JP2015175628A - Stress distribution measurement instrument, strain distribution measurement instrument, and stress distribution measurement program - Google Patents

Stress distribution measurement instrument, strain distribution measurement instrument, and stress distribution measurement program Download PDF

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広敏 在原
Hirotoshi Arihara
広敏 在原
岡田 徹
Toru Okada
徹 岡田
亮一 梅村
Ryoichi Umemura
亮一 梅村
豊隆 山内
Toyotaka Yamauchi
豊隆 山内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow accurate measurement of a fine distribution of non-uniform strain locally generated in a breadthwise direction of a band-like body.SOLUTION: Oscillatory displacement generated in a band-like body due to an oscillatory load applied to the band-like body 1 is measured by first displacement meters 8 respectively provided for a plurality of first measurement points 1b arrayed on the band-like body 1, at the corresponding first measurement points 1b. The oscillatory displacement generated in the band-like body due to the oscillatory load applied to the band-like body 1 is measured by second displacement meters 9 respectively provided for second measurement point groups 1d provided on the band-like body 1, at a plurality of second measurement points 1c in the corresponding second measurement points 1d. Intervals of the second measurement points 1c in each of the second measurement point groups 1d is shorter than the shortest interval out of intervals of the first measurement points 1b.

Description

本発明は、帯状体の幅方向の応力分布を測定する応力分布測定装置および応力分布測定プログラム、並びに、帯状体の幅方向の歪分布を測定する歪分布測定装置に関する。   The present invention relates to a stress distribution measuring device and a stress distribution measuring program for measuring a stress distribution in the width direction of a strip, and a strain distribution measuring device for measuring a strain distribution in the width direction of the strip.

例えば鋼板やアルミ薄板などの帯状体の製造プロセスにおいては、圧延時のロールの変形や熱処理時の熱変形により、帯状体が波打つようにひずむような形状不良が生じることがある。この形状不良は、ラインの運転条件などにより、帯状体の幅方向中央部がひずむ中伸びや帯状体の幅方向両端部がひずむ耳波、帯状体の幅方向端部の片側がひずむ片伸びなど、様々なパターンで発生する。特に耳波は下工程にある塗装ラインなどにおいて帯状体の幅方向両端部での塗装不良の原因となるため、耳波の検出は品質保証上極めて重要となっている。   For example, in a manufacturing process of a strip-like body such as a steel plate or an aluminum thin plate, a shape defect may occur such that the strip-like body distorts due to deformation of a roll during rolling or thermal deformation during heat treatment. This shape defect may be caused by the middle extension of the strip in the width direction, the otic waves distorted at both ends of the strip in the width direction, or the stretch of one side of the strip in the width direction, depending on the line operating conditions. , Occur in various patterns. In particular, since the ear waves cause a coating failure at both ends in the width direction of the belt-like body in the painting line in the lower process, detection of the ear waves is extremely important for quality assurance.

そこで、特許文献1には、耳波を検出するために帯状体の形状を測定する帯状体の形状測定装置が開示されている。この形状測定装置では、長手方向に搬送される圧延材の表面に光源から長手方向のスリット光を照射し、そのスリット光を2次元カメラで撮像することで、走行軌道に沿って帯状体の形状を測定している。   Therefore, Patent Document 1 discloses a strip-shaped body shape measuring device that measures the shape of a strip-shaped body in order to detect an ear wave. In this shape measuring apparatus, the surface of the rolled material conveyed in the longitudinal direction is irradiated with slit light in the longitudinal direction from a light source, and the slit light is imaged with a two-dimensional camera, so that the shape of the belt-like body along the traveling track is obtained. Is measuring.

特開2011−242298号公報JP 2011-242298 A

しかしながら、特許文献1の形状測定装置は、圧延材の搬送方向である長手方向に沿って帯状体の形状を測定する構成であるため、圧延材の幅方向に分布する不均一歪みを詳細に測定することは困難である。また、帯状体の長手方向に張力を付与する場合には、歪み形状が長手方向に引き伸ばされて見かけ上平坦な形状となるため、長手方向に沿って帯状体の形状を測定する特許文献1の測定方法を適用することはできない。   However, since the shape measuring apparatus of Patent Document 1 is configured to measure the shape of the belt-like body along the longitudinal direction, which is the conveying direction of the rolled material, the non-uniform strain distributed in the width direction of the rolled material is measured in detail. It is difficult to do. Further, in the case where tension is applied in the longitudinal direction of the belt-like body, since the strained shape is stretched in the longitudinal direction to be an apparently flat shape, Patent Document 1 that measures the shape of the belt-like body along the longitudinal direction. Measurement methods cannot be applied.

本発明の目的は、帯状体の幅方向に局所的に生じる不均一歪みの詳細な分布を精度よく測定することが可能な応力分布測定装置、歪分布測定装置、および、応力分布測定プログラムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a stress distribution measuring device, a strain distribution measuring device, and a stress distribution measuring program capable of accurately measuring a detailed distribution of non-uniform strain locally generated in the width direction of a strip. It is to be.

本発明は、長手方向に張力を付与された帯状体の幅方向の応力分布を、前記長手方向の2箇所の部位で支持された支持部位間で測定する応力分布測定装置であって、前記2箇所の支持部位間で前記帯状体に振動荷重を付加する振動荷重付加手段と、前記帯状体に付加された前記振動荷重によって前記帯状体に生じる振動変位を、前記帯状体上に前記帯状体の幅方向に並んで設けられた複数の計測点で計測する振動計測手段と、前記複数の計測点で計測された振動変位から求められる、前記帯状体の固有振動数および振動モードに基づいて、前記帯状体の幅方向の応力分布を算出する応力分布算出手段と、を有し、前記複数の計測点は、複数の第1計測点と、複数の第2計測点とからなり、少なくとも1つの前記第1計測点と、複数の前記第2計測点からなる第2計測点群とが交互に並んでおり、前記第2計測点群における前記第2計測点同士の間隔は、前記第1計測点同士の間隔のうち最も短い間隔よりも狭くされており、前記振動計測手段は、前記第1計測点毎に設けられ、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第1計測点でそれぞれ計測する複数の第1振動計測手段と、前記第2計測点群毎に設けられ、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第2計測点群における前記複数の第2計測点の各々で計測する第2振動計測手段と、を有することを特徴とする。   The present invention is a stress distribution measuring apparatus for measuring a stress distribution in a width direction of a belt-like body to which a tension is applied in a longitudinal direction between support parts supported by two parts in the longitudinal direction, Vibration load adding means for applying a vibration load to the band between the supporting portions of the location, and vibration displacement generated in the band by the vibration load applied to the band. Based on the vibration measurement means for measuring at a plurality of measurement points provided side by side in the width direction, and the natural frequency and vibration mode of the strip obtained from the vibration displacement measured at the plurality of measurement points, Stress distribution calculation means for calculating a stress distribution in the width direction of the belt-like body, and the plurality of measurement points are composed of a plurality of first measurement points and a plurality of second measurement points, and at least one of the above-mentioned measurement points A first measurement point and a plurality of the second measurement points Second measurement point groups consisting of measurement points are alternately arranged, and the interval between the second measurement points in the second measurement point group is narrower than the shortest interval among the intervals between the first measurement points. The vibration measurement means is provided for each of the first measurement points, and a plurality of first vibration measurement means for measuring vibration displacement generated in the belt-like body at the corresponding first measurement points, A second vibration measuring unit that is provided for each second measurement point group and measures vibration displacement generated in the belt-like body at each of the plurality of second measurement points in the corresponding second measurement point group; It is characterized by.

本発明によると、対応する第1計測点で振動変位を計測する第1振動計測手段と、対応する第2計測点群における複数の第2計測点の各々で振動変位を計測する第2振動計測手段と、が設けられている。そして、第2計測点群における第2計測点同士の間隔は、第1計測点同士の間隔のうち最も短い間隔よりも狭いので、第2計測点群が設けられた箇所における振動変位を詳細に計測することができる。その結果、第2計測点群が設けられた箇所における不均一歪みを精度良く測定することができる。よって、第2計測点群を設ける箇所を、帯状体の幅方向の両端部、帯状体の幅方向の中央部、帯状体の幅方向の両端から1/4幅ほど中央寄りの領域にそれぞれ設定すれば、耳波、中伸び、クォータ歪をそれぞれ精度良く測定することができる。これにより、帯状体の幅方向に局所的に生じる不均一歪みの詳細な分布を精度よく測定することができる。   According to the present invention, the first vibration measurement unit that measures the vibration displacement at the corresponding first measurement point, and the second vibration measurement that measures the vibration displacement at each of the plurality of second measurement points in the corresponding second measurement point group. Means. Since the interval between the second measurement points in the second measurement point group is narrower than the shortest interval among the intervals between the first measurement points, the vibration displacement at the location where the second measurement point group is provided is described in detail. It can be measured. As a result, it is possible to accurately measure non-uniform distortion at the location where the second measurement point group is provided. Therefore, the location where the second measurement point group is provided is set in the both ends in the width direction of the strip, the center in the width direction of the strip, and the region closer to the center by a quarter width from both ends in the width direction of the strip. By doing so, it is possible to accurately measure the ear waves, the medium elongation, and the quarter distortion. As a result, it is possible to accurately measure the detailed distribution of non-uniform distortion that occurs locally in the width direction of the belt-like body.

また、帯状体の幅方向全長にわたって計測点の数を増やしたのでは、計測データの数が多くなって応力分布を算出するのに要する計算時間が長くなり、応力分布を連続して測定する上で好ましくない。しかし、帯状体の幅方向の所望の箇所に第2計測点群を設けて、この箇所でのみ計測点の数を増やすことで、計測データ数の増加を抑えることができるので、計算時間を大幅に短縮することができる。   In addition, if the number of measurement points is increased over the entire length of the strip in the width direction, the number of measurement data increases and the calculation time required to calculate the stress distribution becomes longer. It is not preferable. However, by providing the second measurement point group at the desired location in the width direction of the strip and increasing the number of measurement points only at this location, the increase in the number of measurement data can be suppressed, greatly increasing the calculation time. Can be shortened.

歪分布測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a distortion distribution measuring apparatus. 第2変位計の斜視図である。It is a perspective view of a 2nd displacement meter. 第2変位計の斜視図である。It is a perspective view of a 2nd displacement meter. 耳波の模式図である。It is a schematic diagram of an ear wave. クォータ歪の模式図である。It is a schematic diagram of quarter distortion. 中伸びの模式図である。It is a schematic diagram of middle elongation. 演算装置のハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware constitutions of an arithmetic unit. 設定入力画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a setting input screen. 棒グラフ表示画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a bar graph display screen. 3次元グラフ表示画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a three-dimensional graph display screen. データシートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a data sheet. 歪分布測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a strain distribution measuring system. 歪分布測定プログラムの機能を示す図である。It is a figure which shows the function of a strain distribution measurement program. 2次元不等間隔多質点系モデルを示す図である。It is a figure which shows a two-dimensional non-uniformly spaced mass point system model. 歪分布を測定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which measures strain distribution. 板幅方向位置と応力分布との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a board width direction position and stress distribution. 板幅方向位置と応力分布との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a board width direction position and stress distribution. 板幅方向位置と歪分布との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a board width direction position and strain distribution. 板幅方向位置と応力分布との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a board width direction position and stress distribution. 板幅方向位置と応力分布との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a board width direction position and stress distribution. 板幅方向位置と歪分布との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a board width direction position and strain distribution. 歪分布の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of strain distribution. 歪分布を測定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which measures strain distribution. 付加質量の計算モデルの概念図である。It is a conceptual diagram of the calculation model of additional mass. 付加質量を計算する方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method of calculating additional mass. 付加質量分布の計算例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of additional mass distribution. 帯状体の長手方向の各節点における質量を1点の等価質量に縮小する方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method of reducing the mass in each node of the longitudinal direction of a strip | belt shaped object to the equivalent mass of one point. 付加質量分布を帯状体の長手方向に縮小する方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method to reduce an additional mass distribution to the longitudinal direction of a strip | belt shaped object. 付加質量分布の幅方向での縮小方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the reduction method in the width direction of additional mass distribution. 付加質量分布の幅方向での縮小方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the reduction method in the width direction of additional mass distribution. 歪分布を測定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which measures strain distribution. 歪分布測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a distortion distribution measuring apparatus. 歪分布測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a distortion distribution measuring apparatus.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
(歪分布測定装置の構成)
本発明の第1実施形態による歪分布測定装置101は、本実施形態による応力分布測定装置100の構成をすべて含んで構成されている。応力分布測定装置100は、構成図である図1に示すように、走行する長手方向に張力を付与された帯状体1の幅方向の応力分布を、長手方向の2箇所の部位で支持ロール2a,2bによって支持された支持部位間で測定するものである。歪分布測定装置101は、算出された応力分布に基づいて帯状体1の幅方向の歪分布を算出するものである。
[First Embodiment]
(Configuration of strain distribution measuring device)
The strain distribution measuring apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention includes all the configurations of the stress distribution measuring apparatus 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1 which is a configuration diagram, the stress distribution measuring apparatus 100 is configured to support the stress distribution in the width direction of the belt-like body 1 applied with tension in the traveling longitudinal direction at two portions in the longitudinal direction. , 2b is measured between the support parts supported by 2b. The strain distribution measuring apparatus 101 calculates the strain distribution in the width direction of the strip 1 based on the calculated stress distribution.

歪分布測定装置101は、2箇所の支持部位間で帯状体1に振動荷重を付加する振動荷重付加装置(振動荷重付加手段)3と、振動荷重付加装置3に入力される荷重信号を増幅する増幅器6と、を有している。   The strain distribution measuring apparatus 101 amplifies a load signal input to the vibration load applying apparatus 3 (vibration load adding means) 3 for applying a vibration load to the strip 1 between two support parts and the vibration load adding apparatus 3. And an amplifier 6.

