におけるアルゴリズムを採用しない場合の記憶手段における要素番号、節点番号対応テーブルを示す図、図13は本発明の実施の形態におけるアルゴリズムを採用する場合の記憶手段における要素番号、節点番号対応テーブルを示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a method for arranging node numbers in one element in the embodiment of the present invention, FIG. 11 is a diagram showing a method for arranging node numbers in a plurality of elements in the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 13 shows an element number / node number correspondence table in the storage means when the algorithm in the embodiment is not adopted. FIG. 13 shows an element number / node number correspondence table in the storage means when the algorithm in the embodiment of the present invention is adopted. FIG.

解析対象領域内の材料の各要素は、図10に示されるように、要素自体及び該要素の節点(6面体の頂点に対応)の1つずつに番号が付与される、すなわち、節点番号が配置される。ここで、有限要素法においては、要素自体に圧力が作用し、各節点に速度が作用すると考える。そして、節点の数は8であり、かつ、速度はx、y、z方向の3成分を有するから、1つの要素には、速度成分が24変数及び圧力が1変数、すなわち、25変数が含まれる。   As shown in FIG. 10, each element of the material in the analysis target region is assigned a number to each of the element itself and the node of the element (corresponding to the vertex of the hexahedron). Be placed. Here, in the finite element method, it is considered that pressure acts on the element itself and velocity acts on each node. Since the number of nodes is 8 and the velocity has three components in the x, y, and z directions, one element includes 24 variables for the velocity component and one variable for the pressure, that is, 25 variables. It is.

ここで、1つの要素について剛性方程式(2)を適用する場合、変数を記憶手段に格納する順番は、節点1、節点2、節点3・・・節点6、節点7、節点8、要素1となる。   Here, when the stiffness equation (2) is applied to one element, the order of storing the variables in the storage means is as follows: node 1, node 2, node 3... Node 6, node 7, node 8, element 1. Become.

ところで、要素が複数である場合、節点番号の配置の方法を最適化し、隣接要素の節点が互いに節点番号を共有するように付与する。したがって、節点に付与される番号は1つの要素の節点数に要素の数を乗じた数より少なくなる。例えば、図11に示されるように配列された4つの要素の場合、節点付与される番号は1〜20である。   By the way, when there are a plurality of elements, the arrangement method of the node numbers is optimized, and the nodes of the adjacent elements are given so as to share the node numbers. Therefore, the number assigned to the node is smaller than the number obtained by multiplying the number of nodes of one element by the number of elements. For example, in the case of four elements arranged as shown in FIG.

この場合、前記4つの要素について剛性方程式(2)を適用する時の変数をデータとして記憶手段に格納する順番は、1つの要素の場合と同様に考えると、節点1、節点2、節点3・・・節点18、節点19、節点20、要素1、要素2、要素3、要素4となる。   In this case, the order in which the variables when applying the stiffness equation (2) to the four elements are stored in the storage means as data is considered as in the case of one element, node 1, node 2, node 3,. .. Node 18, node 19, node 20, element 1, element 2, element 3, and element 4.

ここで、前記変数をデータとして記憶手段にマトリックス状に格納した場合、図12に示されるように、要素番号、節点番号対応テーブルとして、データが配列される。ここで、ゼロでないデータだけが記憶手段に格納され、ゼロであるデータに対応する箇所は空白となっている。この場合、図12から分かるように、要素番号、節点番号対応テーブルとして割り当てられた記憶領域の内部に空白の面積が広く、記憶手段が有効に使用されていない。   Here, when the variables are stored as data in the storage means in a matrix, the data is arranged as an element number / node number correspondence table as shown in FIG. Here, only non-zero data is stored in the storage means, and portions corresponding to zero data are blank. In this case, as can be seen from FIG. 12, the blank area is wide within the storage area assigned as the element number / node number correspondence table, and the storage means is not used effectively.

そこで、本実施の形態のアルゴリズムにおいては、要素番号、節点番号対応テーブルを最適化し、前記空白の面積を減少させて記憶手段を有効活用することによって、要求される記憶容量を削減することができる。   Therefore, in the algorithm of the present embodiment, the required storage capacity can be reduced by optimizing the element number / node number correspondence table and reducing the blank area to effectively use the storage means. .

この場合、前記4つの要素について剛性方程式(2)を適用する時の変数をデータとして記憶手段に格納する順番を、節点については節点番号について昇順(番号が順次大きくなるような順番)とし、要素については該当する要素に含まれる最大節点番号の次に前記要素を割り込ませるようする。図11に示される4つの要素の場合、剛性方程式(2)を適用する時の変数をデータとして記憶手段に格納する順番は、節点1、節点2、節点3・・・節点11、節点12、節点13、要素2、節点14、要素3、節点15、節点16、要素4、節点17、節点18、節点19、節点20、要素1となる。   In this case, the order in which the variables when applying the stiffness equation (2) for the four elements are stored as data in the storage means is the ascending order of the node numbers (the order in which the numbers increase sequentially) for the nodes, For, the element is interrupted after the maximum node number included in the corresponding element. In the case of the four elements shown in FIG. 11, the order in which the variables when applying the stiffness equation (2) are stored as data in the storage means is as follows: node 1, node 2, node 3... Node 11, node 12, Node 13, element 2, node 14, element 3, node 15, node 16, element 4, node 17, node 18, node 19, node 20, and element 1.

本実施の形態のアルゴリズムを採用すると、図13に示されるように、要素番号、節点番号対応テーブルとして割り当てられた矩(く)形状の記憶領域の対向する2角の近傍に空白が生じることが分かる。そのため、前記4つの要素から成る組み合わせを多数結合した場合には、前記矩形状の記憶領域の空白の部分を他の組み合わせに割り当てることで、記憶手段全体における記憶領域を圧縮して、全体として要求される記憶容量を削減することができる。   When the algorithm according to the present embodiment is employed, as shown in FIG. 13, a blank may be generated in the vicinity of the opposite two corners of the rectangular storage area assigned as the element number / node number correspondence table. I understand. Therefore, when many combinations of the four elements are combined, the storage area in the entire storage means is compressed and assigned as a whole by allocating blank portions of the rectangular storage area to other combinations. Storage capacity can be reduced.

このように、本実施の形態のアルゴリズムは、節点番号の配置を最適化して節点についてのデータ番号順に記憶手段に格納するとともに、要素に含まれる最大節点番号の次に前記要素についてのデータを割り込ませるように要素番号、節点番号対応テーブルを最適化しているので、コンピュータのメモリ資源が節約することができるだけでなく、計算に必要な記憶容量を削減することができるので、計算速度を向上させることができる。   As described above, the algorithm of the present embodiment optimizes the arrangement of the node numbers and stores them in the storage means in the order of the data numbers for the nodes, and interrupts the data for the elements next to the maximum node numbers included in the elements. The element number / node number correspondence table is optimized so that not only can the memory resources of the computer be saved, but also the storage capacity necessary for the calculation can be reduced, so that the calculation speed can be improved. Can do.

以上のようにして、初期3次元分割及び境界条件の作成が終了すると、続いて、境界条件の計算と記憶が実行される。   As described above, when the initial three-dimensional division and the creation of the boundary condition are completed, the calculation and storage of the boundary condition are subsequently executed.

まず、既に記憶手段に格納されているデータに基づいて、材料の各節点とロールとの接触の有無が自動的に判定される。そして、ロールと接触している領域のすべての節点に関して、接触角度、法線方向、ロールの周速ベクトルが計算され、記憶手段に格納される。   First, based on the data already stored in the storage means, the presence or absence of contact between each node of the material and the roll is automatically determined. Then, the contact angle, the normal direction, and the peripheral speed vector of the roll are calculated and stored in the storage means for all the nodes in the area in contact with the roll.

続いて、前述されたように計算され格納されたすべてのデータに基づき、ラグランジェ乗数法剛塑性有限要素法によって、材料の速度分布を各節点の速度成分として計算する。なお、前記ラグランジェ乗数法剛塑性有限要素法は、解析対象物である材料を微小な要素に分解した有限要素モデルを作成し、材料の弾性変形を無視して、圧延加工時の3次元塑性変形を解析する方法であり、コンピュータ解析を実行するプログラムも公知である。そして、本実施の形態においては、前記公知のプログラムを使用して材料の速度分布を各節点の速度成分として計算するので、前記ラグランジェ乗数法剛塑性有限要素法による計算の詳細についての説明は省略する。   Subsequently, based on all data calculated and stored as described above, the velocity distribution of the material is calculated as the velocity component of each node by the Lagrange multiplier method rigid-plastic finite element method. The Lagrangian multiplier rigid plastic finite element method creates a finite element model in which the material to be analyzed is decomposed into minute elements, ignores elastic deformation of the material, and performs three-dimensional plasticity during rolling. A method for analyzing deformation, and a program for executing computer analysis is also known. In this embodiment, since the material velocity distribution is calculated as the velocity component of each node using the known program, the details of the calculation by the Lagrange multiplier method rigid-plastic finite element method are described. Omitted.