振動荷重付加装置3は、帯状体1に向かって空気を間歇的に噴射することで帯状体1に振動荷重を付加するものである。なお、振動荷重付加装置3は、水や油等の液体を間歇的に噴射するものや、磁力、静電力、電磁誘導による渦電流、音波等によって、帯状体1に振動荷重を付加するものとすることもできる。また、帯状体1の1点を打撃する装置や、支持ロール2a、2bのいずれかを加振する装置とすることもできる。増幅器6は、後述する荷重信号を増幅するものである。   The vibration load applying device 3 applies a vibration load to the band 1 by intermittently injecting air toward the band 1. The vibration load applying device 3 includes a device that intermittently ejects liquid such as water and oil, and a device that applies a vibration load to the band 1 by magnetic force, electrostatic force, eddy current due to electromagnetic induction, sound waves, and the like. You can also Moreover, it can also be set as the apparatus which strikes one point of the strip | belt-shaped body 1, or the apparatus which vibrates either support roll 2a, 2b. The amplifier 6 amplifies a load signal described later.

また、歪分布測定装置101は、帯状体1に付加された振動荷重によって帯状体1に生じる振動変位を、帯状体1上に帯状体1の幅方向に並んで設けられた複数の計測点1aで計測する非接触式の変位計(振動計測手段)4を複数有している。   In addition, the strain distribution measuring apparatus 101 includes a plurality of measurement points 1a provided on the strip 1 in a line in the width direction of the strip 1 with vibration displacement generated in the strip 1 due to the vibration load applied to the strip 1. A plurality of non-contact displacement gauges (vibration measuring means) 4 for measuring in FIG.

ここで、複数の計測点1aは、複数の第1計測点1bと、複数の第2計測点1cとからなる。そして、帯状体1上には、複数の第1計測点1bと、複数の第2計測点1cからなる第2計測点群1dとが交互に並んで設けられている。   Here, the plurality of measurement points 1a includes a plurality of first measurement points 1b and a plurality of second measurement points 1c. On the strip 1, a plurality of first measurement points 1 b and a second measurement point group 1 d including a plurality of second measurement points 1 c are provided alternately.

本実施形態において、第1計測点1bは、帯状体1の幅方向の中央部に等間隔で3つ設けられている。第1計測点1b同士の間隔は、例えば100mm程度である。なお、第1計測点1bの数や第1計測点1b同士の間隔は、これに限定されない。また、第1計測点1b同士の間隔は、等間隔に限定されず、例えば、帯状体1の幅方向の端に近いほど密、帯状体1の幅方向の中央に近いほど密、といったように、不等間隔であってもよい。   In the present embodiment, three first measurement points 1b are provided at equal intervals in the center of the strip 1 in the width direction. The interval between the first measurement points 1b is, for example, about 100 mm. In addition, the number of the 1st measurement points 1b and the space | interval of the 1st measurement points 1b are not limited to this. Further, the interval between the first measurement points 1b is not limited to an equal interval, and for example, the closer to the end in the width direction of the band 1, the closer to the center in the width direction of the band 1, and the closer to the center. , Unequal intervals may be used.

また、本実施形態において、第2計測点群1dは、帯状体1の幅方向の両端部にそれぞれ設けられている。第2計測点群1dにおける第2計測点1c同士の間隔は、等間隔であり、第1計測点1b同士の間隔よりも狭くされている。なお、第2計測点1c同士の間隔は、等間隔に限定されず、第1計測点1b同士の間隔よりも狭ければ、例えば、帯状体1の幅方向の端に近いほど密、帯状体1の幅方向の中央に近いほど密、といったように、不等間隔であってもよい。計測点1a同士の間隔は、第1計測点1b同士の間隔と、第2計測点1c同士の間隔とが混在する不等間隔である。   In the present embodiment, the second measurement point group 1 d is provided at both ends in the width direction of the strip 1. The intervals between the second measurement points 1c in the second measurement point group 1d are equal intervals, and are narrower than the intervals between the first measurement points 1b. Note that the interval between the second measurement points 1c is not limited to an equal interval. For example, the closer to the end in the width direction of the band 1, the closer the band 1 The unequal intervals may be used, such as closer to the center in the width direction of 1. The interval between the measurement points 1a is an unequal interval in which the interval between the first measurement points 1b and the interval between the second measurement points 1c are mixed.

なお、第1計測点1b同士の間隔が不等間隔である場合、第2計測点群1dにおける第2計測点1c同士の間隔は、第1計測点1b同士の間隔のうち最も短い間隔よりも狭くされる。   When the intervals between the first measurement points 1b are unequal, the interval between the second measurement points 1c in the second measurement point group 1d is shorter than the shortest interval among the intervals between the first measurement points 1b. Narrowed.

変位計4は、第1計測点1bで振動変位を計測する第1変位計(第1振動計測手段)8と、第2計測点群1dにおける複数の第2計測点1cの各々で振動変位を計測する第2変位計(第2振動計測手段)9と、を有している。   The displacement meter 4 measures vibration displacement at each of a first displacement meter (first vibration measurement means) 8 that measures vibration displacement at the first measurement point 1b and a plurality of second measurement points 1c in the second measurement point group 1d. And a second displacement meter (second vibration measuring means) 9 for measuring.

第1変位計8は、複数の第1計測点1b毎に設けられており、対応する第1計測点1bで振動変位を計測する。本実施形態において、第1変位計8は3つ設けられている。   The first displacement meter 8 is provided for each of the plurality of first measurement points 1b, and measures the vibration displacement at the corresponding first measurement point 1b. In the present embodiment, three first displacement meters 8 are provided.

本実施形態において、第1変位計8は光反射式のレーザ変位計である。この第1変位計8は、対応する第1計測点1bの真上に配置されて、第1計測点1bに照射して反射したレーザ光をカメラで撮像する。そのため、3つの第1変位計8は、帯状体1の上方において、帯状体1の幅方向に等間隔で並んでいる。第1変位計8同士の間隔は、第1計測点1b同士の間隔と同じである。   In the present embodiment, the first displacement meter 8 is a light reflection type laser displacement meter. The first displacement meter 8 is arranged directly above the corresponding first measurement point 1b, and images the laser beam reflected and irradiated on the first measurement point 1b with a camera. Therefore, the three first displacement meters 8 are arranged at equal intervals in the width direction of the strip 1 above the strip 1. The interval between the first displacement meters 8 is the same as the interval between the first measurement points 1b.

なお、第1変位計8は、レーザを第1計測点1bに照射する照射部と、第1計測点1bで反射したレーザ光をカメラで撮像する撮像部とが分離した構成であって、帯状体1の面に対して斜めからレーザを照射するものであってもよい。この場合、各第1変位計8は、帯状体1の上方において、帯状体1の幅方向に並んでいる必要はない。また、帯状体1が導電性を有するものである場合は、第1変位計8を、帯状体1に生じさせた渦電流の大きさを検出する渦電流式変位計や、帯状体1とセンサヘッドとの間の静電容量を検出する静電容量式変位計等とすることもできる。さらに、一部の第1変位計8を帯状体1の幅方向に移動可能としてもよい。   The first displacement meter 8 has a configuration in which an irradiation unit that irradiates the first measurement point 1b with a laser and an imaging unit that captures the laser light reflected at the first measurement point 1b with a camera are separated from each other. The laser may be irradiated obliquely with respect to the surface of the body 1. In this case, the first displacement meters 8 do not need to be arranged in the width direction of the strip 1 above the strip 1. When the strip 1 is conductive, the first displacement meter 8 can be an eddy current displacement meter that detects the magnitude of the eddy current generated in the strip 1 or the strip 1 and the sensor. It can also be a capacitance displacement meter or the like that detects the capacitance between the head and the head. Furthermore, some of the first displacement meters 8 may be movable in the width direction of the band 1.

第2変位計9は、第2計測点群1d毎に設けられており、対応する第2計測点群1dにおける複数の第2計測点1cの各々で振動変位を計測する。本実施形態において、第2変位計9は2つ設けられている。   The second displacement meter 9 is provided for each second measurement point group 1d, and measures the vibration displacement at each of the plurality of second measurement points 1c in the corresponding second measurement point group 1d. In the present embodiment, two second displacement meters 9 are provided.

また、本実施形態において、第2変位計9は光反射式のレーザ変位計である。この第2変位計9は、帯状体1の幅方向の一端部に設けられた第2計測点群1dの真上、および、帯状体1の幅方向の他端部に設けられた第2計測点群1dの真上にそれぞれ配置されて、第2計測点群1dにおける複数の第2計測点1cの各々に照射して反射したレーザ光をカメラで撮像する。そのため、2つの第2変位計9は、帯状体1の上方において、3つの第1変位計8とともに帯状体1の幅方向に並んでいる。   In the present embodiment, the second displacement meter 9 is a light reflection type laser displacement meter. The second displacement meter 9 includes a second measurement provided directly above the second measurement point group 1 d provided at one end portion in the width direction of the strip 1 and at the other end portion in the width direction of the strip 1. Laser light that is arranged directly above the point group 1d and is irradiated and reflected on each of the plurality of second measurement points 1c in the second measurement point group 1d is imaged by a camera. Therefore, the two second displacement meters 9 are arranged in the width direction of the strip 1 together with the three first displacement meters 8 above the strip 1.

また、本実施形態において、第2変位計9は、斜視図である図2Aに示すように、2次元的な拡がりを持ったシートレーザ9aを帯状体1上に照射するものである。第2変位計9は、シートレーザ9aが照射された帯状体1上の線状の領域のすべてで振動変位を計測可能である。即ち、第2計測点1cは、シートレーザ9aが照射される帯状体1上の線状の領域のすべてに設けられている。   In the present embodiment, the second displacement meter 9 irradiates the strip 1 with a sheet laser 9a having a two-dimensional spread as shown in FIG. 2A, which is a perspective view. The second displacement meter 9 can measure the vibration displacement in all the linear regions on the strip 1 irradiated with the sheet laser 9a. That is, the second measurement point 1c is provided in all the linear regions on the belt-like body 1 irradiated with the sheet laser 9a.

なお、第2変位計9は、シートレーザ9aを第2計測点群1dに照射する照射部と、第2計測点群1dで反射したシートレーザ光をカメラで撮像する撮像部とが分離した構成であって、帯状体1の面に対して斜めからシートレーザ9aを照射するものであってもよい。この場合、2つの第2変位計9は、帯状体1の上方において、3つの第1変位計8とともに帯状体1の幅方向に並んでいる必要はない。さらに、一部の第2変位計9を幅方向に移動可能としてもよい。   The second displacement meter 9 has a configuration in which an irradiation unit that irradiates the second measurement point group 1d with the sheet laser 9a and an imaging unit that captures the sheet laser light reflected by the second measurement point group 1d with a camera are separated. In this case, the sheet laser 9a may be irradiated obliquely with respect to the surface of the band 1. In this case, the two second displacement meters 9 do not need to be arranged in the width direction of the strip 1 together with the three first displacement meters 8 above the strip 1. Furthermore, some of the second displacement meters 9 may be movable in the width direction.

また、第2変位計9は、斜視図である図2Bに示すように、スポット状の複数のレーザ9bを帯状体1上に照射するものであってもよい。即ち、この第2変位計9は、第1変位計8と同様の変位計(第3振動計測手段)を複数備えている。レーザ9bの数は10個程度であり、レーザ9b間の間隔は10mm程度である。即ち、第2計測点1cは、レーザ9bが照射される帯状体1上の箇所に10mm程度の間隔で10個並んでいることとなる。なお、レーザ9bの数やレーザ9b間の間隔はこれに限定されず、評価したい歪分布の細かさに応じて、間隔を20mmや5mmにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 2B which is a perspective view, the second displacement meter 9 may irradiate the strip 1 with a plurality of spot-like lasers 9b. That is, the second displacement meter 9 includes a plurality of displacement meters (third vibration measuring means) similar to the first displacement meter 8. The number of the lasers 9b is about 10, and the interval between the lasers 9b is about 10 mm. That is, ten second measurement points 1c are arranged at intervals of about 10 mm at locations on the strip 1 irradiated with the laser 9b. The number of lasers 9b and the interval between the lasers 9b are not limited to this, and the interval may be set to 20 mm or 5 mm depending on the fineness of the strain distribution to be evaluated.

ここで、圧延時のロールの変形や熱処理時の熱変形により、帯状体1が波打つようにひずむような形状不良が生じることがある。この形状不良は、ラインの運転条件などにより、様々なパターンで発生する。模式図である図3Aに示す耳波は、帯状体1の幅方向の両端部がひずむ形状不良である。模式図である図3Bに示すクォータ歪は、帯状体1の幅方向の両端から1/4幅ほど中央寄りの領域がひずむ形状不良である。模式図である図3Cに示す中伸びは、帯状体1の幅方向の中央部がひずむ形状不良である。   Here, due to deformation of the roll at the time of rolling or thermal deformation at the time of heat treatment, there may be a shape defect in which the strip 1 is distorted so as to wave. This shape defect occurs in various patterns depending on the operating conditions of the line. 3A, which is a schematic diagram, has a shape defect in which both end portions in the width direction of the band 1 are distorted. The quarter distortion shown in FIG. 3B, which is a schematic diagram, is a defective shape in which a region closer to the center is distorted by about ¼ width from both ends in the width direction of the band 1. The middle elongation shown in FIG. 3C, which is a schematic diagram, is a defective shape in which the central portion in the width direction of the band 1 is distorted.

そこで、本実施形態では、図1に示すように、帯状体1の幅方向の両端部に第2計測点群1dをそれぞれ設けて、帯状体1の両端部の振動変位を詳細に計測している。即ち、本実施形態は、図3Aに示す耳波を詳細に計測する構成である。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the second measurement point group 1d is provided at both ends in the width direction of the strip 1 to measure the vibration displacement at both ends of the strip 1 in detail. Yes. That is, the present embodiment is configured to measure the ear waves shown in FIG. 3A in detail.

また、歪分布測定装置101は、図1に示すように、各第1変位計8および各第2変位計9の出力に基づいて、帯状体1の幅方向の歪分布を演算する演算装置5を有している。   Further, as shown in FIG. 1, the strain distribution measuring apparatus 101 calculates the strain distribution in the width direction of the strip 1 based on the outputs of the first displacement meters 8 and the second displacement meters 9. have.

演算装置5は、モデル化部(モデル化手段)5aと、荷重信号出力部5bと、振動信号入力部5cと、振動特性算出部5dと、ばね定数算出部(ばね定数算出手段)5eと、ばね定数換算部(ばね定数換算手段)5fと、応力分布算出部(応力分布算出手段)5gと、歪分布算出部(歪分布算出手段)5hと、歪分布グラフ表示部5iと、データシート作成部5jと、で構成されている。   The arithmetic unit 5 includes a modeling unit (modeling unit) 5a, a load signal output unit 5b, a vibration signal input unit 5c, a vibration characteristic calculation unit 5d, a spring constant calculation unit (spring constant calculation unit) 5e, Spring constant conversion unit (spring constant conversion unit) 5f, stress distribution calculation unit (stress distribution calculation unit) 5g, strain distribution calculation unit (strain distribution calculation unit) 5h, strain distribution graph display unit 5i, and data sheet creation Part 5j.

モデル化部5aは、帯状体1を2次元不等間隔多質点系モデルにモデル化する。荷重信号出力部5bは、振動荷重付加装置3に向かって荷重信号を出力する。振動信号入力部5cには、各第1変位計8で計測された各第1計測点1bの振動変位に係る振動信号、および、各第2変位計9で計測された各第2計測点1cの振動変位に係る振動信号が入力される。   The modeling unit 5a models the strip 1 into a two-dimensional unequal interval multi-mass point system model. The load signal output unit 5 b outputs a load signal toward the vibration load adding device 3. The vibration signal input unit 5c includes a vibration signal related to the vibration displacement of each first measurement point 1b measured by each first displacement meter 8 and each second measurement point 1c measured by each second displacement meter 9. A vibration signal related to the vibration displacement is input.

振動特性算出部5dは、振動信号入力部5cに入力された振動信号から固有振動数や振動モードなどの振動特性を算出する。ばね定数算出部5eは、算出された固有振動数および振動モードから2次元不等間隔多質点系モデルのばね定数を算出する。ばね定数換算部5fは、算出された直線ばねの各ばね定数を、各計測点1aにおける応力値に換算する。応力分布算出部5gは、換算された各計測点1aにおける応力値から帯状体1の幅方向の応力分布を算出する。   The vibration characteristic calculation unit 5d calculates vibration characteristics such as a natural frequency and a vibration mode from the vibration signal input to the vibration signal input unit 5c. The spring constant calculation unit 5e calculates the spring constant of the two-dimensional unequal interval multi-mass point system model from the calculated natural frequency and vibration mode. The spring constant conversion unit 5f converts each spring constant of the calculated linear spring into a stress value at each measurement point 1a. The stress distribution calculation unit 5g calculates the stress distribution in the width direction of the strip 1 from the converted stress value at each measurement point 1a.

歪分布算出部5hは、算出された応力分布に基づいて帯状体1の幅方向の歪分布を算出する。歪分布グラフ表示部5iは、算出された歪分布を歪分布グラフとして表示する。データシート作成部5jは、算出された歪分布をデータシートとして出力する。   The strain distribution calculation unit 5h calculates a strain distribution in the width direction of the strip 1 based on the calculated stress distribution. The strain distribution graph display unit 5i displays the calculated strain distribution as a strain distribution graph. The data sheet creation unit 5j outputs the calculated strain distribution as a data sheet.

演算装置5は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータの様に、CPU(Central Processing Unit)と、CPUが実行するプログラム及びこれらプログラムに使用されるデータを書き替え可能に記憶する記憶装置と、プログラム実行時にデータを一時的に記憶する例えばRAM(Random Access Memory)のような一時記憶装置とを含んでいるものならば何でもよい。演算装置5が有する上記の各機能部5a〜5jは、これらハードウェアと記憶装置内のソフトウェアとで協働して構築されている。例えば、ソフトウェアには、測定した振動変位から固有振動数及び振動モードを解析するようなプログラムが含まれる。なお、演算装置5は、単体で形成されるものに限定されず、上記の各機能部5a〜5jが有する機能が上述のハードウェア及び記憶装置内のソフトウェアを夫々有する複数の装置に分散されるものであってもよい。   The arithmetic unit 5 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a program executed by the CPU, a storage device that stores data used for these programs in a rewritable manner, and a program execution like a general personal computer Any device may be used as long as it includes a temporary storage device such as a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. Each of the functional units 5a to 5j included in the arithmetic device 5 is constructed in cooperation with these hardware and software in the storage device. For example, the software includes a program for analyzing the natural frequency and the vibration mode from the measured vibration displacement. Note that the arithmetic device 5 is not limited to a single unit, and the functions of the functional units 5a to 5j are distributed to a plurality of devices each having the hardware and software in the storage device. It may be a thing.

本実施形態の応力分布測定装置100は、演算装置5が有する各機能部5a〜5jのうち、モデル化部5aと、荷重信号出力部5bと、振動信号入力部5cと、振動特性算出部5dと、ばね定数算出部5eと、ばね定数換算部5fと、応力分布算出部5gと、を有している。本実施形態の歪分布測定装置101は、応力分布測定装置100が有する各機能部5a〜5gに加えて、歪分布算出部5hと、歪分布グラフ表示部5iと、データシート作成部5jと、を有している。   The stress distribution measuring apparatus 100 of the present embodiment includes a modeling unit 5a, a load signal output unit 5b, a vibration signal input unit 5c, and a vibration characteristic calculation unit 5d among the functional units 5a to 5j included in the arithmetic device 5. And a spring constant calculation unit 5e, a spring constant conversion unit 5f, and a stress distribution calculation unit 5g. In addition to the functional units 5a to 5g included in the stress distribution measuring device 100, the strain distribution measuring device 101 of the present embodiment includes a strain distribution calculating unit 5h, a strain distribution graph display unit 5i, a data sheet creating unit 5j, have.

(演算装置のハードウェア構成)
次に、演算装置5のハードウェア構成を図4に示す。演算装置5は、CPU11と、一時記憶装置12と、記憶装置13と、信号入出力装置14と、設定入力装置15と、表示装置16と、データシート作成装置17と、を有している。CPU11は、後述する歪分布測定プログラムを実行し、帯状体モデル化計算、付加質量モデル化計算(第2実施形態のみ)、振動特性計算、歪分布計算など数値計算全般を行う回路である。
(Hardware configuration of arithmetic unit)
Next, the hardware configuration of the arithmetic device 5 is shown in FIG. The arithmetic device 5 includes a CPU 11, a temporary storage device 12, a storage device 13, a signal input / output device 14, a setting input device 15, a display device 16, and a data sheet creation device 17. The CPU 11 is a circuit that executes a strain distribution measurement program, which will be described later, and performs general numerical calculations such as band-shaped body modeling calculation, additional mass modeling calculation (only in the second embodiment), vibration characteristic calculation, and strain distribution calculation.

一時記憶装置12は、歪分布測定プログラムの実行時に、プログラム本体を一時的に格納する。また、一時記憶装置12は、CPU11で行う各種計算に必要な帯状体の寸法や物性、計測点1aの間隔情報(第1計測点1b同士の間隔、および、第2計測点2c同士の間隔に係る情報)、付加質量情報(第2実施形態のみ)、帯状体のモデル化後のモデルデータ、振動特性データ、算出されたばね定数や応力分布、歪分布データなどを一時的に格納する。一時記憶装置12は、例えばRAMのような比較的小規模なデータを高速に転送可能なもので構成される。   The temporary storage device 12 temporarily stores the program body when executing the strain distribution measurement program. In addition, the temporary storage device 12 determines the dimensions and physical properties of the strips necessary for various calculations performed by the CPU 11 and the interval information of the measurement points 1a (the interval between the first measurement points 1b and the interval between the second measurement points 2c. Related information), additional mass information (only in the second embodiment), model data after modeling of the band, vibration characteristic data, calculated spring constant, stress distribution, strain distribution data, and the like are temporarily stored. The temporary storage device 12 is configured by a device capable of transferring relatively small data such as a RAM at a high speed.

記憶装置13は、CPU11において算出されたデータを格納し、データベースとして保存する装置である。記憶装置13は、例えば不揮発性の記憶装置であるHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ、光学ディスクなどを含む。記憶装置13には、帯状体のモデル化後のモデルデータ、振動特性データ、算出されたばね定数や応力分布、歪分布データなどが格納される。例えば、帯状体の寸法が変化した場合、帯状体モデルデータなどは新しい寸法で算出したモデルに更新する必要がある。しかし、同じ寸法の帯状体が通板される場合には、前回の計測で算出して格納した値を再度読み込むことで、モデル化計算を省略することが可能である。   The storage device 13 is a device that stores data calculated by the CPU 11 and stores it as a database. The storage device 13 includes, for example, an HDD (Hard Disk Drive) that is a nonvolatile storage device, a flash memory, an optical disk, and the like. The storage device 13 stores model data after modeling of the belt-like body, vibration characteristic data, calculated spring constant, stress distribution, strain distribution data, and the like. For example, when the size of the strip changes, the strip model data or the like needs to be updated to a model calculated with a new size. However, when a strip having the same dimensions is passed, it is possible to omit the modeling calculation by reading again the value calculated and stored in the previous measurement.

信号入出力装置14は、振動荷重付加装置3(図1参照)に向かって荷重信号を出力するとともに、各第1変位計8および各第2変位計9(図1参照)から送られてくる振動信号が入力される装置である。信号入出力装置14は、例えば発信器やデータロガー、AD/DAボードなどを含む。   The signal input / output device 14 outputs a load signal toward the vibration load applying device 3 (see FIG. 1) and is sent from each first displacement meter 8 and each second displacement meter 9 (see FIG. 1). A device to which a vibration signal is input. The signal input / output device 14 includes, for example, a transmitter, a data logger, an AD / DA board, and the like.

設定入力装置15は、ユーザが各種入力を行うための装置である。設定入力装置15は、例えばマウス、キーボード、表示装置16の画面上に重畳して設けられたタッチパネルなどを含む。ユーザは、設定入力装置15を介して歪分布測定プログラムの開始や停止、終了操作などを行ない、帯状体の寸法や物性、計測点1aの間隔情報、付加質量計算のための空気の物性(第2実施形態のみ)などを設定する。設定入力画面の一例を図5に示す。また、設定入力装置15を操作することで、例えば、過去に測定された歪分布データが格納された記憶装置13から歪分布データを読み出して、表示装置16に表示させたりデータシートを作成したりすることができる。   The setting input device 15 is a device for a user to make various inputs. The setting input device 15 includes, for example, a mouse, a keyboard, and a touch panel provided so as to be superimposed on the screen of the display device 16. The user starts, stops, and terminates the strain distribution measurement program via the setting input device 15, and measures the dimensions and physical properties of the strip, the interval information of the measurement points 1 a, and the physical properties of air for calculating additional mass (first 2 only). An example of the setting input screen is shown in FIG. Further, by operating the setting input device 15, for example, the strain distribution data is read from the storage device 13 storing the strain distribution data measured in the past and displayed on the display device 16 or a data sheet is created. can do.

図4に戻って、表示装置(表示手段)16は、測定された歪分布データや応力分布データ、総張力データなどをユーザが確認できるように表示する装置である。表示装置16は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などから構成される。CPU(グラフ化手段、表示制御手段)11は、歪分布データ等をグラフ化し、表示装置16に表示させる。棒グラフ表示画面の一例を図6に、3次元グラフ表示画面の一例を図7にそれぞれ示す。   Returning to FIG. 4, the display device (display means) 16 is a device that displays the measured strain distribution data, stress distribution data, total tension data, and the like so that the user can confirm them. The display device 16 includes, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or a CRT (Cathode Ray Tube). A CPU (graphing means, display control means) 11 graphs strain distribution data and the like and causes the display device 16 to display the graph. An example of the bar graph display screen is shown in FIG. 6, and an example of the three-dimensional graph display screen is shown in FIG.

図4に戻って、データシート作成装置(データシート作成手段)17は、測定された歪分布データや応力分布データ、総張力データなどをユーザがデータシートとして出力するための装置である。データシート作成装置17は、例えば紙面にデータを印刷するプリンタや、PDFファイルなどに電子データ化するソフトウェアなどを含む。CPU(サンプリング手段、データシート作成制御手段)11は、歪分布データ等をサンプリングし、歪分布データ等に基づいたデータシートをデータシート作成装置17に作成させる。データシート出力例を図8に示す。   Returning to FIG. 4, the data sheet creation device (data sheet creation means) 17 is a device for the user to output measured strain distribution data, stress distribution data, total tension data, and the like as a data sheet. The data sheet creation device 17 includes, for example, a printer that prints data on paper, software that converts the data into electronic data such as a PDF file, and the like. A CPU (sampling means, data sheet creation control means) 11 samples strain distribution data and causes the data sheet creation device 17 to create a data sheet based on the strain distribution data. An example of data sheet output is shown in FIG.