次に、前記ラグランジェ乗数法剛塑性有限要素法によって計算された速度分布に基づいて、材料の流れを追跡計算し、材料とロールの接触位置を修正し、材料とロールの干渉量及び分離量を計算して必要量を補正する。   Next, based on the velocity distribution calculated by the Lagrange multiplier method rigid plastic finite element method, the material flow is tracked and calculated, the contact position between the material and the roll is corrected, and the amount of interference and separation between the material and the roll. To correct the required amount.

最後に、材料の3次元変形形状及び応力状態が定常状態、すなわち、時間変化がない状態となっているか、すなわち、計算結果が収束したか否かを判定する。そして、時間変化がない状態となっていると判定した場合は、計算結果が収束したものとして、記憶手段に格納されている計算結果を外部ファイルその他に、圧延解析の結果として出力する。   Finally, it is determined whether the three-dimensional deformation shape and the stress state of the material are in a steady state, that is, in a state where there is no time change, that is, whether the calculation result has converged. If it is determined that there is no time change, the calculation result stored in the storage means is output to an external file or the like as the result of rolling analysis, assuming that the calculation result has converged.

一方、時間変化がない状態となっていないと判定した場合は、収束していないものとして、境界条件の計算と記憶が実行を再開し、ラグランジェ乗数法剛塑性有限要素法による計算、及び、材料の流れを追跡計算を繰り返す。   On the other hand, if it is determined that there is no time change, assuming that it has not converged, calculation and storage of boundary conditions resumes execution, calculation by Lagrange multiplier method rigid plastic finite element method, and Repeat calculations to track material flow.

次に、フローチャートについて説明する。まず、図3に示される圧延解析システムのフローチャートについて説明する。
ステップS11 圧延工程のコンピュータ解析を行う者が、圧延条件として、(1)圧延用ロールの入口における材料の圧延方向横断面の外形形状、(2)材料の圧延方向横断面での分割数、(3)コンピュータ解析の対象となる解析対象領域、(4)圧延用ロールの形状、寸法、位置及び回転角速度、(5)材料の変形抵抗、並びに、(6)材料と圧延用ロールとの間の摩擦係数を入力する。
ステップS12 初期3次元分割及び境界条件を生成する。なお、ステップS12の詳細は、図1に示される。
ステップS13 境界条件を計算して記憶する。この場合、(1)材料の各節点とロールとの接触の有無を自動判定し、(2)ロールと接触している領域のすべての節点に関して、接触角度、法線方向、ロールの周速ベクトルを計算し、記憶手段に格納する。
ステップS14 ラグランジェ乗数法剛塑性有限要素法により、材料の速度分布を各節点の速度成分として計算する。
ステップS15 材料の3次元要素分割の自動修正する。この場合、(1)材料の流れ線を修正し、(2)材料とロールの接触位置を修正し、(3)材料とロールの干渉量と分離量を計算して補正する。
ステップS16 計算結果が収束したか否か判定する。収束した場合は、ステップS17に進み、収束しない場合はステップS13に戻る。
ステップS17 結果を出力する。
Next, a flowchart will be described. First, the flowchart of the rolling analysis system shown in FIG. 3 will be described.
Step S11 The person who performs the computer analysis of the rolling process, as rolling conditions, (1) the outer shape of the rolling direction cross section of the material at the entrance of the rolling roll, (2) the number of divisions in the rolling direction cross section of the material, ( 3) Analysis target area to be subjected to computer analysis, (4) Shape, dimensions, position and rotational angular velocity of rolling roll, (5) Deformation resistance of material, and (6) Between material and rolling roll Enter the coefficient of friction.
Step S12: An initial three-dimensional division and boundary conditions are generated. Details of step S12 are shown in FIG.
Step S13 The boundary condition is calculated and stored. In this case, (1) the presence or absence of contact between each node of the material and the roll is automatically determined. Is calculated and stored in the storage means.
Step S14 The material velocity distribution is calculated as the velocity component of each node by the Lagrange multiplier method rigid plastic finite element method.
Step S15: The material is automatically corrected for the three-dimensional element division. In this case, (1) the material flow line is corrected, (2) the contact position between the material and the roll is corrected, and (3) the amount of interference between the material and the roll and the separation amount are calculated and corrected.
Step S16: It is determined whether the calculation result has converged. If converged, the process proceeds to step S17, and if not converged, the process returns to step S13.
Step S17: Output the result.