(歪分布測定システムの構成)
次に、歪分布測定システムの構成を図9に示す。パーソナルコンピュータ21から出力された荷重信号は、AD/DAボード22を介して電磁弁駆動回路(増幅器)23に入力され、増幅される。荷重信号としては、例えばインパルス波形や周波数掃引波形が用いられる。特に、周波数掃引波形を用いて、帯状体の固有振動数が存在する周波数範囲で振動荷重の付加を行うと、固有振動モードが励起されて効果的な計測が可能となる。
(Configuration of strain distribution measurement system)
Next, the configuration of the strain distribution measurement system is shown in FIG. The load signal output from the personal computer 21 is input to the electromagnetic valve drive circuit (amplifier) 23 via the AD / DA board 22 and amplified. For example, an impulse waveform or a frequency sweep waveform is used as the load signal. In particular, when a vibration load is applied in the frequency range where the natural frequency of the band-like body exists using the frequency sweep waveform, the natural vibration mode is excited and effective measurement is possible.

増幅されて電磁弁駆動回路23から出力された荷重信号により、電磁弁24が駆動される。これにより、工場エアー配管25に接続されたエアーノズル26が開弁して、エアーノズル26から帯状体27に向かって空気が噴射される。加振された帯状体27の振動は幅方向に設置された第1変位計8および第2変位計9(図1参照)からなる変位計28により測定される。変位計28から出力された振動信号は、AD/DAボード22を介してパーソナルコンピュータ21に入力される。パーソナルコンピュータ21は、計測された振動信号を用いてモード解析を実行し、帯状体27の固有振動数や振動モードなどの振動特性を算出し、固有振動数と振動モードから応力分布を算出する。そして、パーソナルコンピュータ21は、算出した応力分布から歪分布を計算し、計算結果を画面に表示する。計測を終了する場合は、そのまま終了し、計測を終了しない場合は、荷重信号を出力するところから同じ操作を繰り返し実行する。   The electromagnetic valve 24 is driven by the load signal amplified and output from the electromagnetic valve drive circuit 23. As a result, the air nozzle 26 connected to the factory air pipe 25 is opened, and air is jetted from the air nozzle 26 toward the band 27. The vibration of the excited band 27 is measured by a displacement meter 28 including a first displacement meter 8 and a second displacement meter 9 (see FIG. 1) installed in the width direction. The vibration signal output from the displacement meter 28 is input to the personal computer 21 via the AD / DA board 22. The personal computer 21 executes mode analysis using the measured vibration signal, calculates vibration characteristics such as the natural frequency and vibration mode of the band 27, and calculates the stress distribution from the natural frequency and vibration mode. Then, the personal computer 21 calculates a strain distribution from the calculated stress distribution and displays the calculation result on the screen. When the measurement is finished, the process is finished as it is, and when the measurement is not finished, the same operation is repeatedly executed from where the load signal is outputted.

(歪分布測定プログラムの機能)
次に、図9のパーソナルコンピュータ21、より具体的には図4のCPU11が実行する歪分布測定プログラムの機能を図10に示す。この歪分布測定プログラムは、本実施形態の応力分布測定プログラムの構成をすべて含んで構成されている。応力分布測定プログラムは、走行する長手方向に張力を付与された帯状体1の幅方向の応力分布を、長手方向の2箇所の部位で支持ロール2a,2bによって支持された支持部位間で測定するようにコンピュータを機能させるものである。歪分布測定プログラムは、算出された応力分布に基づいて帯状体1の幅方向の歪分布を算出するようにコンピュータを機能させるものである。
(Function of strain distribution measurement program)
Next, FIG. 10 shows functions of a strain distribution measurement program executed by the personal computer 21 of FIG. 9, more specifically, the CPU 11 of FIG. This strain distribution measurement program includes all the configurations of the stress distribution measurement program of the present embodiment. The stress distribution measurement program measures the stress distribution in the width direction of the belt-like body 1 given tension in the running longitudinal direction between the support parts supported by the support rolls 2a and 2b at two parts in the longitudinal direction. To make the computer function. The strain distribution measurement program causes the computer to function to calculate the strain distribution in the width direction of the strip 1 based on the calculated stress distribution.

ユーザは帯状体1の寸法や物性など(以下、帯状体情報という)および計測点1aの間隔情報などを帯状体情報入力部31に入力する。ユーザが入力した帯状体情報および計測点1aの間隔情報などは帯状体情報表示部32に表示される。そのため、ユーザは設定された値を確認することができる。また、後述する第2実施形態では、ユーザは空気の物性や圧力と温度の条件など(以下、付加質量情報という)を付加質量情報入力部33に入力する。ユーザが入力した付加質量情報は付加質量情報表示部34に表示される。そのため、ユーザは設定された値を確認することができる。   The user inputs the dimensions and physical properties of the band 1 (hereinafter referred to as band information) and the interval information of the measurement points 1a to the band information input unit 31. The band information input by the user, the interval information of the measurement points 1a, and the like are displayed on the band information display unit 32. Therefore, the user can confirm the set value. In a second embodiment to be described later, the user inputs physical properties of air, pressure and temperature conditions (hereinafter referred to as additional mass information) to the additional mass information input unit 33. The additional mass information input by the user is displayed on the additional mass information display unit 34. Therefore, the user can confirm the set value.

歪分布測定プログラムは、入力された帯状体情報(第2実施形態では帯状体情報と付加質量情報)から記憶部35に格納されている過去のモデルデータを検索する。そして、同一のモデルが見つかった場合には、一時記憶部36にモデルデータをコピーする。一方、同一のモデルが見つからなかった場合には、入力された帯状体情報を用いて帯状体モデル化部37で帯状体の2次元モデルを作成する。また、第2実施形態では、入力された付加質量情報を用いて付加質量モデル化部38で付加質量モデルを作成する。歪分布測定プログラムは、作成したモデルデータを一時記憶部36に格納し、そのモデルデータのコピーを記憶部35に格納する。   The strain distribution measurement program searches past model data stored in the storage unit 35 from the input band information (in the second embodiment, band information and additional mass information). If the same model is found, the model data is copied to the temporary storage unit 36. On the other hand, when the same model is not found, a two-dimensional model of the band is created by the band modeling unit 37 using the input band information. In the second embodiment, the additional mass modeling unit 38 creates an additional mass model using the input additional mass information. The strain distribution measurement program stores the created model data in the temporary storage unit 36 and stores a copy of the model data in the storage unit 35.

次に、歪分布測定プログラムは、荷重信号出力部39から振動荷重付加装置3(図1参照)に荷重信号を出力し、振動信号入力部40に入力された各第1変位計8および各第2変位計9(図1参照)からの振動信号を一時記憶部36に格納する。そして、計測された振動信号から振動特性算出部41で帯状体の固有振動数や振動モードなどの振動特性を算出し、一時記憶部36に格納する。   Next, the strain distribution measurement program outputs a load signal from the load signal output unit 39 to the vibration load applying device 3 (see FIG. 1), and each first displacement meter 8 and each first input to the vibration signal input unit 40. The vibration signal from the two-displacement meter 9 (see FIG. 1) is stored in the temporary storage unit 36. Then, the vibration characteristic calculation unit 41 calculates vibration characteristics such as the natural frequency and vibration mode of the strip from the measured vibration signal, and stores the vibration characteristics in the temporary storage unit 36.

次に、歪分布測定プログラムは、一時記憶部36に格納したモデルデータと振動特性データからばね定数算出部42において帯状体モデルのばね定数を算出し、記憶部45に格納する。また、ばね定数から応力分布算出部43において応力分布を算出し、記憶部45に格納する。また、応力分布値から歪分布算出部44において歪分布を算出し、記憶部45に格納する。   Next, the strain distribution measurement program calculates the spring constant of the belt-shaped body model in the spring constant calculation unit 42 from the model data and vibration characteristic data stored in the temporary storage unit 36 and stores it in the storage unit 45. Further, the stress distribution calculation unit 43 calculates the stress distribution from the spring constant and stores it in the storage unit 45. Further, the strain distribution calculation unit 44 calculates the strain distribution from the stress distribution value and stores it in the storage unit 45.

次に、歪分布測定プログラムは、記憶部45に格納した応力分布データや歪分布データをグラフ化して表示部46に表示させる。また、ユーザの操作に応じてデータシート作成部47にデータシートを作成させる。   Next, the strain distribution measurement program graphs the stress distribution data and strain distribution data stored in the storage unit 45 and causes the display unit 46 to display the graph. Further, the data sheet creation unit 47 is made to create a data sheet in accordance with a user operation.

(2次元不等間隔多質点系モデル)
次に、モデル化部5a(図1参照)で帯状体1をモデル化した2次元不等間隔多質点系モデルを図11に示す。この2次元不等間隔多質点系モデルは、支持部位間の帯状体1について、各計測点1a(各第1計測点1bおよび各第2計測点1c)に対応する節点51に、各節点51に作用する応力を模擬した直線ばね52を接続し、帯状体1の幅方向と各計測点1aの振動方向との2次元のモデルに簡略化したものである。各節点51は、帯状体1の幅方向と一致するように延在する固定面53に、これと垂直な各直線ばね52で接続される。また、隣接する各節点51同士は、2次元平面内で回転自在な連結部材54で連結される。また、隣接する各連結部材54同士は、回転ばね55で連結される。各連結部材54の質量は、その幅方向部位での帯状体1の質量となる。また、回転ばね55のばね定数は、各節点51における帯状体1の曲げ剛性となる。
(2D non-uniformly spaced mass model)
Next, FIG. 11 shows a two-dimensional unequal interval multi-mass point system model in which the band 1 is modeled by the modeling unit 5a (see FIG. 1). This two-dimensional unequal-interval multi-mass point system model is obtained by adding each node 51 to a node 51 corresponding to each measurement point 1a (each first measurement point 1b and each second measurement point 1c) in the band 1 between the support parts. A straight spring 52 simulating the stress acting on the slab is connected and simplified to a two-dimensional model of the width direction of the strip 1 and the vibration direction of each measurement point 1a. Each node 51 is connected to a fixed surface 53 extending so as to coincide with the width direction of the belt-like body 1 by each linear spring 52 perpendicular thereto. Further, adjacent nodes 51 are connected by a connecting member 54 that is rotatable in a two-dimensional plane. Further, the adjacent connecting members 54 are connected by a rotation spring 55. The mass of each connecting member 54 is the mass of the strip 1 at the width direction portion. The spring constant of the rotary spring 55 is the bending rigidity of the strip 1 at each node 51.

ここで、複数の計測点1aの順番を、帯状体1の幅方向に左から右に向かって1番目、2番目、3番目、・・・、i番目(i=1〜n)とする。nは自然数である。kiは、i番目の計測点1aにおける応力を模擬したばね定数である。mi,i+1は、i番目の計測点1aと(i+1)番目の計測点1aとの間にある帯状体1の部分質量である。Ji,i+1は、i番目の計測点1aと(i+1)番目の計測点1aとの間にある帯状体1の部分慣性モーメントである。li,i+1は、i番目の計測点1aと(i+1)番目の計測点1aとの距離である。τiは、i番目の計測点1aにおける帯状体1の回転ばね定数である。 Here, the order of the plurality of measurement points 1a is assumed to be first, second, third,..., I-th (i = 1 to n) from left to right in the width direction of the strip 1. n is a natural number. k i is a spring constant simulating the stress at the i-th measurement point 1a. m i, i + 1 is the partial mass of the strip 1 between the i-th measurement point 1a and the (i + 1) -th measurement point 1a. J i, i + 1 is a partial moment of inertia of the strip 1 between the i-th measurement point 1a and the (i + 1) -th measurement point 1a. l i, i + 1 is the distance between the i-th measurement point 1a and the (i + 1) -th measurement point 1a. τ i is the rotational spring constant of the strip 1 at the i-th measurement point 1a.

このように、2次元不等間隔多質点系モデルは、帯状体1の張力の大小と固有振動数の大小との間に相関があることに着目し、振動荷重付加装置3により加振された帯状体1の各計測点1aにおける振動変位と、各直線ばね52の各節点51における振動変位とが等しいものとして、帯状体1の幅方向の応力分布を、直線ばね52のばね定数の変化として把握するようにモデル化したものである。   In this way, the two-dimensional unequally spaced multi-mass point system model was vibrated by the vibration load adding device 3 while paying attention to the correlation between the magnitude of the tension of the strip 1 and the magnitude of the natural frequency. Assuming that the vibration displacement at each measurement point 1 a of the strip 1 is equal to the vibration displacement at each node 51 of each linear spring 52, the stress distribution in the width direction of the strip 1 is defined as a change in the spring constant of the linear spring 52. It is modeled to grasp.

(歪分布測定方法)
次に、第1実施形態の歪分布測定装置101が帯状体1の幅方向の歪分布を算出する歪分布測定方法の手順を図12に示す。この歪分布測定方法は、上述した歪分布測定装置101を用いて、上述した歪分布測定プログラムにより実行される。以下、図1および図4を参照しながら説明する。
(Strain distribution measurement method)
Next, FIG. 12 shows a procedure of a strain distribution measuring method in which the strain distribution measuring apparatus 101 according to the first embodiment calculates the strain distribution in the width direction of the strip 1. This strain distribution measuring method is executed by the strain distribution measuring program described above using the strain distribution measuring apparatus 101 described above. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 and 4.

まず、これから測定を行う帯状体1(図1参照)と同じ寸法の帯状体1のモデルデータが演算装置5の記憶装置13(図4参照)に格納されているか否かを判断する(ステップS1、以下、単にS1という。他も同じ)。同種のモデルデータが記憶装置13に格納されていないと判断した場合には(S1:NO)、ユーザにより設定入力装置15(図4参照)から入力された帯状体情報(帯状体1の寸法や物性など)および計測点1a(図1参照)の間隔情報などに基づいて、モデル化部5a(図1参照)で帯状体1を2次元不等間隔多質点系モデルにモデル化する(S5)。そして、モデルデータを記憶装置13に格納する(S7)。一方、同種のモデルデータが記憶装置13に格納されていると判断した場合には(S1:YES)、記憶装置13から同種のモデルデータを読み込む(S8)。   First, it is determined whether or not the model data of the strip 1 having the same dimensions as the strip 1 to be measured (see FIG. 1) is stored in the storage device 13 (see FIG. 4) of the arithmetic unit 5 (step S1). Hereinafter, this is simply referred to as S1, and so on. When it is determined that the same type of model data is not stored in the storage device 13 (S1: NO), the band information input from the setting input device 15 (see FIG. 4) by the user (such as the dimensions of the band 1) Based on the physical properties and the like and the interval information of the measurement points 1a (see FIG. 1), the modeling unit 5a (see FIG. 1) models the strip 1 into a two-dimensional unequal interval multi-mass point system model (S5). . Then, the model data is stored in the storage device 13 (S7). On the other hand, when it is determined that the same type of model data is stored in the storage device 13 (S1: YES), the same type of model data is read from the storage device 13 (S8).

以下、図1を参照しつつ説明する。S7又はS8の後に、荷重信号出力部5bから振動荷重付加装置3に向かって荷重信号を出力することで、帯状体1に振動荷重付加装置3で荷重を付加する(S11)。そして、各第1変位計8および各第2変位計9によって帯状体1の振動変位を計測する(S12)。計測された振動変位に係る振動信号は、振動信号入力部5cに入力される。振動特性算出部5dで、モデル化した帯状体1の固有振動数や振動モードなどの振動特性を算出する(S13)。ばね定数算出部5eで帯状体1のばね定数を算出する(S14)。ばね定数換算部5fでばね定数を応力値に換算し、応力分布算出部5gで応力値から帯状体1の幅方向の応力分布を算出する(S15)。   Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. After S7 or S8, a load signal is output from the load signal output unit 5b toward the vibration load applying device 3 so that a load is applied to the strip 1 by the vibration load adding device 3 (S11). Then, the vibration displacement of the strip 1 is measured by each first displacement meter 8 and each second displacement meter 9 (S12). The vibration signal related to the measured vibration displacement is input to the vibration signal input unit 5c. The vibration characteristic calculation unit 5d calculates vibration characteristics such as the natural frequency and vibration mode of the modeled strip 1 (S13). The spring constant of the strip 1 is calculated by the spring constant calculator 5e (S14). The spring constant conversion unit 5f converts the spring constant into a stress value, and the stress distribution calculation unit 5g calculates the stress distribution in the width direction of the strip 1 from the stress value (S15).

その後、算出した応力分布に基づいて歪分布算出部5hで帯状体1の歪分布を算出する(S16)。歪分布グラフ表示部5iで、算出した歪分布を歪分布グラフとして表示装置16(図4参照)に表示させる(S17)。その後、測定を終了するか否かを判断する(S18)。測定を続ける場合には(S18,NO)、ステップS11に戻って測定を繰り返す。一方、測定を終了する場合には(S18,YES)、データシート作成部5jで、算出された歪分布に基づいたデータシートをデータシート作成装置17(図4参照)に作成させる(S19)。データシートの作成後は、そのままフローを終了する。   Then, based on the calculated stress distribution, the strain distribution calculation unit 5h calculates the strain distribution of the strip 1 (S16). The strain distribution graph display unit 5i displays the calculated strain distribution on the display device 16 (see FIG. 4) as a strain distribution graph (S17). Thereafter, it is determined whether or not to end the measurement (S18). When the measurement is continued (S18, NO), the process returns to step S11 and the measurement is repeated. On the other hand, when the measurement is finished (S18, YES), the data sheet creation unit 5j causes the data sheet creation device 17 (see FIG. 4) to create a data sheet based on the calculated strain distribution (S19). After creating the data sheet, the flow ends.

(応力分布の測定方法)
次に、上述した歪分布測定装置101を用いて帯状体1の応力分布を測定する方法を、図1および図11を参照しつつ、具体的に説明する。
(Measurement method of stress distribution)
Next, a method for measuring the stress distribution of the strip 1 using the strain distribution measuring apparatus 101 described above will be specifically described with reference to FIGS.

2次元不等間隔多質点系モデルの運動方程式は、帯状体1の質量マトリクスをM、各節点51の変位ベクトルをx、加速度ベクトルをα、各直線ばね52のばね定数に相当する張力剛性マトリクスをKT、回転ばね55のばね定数に相当する曲げ剛性マトリクスをKτとすると、式(1)で表される。
Mα+(KT+Kτ)x=0 ・・・(1)
The equation of motion of the two-dimensional unequally spaced multi-mass point system model is that the mass matrix of the strip 1 is M, the displacement vector of each node 51 is x, the acceleration vector is α, and the tension stiffness matrix corresponding to the spring constant of each linear spring 52 Is represented by Equation (1), where K T is a bending stiffness matrix corresponding to the spring constant of the rotary spring 55, and Kτ.
Mα + (K T + Kτ) x = 0 (1)

ここで、帯状体1の質量マトリクスMは、帯状体1の寸法および物性から算出される既知行列であり、式(2)で表される。
Here, the mass matrix M of the strip 1 is a known matrix calculated from the dimensions and physical properties of the strip 1 and is represented by Expression (2).

式(1)の運動方程式から、M-1(KT+Kτ)φ=λφとなる固有値λと固有ベクトルφとが算出されるように、式(3)を用いて固有値解析を行う。
(ΦTMΦ)-1ΦT(KT+Kτ)Φ=Λ ・・・(3)
ここで、Λは固有値を対角要素とする対角行列、Φは固有ベクトルを列ベクトルとする直交行列である。
Eigenvalue analysis is performed using equation (3) so that the eigenvalue λ and eigenvector φ satisfying M −1 (K T + Kτ) φ = λφ are calculated from the equation of motion of equation (1).
T MΦ) −1 Φ T (K T + Kτ) Φ = Λ (3)
Here, Λ is a diagonal matrix having eigenvalues as diagonal elements, and Φ is an orthogonal matrix having eigenvectors as column vectors.

固有値解析により算出された固有値Λと固有ベクトルΦは、それぞれ式(4)、(5)、(6)で表される。
Φ=〔φ1 φ2・・・φn〕 ・・・(5)
φi={φi1 φi2・・・φin} ・・・(6)
The eigenvalue Λ and the eigenvector Φ calculated by the eigenvalue analysis are expressed by equations (4), (5), and (6), respectively.
Φ = [φ 1 φ 2 ... φ n ] (5)
φ i = {φ i1 φ i2 ... φ in } (6)

振動特性算出部5dでは、各計測点1a(各第1計測点1bおよび各第2計測点1c)で計測された振動変位に基づいて、固有振動数ω(角周波数)と振動モードベクトルvが算出される。i次の固有振動数ωiと振動モードベクトルviは、式(7)、(8)で表される。
ωi={ωi1 ωi2・・・ωinT ・・・(7)
i={vi1i2・・・vinT ・・・(8)
ここに、nは計測点1aの数である。
In the vibration characteristic calculation unit 5d, the natural frequency ω (angular frequency) and the vibration mode vector v are determined based on the vibration displacement measured at each measurement point 1a (each first measurement point 1b and each second measurement point 1c). Calculated. The i-th order natural frequency ω i and the vibration mode vector v i are expressed by equations (7) and (8).
ω i = {ω i1 ω i2 ... ω in } T (7)
v i = {v i1 v i2 ... v in } T (8)
Here, n is the number of measurement points 1a.

式(3)で算出される固有値Λと固有ベクトルΦの関数に含まれる直線ばね52のばね定数に相当する張力剛性マトリクスKTは未知数である。なお、帯状体1を幅方向に曲げる曲げ剛性マトリクスKτは、その曲げに対する断面二次モーメントによって決まる既知数である。曲げ剛性マトリクスKτは、回転ばね55のばね定数τj(j=1〜n−2)を用いて式(9)で表される。
The tension stiffness matrix K T corresponding to the spring constant of the linear spring 52 included in the function of the eigenvalue Λ and the eigenvector Φ calculated by Expression (3) is an unknown. The bending stiffness matrix Kτ for bending the belt-like body 1 in the width direction is a known number determined by the cross-sectional second moment with respect to the bending. The bending stiffness matrix Kτ is expressed by Expression (9) using the spring constant τ j (j = 1 to n−2) of the rotary spring 55.

そこで、ばね定数算出部5eでは、式(3)で算出され、式(4)、(5)、(6)で示した固有値Λおよび固有ベクトルΦが、それぞれ振動特性算出部5dで算出され、式(7)、(8)で示した固有振動数ωiおよび振動モードベクトルviと一致するような張力剛性マトリクスKTを、式(10)に示す評価関数Jを用いて決定する。
ここで、積算数mは振動のモード次数である。具体的には、張力剛性マトリクスKTに初期値を設定して評価関数Jを計算する。そして、張力剛性マトリクスKTの値を少しずつ変化させた繰り返し計算での評価関数Jの変化量が最小となるときの張力剛性マトリクスKTの値をばね定数kj(j=1〜n)とする。jは節点番号である。
Therefore, in the spring constant calculation unit 5e, the eigenvalue Λ and the eigenvector Φ shown in the equations (3) and (4), (5), and (6) are calculated in the vibration characteristic calculation unit 5d, respectively. A tension stiffness matrix K T that matches the natural frequency ω i and the vibration mode vector v i shown in (7) and (8) is determined using the evaluation function J shown in Expression (10).
Here, the integration number m is the mode order of vibration. Specifically, to calculate the evaluation function J and the initial values to the tension stiffness matrix K T. Then, the value of the tension stiffness matrix K T when the change amount of the evaluation function J in the repetitive calculation in which the value of the tension stiffness matrix K T is changed little by little is the spring constant k j (j = 1 to n). And j is a node number.

この評価関数Jは、固有ベクトルφiと振動モードベクトルviの各成分の差と、固有値λiと固有振動数ωiの二乗の差を固有振動数ωiの二乗で除算した値とを二乗和するものである。ばね定数kjが物理的に正の値をとることから、kj>0であることを拘束条件として、評価関数Jが最小となるように、最急降下法や準ニュートン法等によって、各直線ばね52のばね定数kjが決定される。 This evaluation function J squares the difference between each component of the eigenvector φ i and the vibration mode vector v i and the value obtained by dividing the square difference between the eigenvalue λ i and the natural frequency ω i by the square of the natural frequency ω i. It is to be summed up. Since the spring constant k j takes a physically positive value, each straight line is obtained by the steepest descent method, the quasi-Newton method, or the like so that the evaluation function J is minimized with the constraint that k j > 0. The spring constant k j of the spring 52 is determined.

応力分布算出部5gでは、帯状体1の計測点jにおける応力Tjが式(11)で表されることに基づいて、応力分布を算出する。
j=4LMjj 2 ・・・(11)
ここで、Mjは計測点jのある要素の質量であり、帯状体1の密度をρ、計測点jの要素の部分断面積をAjとすると、式(12)で表される。
j=ρAjL ・・・(12)
また、Lは帯状体1の支持部位間のスパン、fjは部分断面積Ajの要素のばね定数をkjとしたときの1自由度振動系の固有振動数である。なお、添字jは計測点jにおける数値を意味する。
The stress distribution calculation unit 5g calculates the stress distribution based on the fact that the stress T j at the measurement point j of the strip 1 is expressed by the equation (11).
T j = 4LM j f j 2 (11)
Here, M j is the mass of an element at the measurement point j, and is expressed by the equation (12), where ρ is the density of the strip 1 and A j is the partial cross-sectional area of the element at the measurement point j.
M j = ρA j L (12)
L is the span between the support portions of the strip 1 and f j is the natural frequency of the one-degree-of-freedom vibration system when the spring constant of the element of the partial cross-sectional area A j is k j . The subscript j means a numerical value at the measurement point j.

一般的に、減衰のない1自由度振動系の固有振動数は式(13)で表される。
ここに、m'は1自由度振動系の質量、k'はばね定数である。
In general, the natural frequency of a one-degree-of-freedom vibration system without damping is expressed by Expression (13).
Here, m ′ is the mass of the one-degree-of-freedom vibration system, and k ′ is the spring constant.

したがって、固有振動数fjが直線ばね52のばね定数kjで表される固有振動数と一致するものとして、fjは式(14)で表される。
ここで、Meqjは、それぞれモード次数iでの計測点jにおける帯状体1の等価質量であり、式(15)で表される。
eqj=Mmodal/vij 2 ・・・(15)
ここで、Mmodalは、帯状体1のモード質量であり、〔Φ〕T〔M〕〔Φ〕から算出される。また、vijは、計測点jで測定されたi次の振動モードベクトルの成分である。
Therefore, as to match the natural frequency of the natural frequency f j is represented by a spring constant k j of the linear spring 52, f j is expressed by Equation (14).
Here, M eqj is the equivalent mass of the strip 1 at the measurement point j at the mode order i, and is expressed by the equation (15).
M eqj = M modal / v ij 2 (15)
Here, M modal is the mode mass of the strip 1 and is calculated from [Φ] T [M] [Φ]. Further, v ij is a component of the i-th vibration mode vector measured at the measurement point j.

したがって、各計測点jでの帯状体1の応力分布Tjは、式(12)に示した帯状体1の質量Mjを用いて、式(16)から算出することができる。
j=(kjLMj)/(π2eqj) ・・・(16)
Therefore, the stress distribution T j of the band-like body 1 at each measurement point j, using the mass M j of the band-like body 1 shown in formula (12) can be calculated from equation (16).
T j = (k j LM j ) / (π 2 M eqj ) (16)

(歪分布の測定方法)
次に、応力分布に基づいて歪分布を算出する方法について説明する。
(Measurement method of strain distribution)
Next, a method for calculating the strain distribution based on the stress distribution will be described.