次に、図1に示される初期3次元分割及び境界条件の生成のフローチャートについて説明する。
ステップS21 ワイヤーフレームモデルを生成する。
ステップS22 境界条件として、対称面及びロールの表面を設定する。
ステップS23 対称面と接触する節点番号を計算する。
ステップS24 ロールと接触する節点番号を計算する。
ステップS25 ベクトル代数を使用して各節点の局所座標、境界条件を登録する。
ステップS26 節点番号を最適配置し、要素番号−節点番号対応テーブルを最適化する。
Next, the initial three-dimensional division and boundary condition generation flowchart shown in FIG. 1 will be described.
Step S21: A wire frame model is generated.
Step S22: A symmetry plane and a roll surface are set as boundary conditions.
Step S23: The node number that contacts the symmetry plane is calculated.
Step S24: Calculate the node number in contact with the roll.
Step S25: Register local coordinates and boundary conditions of each node using vector algebra.
Step S26: The node numbers are optimally arranged, and the element number-node number correspondence table is optimized.

このように、本実施の形態においては、ワイヤーフレームモデルに基づいて境界面としての圧延用ロールと対称面を設定して境界面と接触する節点番号を計算し、ベクトル代数を使用して各節点の局所座標及び境界条件を登録し、そして、節点番号を最適配置し、要素番号−節点番号対応テーブルを最適化することによって、初期3次元分割及び境界条件の生成が自動的に行われる。   As described above, in the present embodiment, the rolling roll as the boundary surface and the symmetry surface are set based on the wire frame model to calculate the node number in contact with the boundary surface, and each node is calculated using the vector algebra. The initial three-dimensional division and the generation of the boundary condition are automatically performed by registering the local coordinates and the boundary condition, and optimally arranging the node numbers and optimizing the element number-node number correspondence table.

したがって、解析対象である材料の断面形状や圧延工程の種類が変わった場合でも、圧延条件を入力するだけで自動的に境界面と接触する節点番号が計算され、各節点の局所座標及び境界条件が登録されるので、プログラムを入れ替える必要がなく、かつ、コンピュータ解析を行う者が、解析次元数、対称条件及び3次元節点座標を入力したり、対称面及び圧延用のロールと接触する節点番号を指定したりする必要がない。そのため、汎用性が高く、かつ、操作が容易で操作に長時間を費やすことがない。   Therefore, even when the cross-sectional shape of the material to be analyzed and the type of rolling process change, the node number that automatically contacts the boundary surface is calculated simply by inputting the rolling conditions, and the local coordinates and boundary conditions of each node are calculated. Therefore, it is not necessary to replace the program, and the person who performs the computer analysis inputs the number of analysis dimensions, symmetry conditions and 3D node coordinates, or the node number that contacts the symmetry plane and the roll for rolling. There is no need to specify. Therefore, it is highly versatile, easy to operate, and does not spend a long time for operation.

また、節点番号を最適配置し、要素番号−節点番号対応テーブルを最適化するので、コンピュータのメモリ資源が節約することができるだけでなく、計算に必要な記憶容量を削減することができるので、計算速度を向上させることができる。   In addition, since the node numbers are optimally arranged and the element number-node number correspondence table is optimized, not only the memory resources of the computer can be saved, but also the storage capacity necessary for the calculation can be reduced, so that the calculation Speed can be improved.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.

本発明の実施の形態における初期3次元分割及び境界条件における生成のフローチャートである。It is a flowchart of the production | generation in the initial three-dimensional division | segmentation and boundary condition in embodiment of this invention. 従来の有限要素法を使用したコンピュータ解析におけるフローチャートである。It is a flowchart in the computer analysis using the conventional finite element method. 本発明の実施の形態における圧延解析システムのフローチャートである。It is a flowchart of the rolling analysis system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるワイヤーフレームモデルの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the wire frame model in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における対称面の設定例を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows the example of a setting of the symmetry plane in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における対称面の種類を示す図である。It is a figure which shows the kind of symmetry plane in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における対称面の設定例を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the example of a setting of the symmetry plane in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における対称面の設定例を示す第3の図である。It is a 3rd figure which shows the example of a setting of the symmetry plane in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるロール表面のベクトルを示す図である。It is a figure which shows the vector of the roll surface in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における1要素における節点番号の配置方法を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning method of the node number in 1 element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における複数要素における節点番号の配置方法を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning method of the node number in the some element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるアルゴリズムを採用しない場合の記憶手段における要素番号、節点番号対応テーブルを示す図である。It is a figure which shows the element number in the memory | storage means in case the algorithm in embodiment of this invention is not employ | adopted, and a node number correspondence table. 本発明の実施の形態におけるアルゴリズムを採用する場合の記憶手段における要素番号、節点番号対応テーブルを示す図である。It is a figure which shows the element number and node number correspondence table in a memory | storage means in the case of employ | adopting the algorithm in embodiment of this invention.