まず、板幅方向位置と応力分布との関係を示す図13Aに示すように、板幅方向に並んだ9つの節点のうち、任意の2つの節点を通る直線を引く。図13Aにおいては3つの直線61,62,63を図示している。これを、9つの節点の全ての組み合わせについて行い、各直線の傾きと切片とを計算する。ここで、節点がn個の場合には、n×(n―1)/2個の組み合わせについてそれぞれ直線を引いて、それぞれの傾きと切片とを計算する。   First, as shown in FIG. 13A showing the relationship between the position in the plate width direction and the stress distribution, a straight line passing through any two nodes among the nine nodes arranged in the plate width direction is drawn. In FIG. 13A, three straight lines 61, 62, 63 are shown. This is performed for all combinations of nine nodes, and the slope and intercept of each straight line are calculated. Here, when there are n nodes, a straight line is drawn for each of n × (n−1) / 2 combinations, and the respective slopes and intercepts are calculated.

図13Aに示すように、応力値が下に凸な分布となっている場合には、各直線について、応力値が直線の値以上となる節点の数を数え、応力値が直線の値以上となる節点の数が2つである直線を選択する。例えば、応力値が直線の値以上となる節点の数は、直線61の場合には9個であり、直線62の場合には8個である。板幅方向位置と応力分布との関係を示す図13Bに示すように、応力値が下に凸な分布となっている場合には、選択する直線は、両端の2つの節点を通る直線64となる。この直線64から応力分布を差し引いて、直線と応力分布との差分であって帯状体の歪分布に対応する応力分布成分を求める。図13Bにおいては、この応力分布成分をハッチングで示している。そして、応力分布成分を帯状体のヤング率で割ることにより、板幅方向位置と歪分布との関係を示す図13Cに示すように、歪分布が算出される。   As shown in FIG. 13A, when the stress value has a downwardly convex distribution, the number of nodes at which the stress value is equal to or greater than the value of the straight line is counted for each straight line, and the stress value is equal to or greater than the value of the straight line. A straight line having two nodes is selected. For example, the number of nodes where the stress value is equal to or greater than the value of the straight line is 9 for the straight line 61 and 8 for the straight line 62. As shown in FIG. 13B showing the relationship between the position in the plate width direction and the stress distribution, when the stress value has a downward convex distribution, the straight line to be selected is a straight line 64 passing through the two nodes at both ends. Become. By subtracting the stress distribution from the straight line 64, a stress distribution component corresponding to the strain distribution of the belt-like body, which is the difference between the straight line and the stress distribution, is obtained. In FIG. 13B, this stress distribution component is indicated by hatching. Then, by dividing the stress distribution component by the Young's modulus of the belt-like body, the strain distribution is calculated as shown in FIG. 13C showing the relationship between the plate width direction position and the strain distribution.

一方、板幅方向位置と応力分布との関係を示す図14Aに示すように、応力値が上に凸な分布となっている場合には、任意の2つの節点を通る直線を引くと、応力値が直線の値以上となる節点の数が2つである直線は複数となる。例えば、図14Aに示す直線65,66,67は、いずれも応力値が直線の値以上となる節点の数が2つである。そこで、応力値が上に凸な分布となっている場合には、応力値が直線の値以上となる節点の数が2つである直線の各々について、応力分布との差分である応力分布成分を求める。そして、応力分布成分のベクトルの大きさが最小である直線を選択する。図14Aに示す場合、直線65,66,67を含む複数の直線の各々について応力分布成分を求めて、応力分布成分のベクトルの大きさを比較し、応力分布成分のベクトルの大きさが最小である直線66を選択する。次に、板幅方向位置と応力分布との関係を示す図14Bに示すように、選択した直線66から応力分布を差し引いて、直線と応力分布との差分であって帯状体の歪分布に対応する応力分布成分を求める。図14Bにおいては、この応力分布成分をハッチングで示している。そして、応力分布成分を帯状体のヤング率で割ることにより、板幅方向位置と歪分布との関係を示す図14Cに示すように、歪分布が算出される。   On the other hand, as shown in FIG. 14A showing the relationship between the position in the plate width direction and the stress distribution, when the stress value has a convex distribution upward, if a straight line passing through any two nodes is drawn, There are a plurality of straight lines having two nodes whose value is equal to or greater than the value of the straight line. For example, each of the straight lines 65, 66, and 67 shown in FIG. 14A has two nodes where the stress value is equal to or greater than the value of the straight line. Therefore, when the stress value has an upwardly convex distribution, the stress distribution component that is the difference from the stress distribution for each of the straight lines having two nodes where the stress value is equal to or greater than the straight line value. Ask for. Then, a straight line having the smallest vector size of the stress distribution component is selected. In the case shown in FIG. 14A, a stress distribution component is obtained for each of a plurality of straight lines including straight lines 65, 66, and 67, the magnitudes of the stress distribution component vectors are compared, and the magnitude of the stress distribution component vector is the smallest. A certain straight line 66 is selected. Next, as shown in FIG. 14B, which shows the relationship between the position in the plate width direction and the stress distribution, the stress distribution is subtracted from the selected straight line 66, and the difference between the straight line and the stress distribution corresponds to the strain distribution of the belt-like body. The stress distribution component to be obtained is obtained. In FIG. 14B, this stress distribution component is indicated by hatching. Then, by dividing the stress distribution component by the Young's modulus of the strip, the strain distribution is calculated as shown in FIG. 14C showing the relationship between the position in the plate width direction and the strain distribution.

歪分布の経時変化を図15に示す。縦軸は時間軸であり、横軸は板幅方向位置である。図12に示すフローにおいて、S11からS18までを繰り返すことで、時間軸に沿って新たな歪分布が古い歪分布の上に順次表示されていくこととなる。これにより、帯状体が幅方向にどのように歪んでいるのかを把握することができる。   The change with time of the strain distribution is shown in FIG. The vertical axis is the time axis, and the horizontal axis is the position in the plate width direction. In the flow shown in FIG. 12, by repeating S11 to S18, new strain distributions are sequentially displayed on the old strain distribution along the time axis. Thereby, it can be grasped | ascertained how the strip | belt-shaped body is distorted in the width direction.

(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る応力分布測定装置100および応力分布測定プログラムによると、図1に示すように、対応する第1計測点1bで振動変位を計測する第1変位計8と、対応する第2計測点群1dにおける複数の第2計測点1cの各々で振動変位を計測する第2変位計9と、が設けられている。そして、第2計測点群1dにおける第2計測点1c同士の間隔は、第1計測点1b同士の間隔のうち最も短い間隔よりも狭いので、第2計測点群1dが設けられた箇所における振動変位を詳細に計測することができる。その結果、第2計測点群1dが設けられた箇所における不均一歪みを精度良く測定することができる。よって、第2計測点群1dを設ける箇所を、帯状体1の幅方向の両端部に設定することで、耳波を精度良く測定することができる。これにより、帯状体1の幅方向に局所的に生じる不均一歪みの詳細な分布を精度よく測定することができる。
(effect)
As described above, according to the stress distribution measuring apparatus 100 and the stress distribution measuring program according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first displacement meter 8 that measures the vibration displacement at the corresponding first measurement point 1b. And a second displacement meter 9 that measures vibration displacement at each of the plurality of second measurement points 1c in the corresponding second measurement point group 1d. Since the interval between the second measurement points 1c in the second measurement point group 1d is narrower than the shortest interval among the intervals between the first measurement points 1b, the vibration at the location where the second measurement point group 1d is provided. Displacement can be measured in detail. As a result, it is possible to accurately measure non-uniform distortion at a location where the second measurement point group 1d is provided. Therefore, by setting the locations where the second measurement point group 1d is provided at both ends in the width direction of the strip 1, it is possible to accurately measure the ear waves. Thereby, the detailed distribution of the nonuniform distortion which arises locally in the width direction of the strip 1 can be accurately measured.

また、帯状体1の幅方向全長にわたって計測点1aの数を増やしたのでは、計測データの数が多くなって応力分布を算出するのに要する計算時間が長くなり、応力分布を連続して測定する上で好ましくない。しかし、帯状体1の幅方向の所望の箇所に第2計測点群1dを設けて、この箇所でのみ計測点1aの数を増やすことで、計測データ数の増加を抑えることができるので、計算時間を大幅に短縮することができる。   In addition, if the number of measurement points 1a is increased over the entire length in the width direction of the band 1, the number of measurement data increases, the calculation time required to calculate the stress distribution becomes longer, and the stress distribution is continuously measured. This is not preferable. However, an increase in the number of measurement data can be suppressed by providing the second measurement point group 1d at a desired location in the width direction of the strip 1 and increasing the number of measurement points 1a only at this location. Time can be significantly reduced.

また、図2Aに示すように、第2変位計9から帯状体1上にレーザ光を線状に照射することで、レーザ光が照射された線状の領域のすべてで、帯状体1に生じる振動変位を計測することができる。即ち、第2計測点1cが線状の領域のすべてに設けられていることになるので、第2計測点群1dが設けられた箇所を十分に詳細に計測することができる。   Further, as shown in FIG. 2A, the laser beam is irradiated linearly onto the band 1 from the second displacement meter 9, and thus the band 1 is generated in all of the linear regions irradiated with the laser beam. Vibration displacement can be measured. That is, since the second measurement point 1c is provided in all of the linear regions, the location where the second measurement point group 1d is provided can be measured in sufficient detail.

なお、図2Bに示すように、第2変位計9に設けられた複数の変位計で、第2計測点群1dにおける複数の第2計測点1cの各々における振動変位を計測する。これによっても、第2計測点群1dが設けられた箇所の詳細な計測を好適に行うことができる。   As shown in FIG. 2B, the vibration displacement at each of the plurality of second measurement points 1c in the second measurement point group 1d is measured by a plurality of displacement meters provided on the second displacement meter 9. Also by this, the detailed measurement of the location where the 2nd measurement point group 1d was provided can be performed suitably.

また、帯状体1の応力分布を、帯状体1と物理的に近似する2次元の不等間隔多質点系モデルによって算出することで、幅方向に複雑な応力分布を有する場合であっても、簡易な物理モデルを用いて計測点1aに分布する応力の夫々について高精度に算出することができる。   Further, by calculating the stress distribution of the band 1 by a two-dimensional unequal interval multi-mass point system model that physically approximates the band 1, even if the stress distribution has a complicated stress distribution in the width direction, Each of the stresses distributed at the measurement point 1a can be calculated with high accuracy using a simple physical model.

また、応力分布により帯状体1の歪分布状態を間接的に検出する方法では、通板用の支持ロール2a,2bの設置誤差による傾きや巻き取りリール(図示せず)の設置誤差による傾きにより帯状体1の幅方向で片側の張力が高くなる偏張力が発生した場合に、帯状体1の不均一歪を適切に評価できない。本実施形態に係る歪分布測定装置101によると、帯状体1の幅方向の応力分布に基づいて帯状体1の幅方向の歪分布を算出することにより、帯状体1が幅方向にどのように歪んでいるのかを把握することができる。これにより、走行中の帯状体1の形状を直接的に把握することができる。   Further, in the method of indirectly detecting the strain distribution state of the belt-like body 1 by the stress distribution, depending on the inclination due to the installation error of the support rolls 2a and 2b for passing plates and the inclination due to the installation error of the take-up reel (not shown). When a partial tension that increases the tension on one side in the width direction of the band 1 occurs, the non-uniform strain of the band 1 cannot be evaluated appropriately. According to the strain distribution measuring apparatus 101 according to the present embodiment, by calculating the strain distribution in the width direction of the band 1 based on the stress distribution in the width direction of the band 1, how the band 1 is in the width direction. You can see if it is distorted. Thereby, the shape of the strip | belt-shaped body 1 during driving | running | working can be grasped | ascertained directly.

また、歪分布をグラフ化して表示装置16に表示させることにより、走行中の帯状体1の形状を視覚的に把握することができる。   Further, by displaying the strain distribution in a graph and displaying it on the display device 16, it is possible to visually grasp the shape of the belt-like body 1 during traveling.

また、歪分布をサンプリングしてデータシートを作成することで、走行中の帯状体1の形状を視覚的に把握することができる。   Further, by sampling the strain distribution and creating a data sheet, it is possible to visually grasp the shape of the strip 1 during traveling.

[第2実施形態]
(2次元不等間隔多質点系モデル)
次に、本発明の第2実施形態に係る歪分布測定装置201について説明する。本実施形態の歪分布測定装置201は、図1に示すように、本実施形態の応力分布測定装置200の構成をすべて含んで構成されている。本実施形態の歪分布測定装置201が、第1実施形態の歪分布測定装置101と異なる点は、図11に示す2次元不等間隔多質点系モデルにおいて、各連結部材54の質量を、その幅方向部位での帯状体1の質量に空気(流体)の付加質量を加えたものとしてモデル化している点である。即ち、第1実施形態においては、振動する帯状体1が、これに接する空気等の流体から受ける影響を考慮していないのに対し、本実施形態においては、振動する帯状体1が、これに接する空気等の流体から受ける影響を考慮している。そのため、各連結部材54の質量は、その幅方向部位での帯状体1の質量に、後述する空気の付加質量を加えたものとなる。
[Second Embodiment]
(2D non-uniformly spaced mass model)
Next, a strain distribution measuring apparatus 201 according to the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the strain distribution measuring apparatus 201 of the present embodiment is configured to include all the configurations of the stress distribution measuring apparatus 200 of the present embodiment. The strain distribution measuring apparatus 201 of the present embodiment is different from the strain distribution measuring apparatus 101 of the first embodiment in that the mass of each connecting member 54 in the two-dimensional unequal interval multi-mass point system model shown in FIG. This is a point that is modeled as the mass of the strip 1 in the width direction portion plus the additional mass of air (fluid). That is, in the first embodiment, the effect of the vibrating strip 1 from the fluid such as air in contact with it is not considered, whereas in the present embodiment, the vibrating strip 1 is It takes into account the effects of fluids such as air coming into contact with it. Therefore, the mass of each connecting member 54 is obtained by adding the additional mass of air, which will be described later, to the mass of the band 1 in the width direction portion.

(歪分布測定方法)
本実施形態の歪分布測定装置201が帯状体1の幅方向の歪分布を算出する歪分布測定方法の手順を図16に示す。この歪分布測定方法は、上述した歪分布測定装置201を用いて、本実施形態の歪分布測定プログラムにより実行される。この歪分布測定プログラムは、本実施形態の応力分布測定プログラムの構成をすべて含んで構成されている。以下、図1および図4を参照しながら説明する。
(Strain distribution measurement method)
FIG. 16 shows a procedure of a strain distribution measuring method in which the strain distribution measuring apparatus 201 of the present embodiment calculates the strain distribution in the width direction of the strip 1. This strain distribution measuring method is executed by the strain distribution measuring program of the present embodiment using the strain distribution measuring apparatus 201 described above. This strain distribution measurement program includes all the configurations of the stress distribution measurement program of the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 and 4.

まず、これから測定を行う帯状体1と同じ寸法の帯状体1のモデルデータが演算装置5の記憶装置13に格納されているか否かを判断する(S1)。同種のモデルデータが記憶装置13に格納されていないと判断した場合には(S1:NO)、ユーザにより設定入力装置15から入力された付加質量情報(空気の物性や圧力と温度条件など)に基づいて、モデル化部5aで支持部位間で帯状体1に接する流体としての空気の付加質量をモデル化する(S2)。そして、モデル化した付加質量を算出し(S3)、後述するように、算出した付加質量の自由度を縮小する(S4)。なお、図12から明らかなように、第1実施形態においてはS2〜S4を実行していない。   First, it is determined whether or not the model data of the strip 1 having the same dimensions as the strip 1 to be measured is stored in the storage device 13 of the arithmetic unit 5 (S1). If it is determined that the same type of model data is not stored in the storage device 13 (S1: NO), additional mass information (such as air physical properties, pressure and temperature conditions) input from the setting input device 15 by the user is used. Based on this, the modeling unit 5a models the additional mass of air as a fluid in contact with the strip 1 between the support portions (S2). Then, the modeled additional mass is calculated (S3), and the degree of freedom of the calculated additional mass is reduced as described later (S4). As is clear from FIG. 12, S2 to S4 are not executed in the first embodiment.

その後は、第1実施形態と同様に、モデル化部5aで帯状体1を2次元不等間隔多質点系モデルにモデル化する(S5)。そして、モデルデータを記憶装置13に格納する(S7)。一方、同種のモデルデータが記憶装置13に格納されていると判断した場合には(S1:YES)、記憶装置13から同種のモデルデータを読み込む(S8)。   After that, as in the first embodiment, the modeling unit 5a models the strip 1 into a two-dimensional unequal interval multi-mass system model (S5). Then, the model data is stored in the storage device 13 (S7). On the other hand, when it is determined that the same type of model data is stored in the storage device 13 (S1: YES), the same type of model data is read from the storage device 13 (S8).

S7又はS8の後は、第1実施形態と同じであるので、その説明を省略する。   Since S7 or S8 is the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.

(応力分布の測定方法)
次に、上述した歪分布測定装置201を用いて帯状体1の応力分布を測定する方法を、図1および図11を参照しつつ、具体的に説明する。
(Measurement method of stress distribution)
Next, a method for measuring the stress distribution of the strip 1 using the strain distribution measuring apparatus 201 described above will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 11.

2次元不等間隔多質点系モデルの運動方程式は、帯状体1の質量マトリクスをM、後述する空気の付加質量マトリクスをmadd、各節点51の変位ベクトルをx、加速度ベクトルをα、各直線ばね52のばね定数に相当する張力剛性マトリクスをKT、回転ばね55のばね定数に相当する曲げ剛性マトリクスをKτとすると、式(17)で表される。なお、帯状体1の質量マトリクスMは、第1実施形態で上述した式(2)で表される。
(M+madd)α+(KT+Kτ)x=0 ・・・(17)
The equation of motion of the two-dimensional unequally spaced multi-mass system model is as follows: M for the mass matrix of the strip 1, m add for the air additional mass matrix described later, x for the displacement vector of each node 51, α for the acceleration vector, and each straight line If the tension stiffness matrix corresponding to the spring constant of the spring 52 is K T , and the bending stiffness matrix corresponding to the spring constant of the rotary spring 55 is Kτ, then it is expressed by Expression (17). Note that the mass matrix M of the strip 1 is represented by the formula (2) described above in the first embodiment.
(M + m add ) α + (K T + Kτ) x = 0 (17)

式(17)の運動方程式から、(M+madd-1(KT+Kτ)φ=λφとなる固有値λと固有ベクトルφとが算出されるように、式(18)を用いて固有値解析を行う。
{ΦT(M+madd)Φ}-1ΦT(KT+Kτ)Φ=Λ ・・・(18)
ここで、Λは固有値を対角要素とする対角行列、Φは固有ベクトルを列ベクトルとする直交行列である。
Eigenvalue analysis is performed using equation (18) so that the eigenvalue λ and eigenvector φ satisfying (M + m add ) −1 (K T + Kτ) φ = λφ are calculated from the equation of motion of equation (17).
T (M + m add ) Φ} −1 Φ T (K T + Kτ) Φ = Λ (18)
Here, Λ is a diagonal matrix having eigenvalues as diagonal elements, and Φ is an orthogonal matrix having eigenvectors as column vectors.

モデル化部5aで用いる距離・流体力曲線法による付加質量の計算モデルを図17に示す。この計算モデルは、支持部位間の帯状体1の表面を微小面積の要素7に区分し、以下に説明するように、振動変位によって各要素7に作用する音圧から空気の付加質量maddを計算するものである。なお、要素7の区分は、帯状体1の表面積に比較して各要素7の面積が十分に小さければよく、例えば、縦横10×10程度の区分でよい。 FIG. 17 shows a calculation model of the additional mass by the distance / fluid force curve method used in the modeling unit 5a. In this calculation model, the surface of the band 1 between the support parts is divided into elements 7 having a small area, and the additional mass m add of air is calculated from the sound pressure acting on each element 7 by vibration displacement as described below. It is to calculate. The element 7 may be divided as long as the area of each element 7 is sufficiently smaller than the surface area of the strip 1, and may be, for example, a vertical and horizontal 10 × 10 division.

付加質量を計算する方法を説明する説明図である図18に示すように、半無限大平面を想定して、振動する要素をs、音圧が作用する要素をi、要素sと要素i間の距離をrisとする。また、各要素i、sの面積をAi、As、要素sの速度をvs、加速度をαs、要素iに作用する音圧をpiとする。帯状体1の振動による音響放射で要素iに作用する音圧による力Piは式(19)、(20)で表される。
i≠sの場合は、
i=sの場合は、
ここに、ρairは空気の密度、ωは振動の角周波数、cは空気中の音速、kは波長常数(=ω/c)である。ρairは、空気の温度Tair(℃)を用いて式(21)で表される。
ρair=1.293×273.2/(273.2+Tair) ・・・(21)
空気の温度Tairがあまり変化せず、例えば、0℃に近い場合は、ρair=1.293としてもよい。
As shown in FIG. 18, which is an explanatory diagram for explaining a method of calculating the additional mass, assuming a semi-infinite plane, s is an oscillating element, i is an element on which sound pressure acts, and s is between element s and element i. Let r is the distance. Further, the area of each element i, s is A i , A s , the speed of element s is v s , the acceleration is α s , and the sound pressure acting on element i is p i . Force P i by the sound pressure acting on the element i in the acoustic radiation due to the vibration of the strip 1 has the formula (19), represented by (20).
If i ≠ s,
If i = s,
Here, ρ air is the density of air, ω is the angular frequency of vibration, c is the speed of sound in the air, and k is the wavelength constant (= ω / c). ρ air is expressed by equation (21) using the air temperature T air (° C.).
ρ air = 1.293 × 273.2 / (273.2 + T air ) (21)
If the air temperature T air does not change so much, for example, it is close to 0 ° C., ρ air = 1.293 may be set.

一方、要素sの振動に伴う音圧の発生で要素iに作用する力Piは複素数のベクトルとなる。実部を振動速度vsの係数cairで、虚部を振動速度と90°位相がずれた加速度αsの係数mairで、式(22)のように表すことができる。
i=cairs+mairαs ・・・(22)
ここに、実部は付加減衰項、虚部は付加質量項となり、虚部の係数mairを空気の付加質量とみなすことができる。
On the other hand, the force P i acting on the element i due to the generation of the sound pressure accompanying the vibration of the element s becomes a complex vector. The real part can be expressed by the coefficient c air of the vibration speed v s , and the imaginary part can be expressed by the coefficient m air of the acceleration α s that is 90 ° out of phase with the vibration speed as shown in Expression (22)
P i = c air v s + m air α s (22)
Here, the real part is an additional attenuation term, the imaginary part is an additional mass term, and the coefficient m air of the imaginary part can be regarded as the additional mass of air.

式(19)、(20)と式(22)から求められる各要素ごとのmairを、式(23)で示すように、形状関数Nを用いて節点自由度に変換し、帯状体1の表裏両面分として2倍する。これにより、帯状体1に作用する付加質量分布Maddを計算することができる。
The m air for each element obtained from the equations (19), (20) and (22) is converted into a nodal degree of freedom using the shape function N as shown in the equation (23). Double for both front and back sides. Thereby, the additional mass distribution M add acting on the strip 1 can be calculated.

式(23)で計算した付加質量分布Maddの計算例を図19に示す。この計算例は、分布状態を見やすくするために、各要素の付加質量マトリクスの対角項のみの分布を表示したものである。 FIG. 19 shows a calculation example of the additional mass distribution M add calculated by the equation (23). In this calculation example, in order to make the distribution state easy to see, the distribution of only the diagonal term of the additional mass matrix of each element is displayed.

つぎに、式(23)で計算された付加質量分布Maddを、2次元不等間隔多質点系モデルの自由度に合わせて、帯状体1の長手方向に縮小する方法を説明する。縮小方法の説明図である図20に示すように、不等間隔多質点系モデルの帯状体1の長手方向の各点における質量mを1点の等価質量meqに縮小した等価モデルを考える。各質量mの質量マトリクスをM、振動モードをφとすると、両モデルの運動エネルギが等しいと置くことで、式(24)が得られる。
ここに、Xは振動変位、ωは振動の角周波数である。振動モードをX=1と正規化すれば、等価質量meqは式(25)で求められる。
eq=φTMφ ・・・(25)
Next, a method for reducing the additional mass distribution M add calculated by the equation (23) in the longitudinal direction of the strip 1 in accordance with the degree of freedom of the two-dimensional unequal interval multi-mass system model will be described. As shown in FIG. 20, which is an explanatory diagram of the reduction method, an equivalent model is considered in which the mass m at each point in the longitudinal direction of the strip 1 of the non-uniformly spaced mass model is reduced to one equivalent mass meq . Assuming that the mass matrix of each mass m is M and the vibration mode is φ, Equation (24) is obtained by assuming that the kinetic energy of both models is equal.
Here, X is the vibration displacement, and ω is the angular frequency of the vibration. If the vibration mode is normalized to X = 1, the equivalent mass m eq can be obtained by equation (25).
m eq = φ T Mφ (25)

式(25)を付加質量マトリクスMaddに適用して、縮小方法の説明図である図21に示すように、帯状体1の長手方向の1箇所に付加される等価質量マトリクスmaddに縮小する。帯状体1の長手方向の節点数をl、幅方向の節点数をnとすると、付加質量マトリクスMaddと等価質量マトリクスmaddは、それぞれ部分行列Mij(i,j=1〜n)を用いて式(26)、(27)で表される。
ここに、
φ={sinθ1 sinθ2・・・sinθmT ・・・(28)
θi=(i−1)π/(m−1) (i=1〜m) ・・・(29)
式(27)の等価質量マトリクスmaddの対角項mii(i=1〜n)は、帯状体表面の微小面積ごとの分布質量を意味する。また、非対角項mij(i≠j)は、振動することで発生する圧力分布によって影響しあう2つの異なる微小面積間の連成質量を意味する。
Expression (25) is applied to the additional mass matrix M add to reduce it to an equivalent mass matrix m add added to one place in the longitudinal direction of the strip 1 as shown in FIG. . When the number of nodes in the longitudinal direction of the band 1 is 1 and the number of nodes in the width direction is n, the additional mass matrix M add and the equivalent mass matrix m add are submatrices M ij (i, j = 1 to n), respectively. It is expressed by equations (26) and (27).
here,
φ = {sinθ 1 sinθ 2 ... sinθ m } T (28)
θ i = (i−1) π / (m−1) (i = 1 to m) (29)
The diagonal term m ii (i = 1 to n) of the equivalent mass matrix m add in Expression (27) means a distributed mass for each minute area on the surface of the belt-like body. Further, the off-diagonal term m ij (i ≠ j) means a coupled mass between two different minute areas that are affected by a pressure distribution generated by vibration.