Claims (4)

(a)入力された圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルを生成するワイヤーフレームモデル生成手段と、
(b)前記圧延条件に基づいて、前記ワイヤーフレームモデルに境界面を設定する境界面設定手段と、
(c)材料の3次元分割要素の節点であり前記境界面と接触する節点の節点番号を計算する節点番号計算手段とを有し、
(d)初期3次元分割及び境界条件を自動的に生成し、該初期3次元分割及び境界条件に基づいて剛塑性有限要素法によって、圧延される前記材料の3次元分割要素の節点の速度成分を計算することを特徴とする圧延解析システム。
(A) a wire frame model generating means for generating a wire frame model based on the input rolling conditions;
(B) a boundary surface setting means for setting a boundary surface in the wire frame model based on the rolling conditions;
(C) node number calculation means for calculating a node number of a node which is a node of the three-dimensional division element of the material and is in contact with the boundary surface;
(D) Automatically generating the initial three-dimensional division and boundary condition, and the velocity component of the node of the three-dimensional division element of the material to be rolled by the rigid plastic finite element method based on the initial three-dimensional division and boundary condition A rolling analysis system characterized by calculating
前記境界面は、圧延用ロールの表面及び対称面である請求項1に記載の圧延解析システム。 The rolling analysis system according to claim 1, wherein the boundary surface is a surface of a rolling roll and a symmetrical surface. (a)圧延を解析するためにコンピュータを、
(b)入力された圧延条件に基づいて、ワイヤーフレームモデルを生成するワイヤーフレームモデル生成手段、
(c)前記圧延条件に基づいて、前記ワイヤーフレームモデルに境界面を設定する境界面設定手段、及び、
(d)材料の3次元分割要素の節点であり前記境界面と接触する節点の節点番号を計算する節点番号計算手段として機能させ、
(e)初期3次元分割及び境界条件を自動的に生成し、該初期3次元分割及び境界条件に基づいて剛塑性有限要素法によって、圧延される前記材料の3次元分割要素の節点の速度成分を計算する圧延解析プログラム。
(A) a computer to analyze the rolling;
(B) a wire frame model generating means for generating a wire frame model based on the input rolling conditions;
(C) a boundary surface setting means for setting a boundary surface in the wire frame model based on the rolling conditions; and
(D) function as a node number calculating means for calculating a node number of a node which is a node of the three-dimensional division element of the material and is in contact with the boundary surface;
(E) Automatically generating initial three-dimensional division and boundary conditions, and velocity components of nodes of the three-dimensional division elements of the material to be rolled by the rigid plastic finite element method based on the initial three-dimensional division and boundary conditions Rolling analysis program that calculates
前記境界面は、圧延用ロールの表面及び対称面である請求項3に記載の圧延解析プログラム。 The rolling analysis program according to claim 3, wherein the boundary surface is a surface of a rolling roll and a symmetrical surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016147440A (en) * 2015-02-13 2016-08-18 横浜ゴム株式会社 Flow simulation method and device for fluid
JP2021079415A (en) * 2019-11-20 2021-05-27 Jfeスチール株式会社 Setting value computing device, rolling machine operation information computing device, rolling equipment, steel strip manufacturing method, setting value computing method, and process model server

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001027994A (en) * 1999-07-14 2001-01-30 Motoki Yagawa Method and device for generating numeric data for calculation from analytic model by finite element method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001027994A (en) * 1999-07-14 2001-01-30 Motoki Yagawa Method and device for generating numeric data for calculation from analytic model by finite element method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016147440A (en) * 2015-02-13 2016-08-18 横浜ゴム株式会社 Flow simulation method and device for fluid
JP2021079415A (en) * 2019-11-20 2021-05-27 Jfeスチール株式会社 Setting value computing device, rolling machine operation information computing device, rolling equipment, steel strip manufacturing method, setting value computing method, and process model server

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