式(27)より、縮小変換マトリクスΦおよび等価質量マトリクスmaddは、それぞれ式(30)、(31)で計算される。
add=ΦTaddΦ ・・・(31)
したがって、式(31)で計算された等価質量マトリクスmaddを式(18)に代入することにより、固有値Λと固有ベクトルΦが算出される。算出された固有値Λと固有ベクトルΦは、それぞれ式(32)、(33)、(34)で表される。
Φ=〔φ1 φ2・・・φn〕 ・・・(33)
φi={φi1 φi2・・・φin} ・・・(34)
From equation (27), the reduced transformation matrix Φ and the equivalent mass matrix m add are calculated by equations (30) and (31), respectively.
m add = Φ T M add Φ (31)
Therefore, the eigenvalue Λ and the eigenvector Φ are calculated by substituting the equivalent mass matrix m add calculated by the equation (31) into the equation (18). The calculated eigenvalue Λ and eigenvector Φ are expressed by equations (32), (33), and (34), respectively.
Φ = [φ 1 φ 2 ... Φ n ] (33)
φ i = {φ i1 φ i2 ... φ in } (34)

なお、付加質量マトリクスMaddを幅方向に縮小する場合は、縮小方法の説明図である図22A、図22Bに示すように、幅方向の各節点に分布する質量mを分割して、隣り合う節点に配分する簡易的な縮小方法を採用することができる。すなわち、節点数が奇数の場合は、縮小変換マトリクスΦ1/2を式(35)、節点数が偶数の場合は、縮小変換マトリクスΦ1/2を式(36)とする。
これにより、等価質量マトリクスmaddを式(37)で計算することができる。
add=Φ1/2 TaddΦ1/2 ・・・(37)
When the additional mass matrix M add is reduced in the width direction, as shown in FIGS. 22A and 22B which are explanatory diagrams of the reduction method, the mass m distributed at each node in the width direction is divided and adjacent to each other. A simple reduction method that distributes to nodes can be adopted. That is, when the number of nodes is an odd number, the reduction conversion matrix Φ 1/2 is expressed by Equation (35), and when the number of nodes is an even number, the reduction conversion matrix Φ 1/2 is expressed by Equation (36).
Thereby, the equivalent mass matrix m add can be calculated by the equation (37).
m add = Φ 1/2 T M add Φ 1/2 (37)

振動特性算出部5dでは、各計測点1a(各第1計測点1bおよび各第2計測点1c)で計測された振動変位に基づいて、固有振動数ω(角周波数)と振動モードベクトルvが算出される。i次の固有振動数ωiと振動モードベクトルviは、式(38)、(39)で表される。
ωi={ωi1 ωi2・・・ωinT ・・・(38)
i={vi1i2・・・vinT ・・・(39)
ここに、nは計測点1aの数である。
In the vibration characteristic calculation unit 5d, the natural frequency ω (angular frequency) and the vibration mode vector v are determined based on the vibration displacement measured at each measurement point 1a (each first measurement point 1b and each second measurement point 1c). Calculated. The i-th order natural frequency ω i and the vibration mode vector v i are expressed by equations (38) and (39).
ω i = {ω i1 ω i2 ... ω in } T (38)
v i = {v i1 v i2 ... v in } T (39)
Here, n is the number of measurement points 1a.

式(18)で算出される固有値Λと固有ベクトルΦの関数に含まれる直線ばね52のばね定数に相当する張力剛性マトリクスKTは未知数である。なお、帯状体1を幅方向に曲げる曲げ剛性マトリクスKτは、その曲げに対する断面二次モーメントによって決まる既知数である。曲げ剛性マトリクスKτは、第1実施形態で上述した式(9)で表される。 The tension stiffness matrix K T corresponding to the spring constant of the linear spring 52 included in the function of the eigenvalue Λ and the eigenvector Φ calculated by Expression (18) is an unknown. The bending stiffness matrix Kτ for bending the belt-like body 1 in the width direction is a known number determined by the cross-sectional second moment with respect to the bending. The bending stiffness matrix Kτ is expressed by the equation (9) described above in the first embodiment.

そこで、ばね定数算出部5eでは、式(18)で算出され、式(32)、(33)、(34)で示した固有値Λおよび固有ベクトルΦが、それぞれ振動特性算出部5dで算出され、式(38)、(39)で示した固有振動数ωiおよび振動モードベクトルviと一致するような張力剛性マトリクスKTを、式(40)に示す評価関数Jを用いて決定する。
ここで、積算数mは振動のモード次数である。具体的には、張力剛性マトリクスKTに初期値を設定して評価関数Jを計算する。そして、張力剛性マトリクスKTの値を少しずつ変化させた繰り返し計算での評価関数Jの変化量が最小となるときの張力剛性マトリクスKTの値をばね定数kj(j=1〜n)とする。jは節点番号である。
Therefore, in the spring constant calculation unit 5e, the eigenvalues Λ and eigenvectors Φ shown in the equations (18) and (32), (33), and (34) are calculated in the vibration characteristic calculation unit 5d, respectively. A tension stiffness matrix K T that matches the natural frequency ω i and the vibration mode vector v i shown in (38) and (39) is determined using the evaluation function J shown in equation (40).
Here, the integration number m is the mode order of vibration. Specifically, to calculate the evaluation function J and the initial values to the tension stiffness matrix K T. Then, the value of the tension stiffness matrix K T when the change amount of the evaluation function J in the repetitive calculation in which the value of the tension stiffness matrix K T is changed little by little is the spring constant k j (j = 1 to n). And j is a node number.

この評価関数Jは、固有ベクトルφiと振動モードベクトルviの各成分の差と、固有値λiと固有振動数ωiの二乗の差を固有振動数ωiの二乗で除算した値とを二乗和するものである。ばね定数kjが物理的に正の値をとることから、kj>0であることを拘束条件として、評価関数Jが最小となるように、最急降下法や準ニュートン法等によって、直線ばね52a〜52eのばね定数kjが決定される。 This evaluation function J squares the difference between each component of the eigenvector φ i and the vibration mode vector v i and the value obtained by dividing the square difference between the eigenvalue λ i and the natural frequency ω i by the square of the natural frequency ω i. It is to be summed up. Since the spring constant k j takes a physically positive value, a linear spring is obtained by the steepest descent method, the quasi-Newton method, or the like so that the evaluation function J is minimized with k j > 0 as a constraint. The spring constant k j of 52a to 52e is determined.

応力分布算出部5gでは、帯状体1の計測点jにおける応力Tjが式(41)で表されることに基づいて、応力分布を算出する。
j=4LMjj 2 ・・・(41)
ここで、Mjは計測点jのある要素の質量であり、帯状体1の密度をρ、計測点jの要素の部分断面積をAjとすると、式(42)で表される。
j=ρAjL ・・・(42)
また、Lは帯状体1の支持部位間のスパン、fjは部分断面積Ajの要素のばね定数をkjとしたときの1自由度振動系の固有振動数である。なお、添字jは計測点jにおける数値を意味する。
The stress distribution calculation unit 5g calculates the stress distribution based on the fact that the stress T j at the measurement point j of the strip 1 is expressed by Expression (41).
T j = 4LM j f j 2 (41)
Here, M j is the mass of an element at the measurement point j, and is expressed by the equation (42), where ρ is the density of the strip 1 and A j is the partial cross-sectional area of the element at the measurement point j.
M j = ρA j L (42)
L is the span between the support portions of the strip 1 and f j is the natural frequency of the one-degree-of-freedom vibration system when the spring constant of the element of the partial cross-sectional area A j is k j . The subscript j means a numerical value at the measurement point j.

一般的に、減衰のない1自由度振動系の固有振動数は式(43)で表される。
ここに、m'は1自由度振動系の質量、k'はばね定数である。
In general, the natural frequency of a one-degree-of-freedom vibration system without damping is expressed by Expression (43).
Here, m ′ is the mass of the one-degree-of-freedom vibration system, and k ′ is the spring constant.

したがって、固有振動数fjが直線ばね52のばね定数kjで表される固有振動数と一致するものとして、fjは式(44)で表される。
ここで、Meqjは、それぞれモード次数iでの計測点jにおける帯状体1の等価質量であり、式(45)で表される。
eqj=Mmodal/vij 2 ・・・(45)
ここで、Mmodalは、帯状体1のモード質量であり、〔Φ〕T〔M〕〔Φ〕から算出される。また、vijは、計測点jで測定されたi次の振動モードベクトルの成分である。
Therefore, as to match the natural frequency of the natural frequency f j is represented by a spring constant k j of the linear spring 52, f j is expressed by Equation (44).
Here, M eqj is the equivalent mass of the strip 1 at the measurement point j at the mode order i, and is expressed by the equation (45).
M eqj = M modal / v ij 2 (45)
Here, M modal is the mode mass of the strip 1 and is calculated from [Φ] T [M] [Φ]. Further, v ij is a component of the i-th vibration mode vector measured at the measurement point j.

したがって、各計測点jでの帯状体1の応力分布Tjは、式(42)に示した帯状体1の質量Mjを用いて、式(46)から算出することができる。
j=(kjLMj)/(π2eqj) ・・・(46)
Therefore, the stress distribution T j of the band-like body 1 at each measurement point j, using the mass M j of the band-like body 1 shown in formula (42) can be calculated from equation (46).
T j = (k j LM j ) / (π 2 M eqj ) (46)

その他の構成は第1実施形態と同じであるため、その説明を省略する。   Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る応力分布測定装置200および応力分布測定プログラムによると、密度の低い帯状体1や板厚の薄い帯状体1であっても、その振動に影響する周りの流体の付加質量を考慮に入れて、応力分布を精度よく測定することができる。
(effect)
As described above, according to the stress distribution measuring apparatus 200 and the stress distribution measurement program according to the present embodiment, even if the belt-like body 1 has a low density or has a thin plate thickness, the surroundings that affect the vibration are affected. The stress distribution can be accurately measured in consideration of the additional mass of the fluid.

[第3実施形態] [Third Embodiment]

(2次元不等間隔多質点系モデル)
次に、本発明の第3実施形態に係る歪分布測定装置301について説明する。本実施形態の歪分布測定装置301は、図1に示すように、本実施形態の応力分布測定装置300の構成をすべて含んで構成されている。本実施形態の歪分布測定装置301が、第1実施形態の歪分布測定装置101と異なる点は、図11に示す2次元不等間隔多質点系モデルにおいて、各計測点1aにおける幅方向の曲げ剛性を、各節点51における回転ばね55のばね定数の変化として把握するようにモデル化している点である。即ち、第1実施形態および第2実施形態においては、幅方向の曲げ剛性を模擬する回転ばね55のばね定数が既知であったのに対し、本実施形態においては、回転ばね55のばね定数は未知数である。
(2D non-uniformly spaced mass model)
Next, a strain distribution measuring apparatus 301 according to the third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the strain distribution measuring apparatus 301 of the present embodiment is configured to include all the configurations of the stress distribution measuring apparatus 300 of the present embodiment. The strain distribution measuring apparatus 301 of the present embodiment is different from the strain distribution measuring apparatus 101 of the first embodiment in that the bending in the width direction at each measurement point 1a in the two-dimensional unequal interval multi-mass point system model shown in FIG. The rigidity is modeled so as to be grasped as a change in the spring constant of the rotary spring 55 at each node 51. That is, in the first embodiment and the second embodiment, the spring constant of the rotary spring 55 that simulates the bending rigidity in the width direction is known, whereas in this embodiment, the spring constant of the rotary spring 55 is It is an unknown number.

(歪分布測定方法)
本実施形態の歪分布測定装置301が帯状体1の幅方向の歪分布を算出する歪分布測定方法を図23に示す。この歪分布測定方法は、上述した歪分布測定装置301を用いて、本実施形態の歪分布測定プログラムにより実行される。この歪分布測定プログラムは、本実施形態の応力分布測定プログラムの構成をすべて含んで構成されている。以下、図1および図4を参照しながら説明する。
(Strain distribution measurement method)
A strain distribution measuring method in which the strain distribution measuring apparatus 301 of the present embodiment calculates the strain distribution in the width direction of the band 1 is shown in FIG. This strain distribution measuring method is executed by the strain distribution measuring program of the present embodiment using the strain distribution measuring apparatus 301 described above. This strain distribution measurement program includes all the configurations of the stress distribution measurement program of the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 and 4.

まず、これから測定を行う帯状体1と同じ寸法の帯状体のモデルデータが演算装置5の記憶装置13に格納されているか否かを判断する(S1)。同種のモデルデータが記憶装置13に格納されていないと判断した場合には(S1:NO)、ユーザにより設定入力装置15から入力された帯状体情報(帯状体の寸法や物性など)および計測点1aの間隔情報などに基づいて、モデル化部5aで帯状体1を2次元不等間隔多質点系モデルにモデル化する(S6)。このモデル化は、各計測点1aにおける幅方向の曲げ剛性を、各節点51における回転ばね55のばね定数の変化として把握するようにしている点で、図12,図16のステップS5とは異なっている。そして、モデルデータを記憶装置13に格納する(S7)。一方、同種のモデルデータが記憶装置13に格納されていると判断した場合には(S1:YES)、記憶装置13から同種のモデルデータを読み込む(S8)。   First, it is determined whether or not model data of a strip having the same dimensions as the strip 1 to be measured is stored in the storage device 13 of the arithmetic unit 5 (S1). When it is determined that the same type of model data is not stored in the storage device 13 (S1: NO), the strip information (such as the dimensions and physical properties of the strip) input from the setting input device 15 by the user and the measurement points Based on the interval information 1a and the like, the modeling unit 5a models the strip 1 into a two-dimensional unequal interval multi-mass point system model (S6). This modeling is different from step S5 in FIGS. 12 and 16 in that the bending stiffness in the width direction at each measurement point 1a is grasped as a change in the spring constant of the rotary spring 55 at each node 51. ing. Then, the model data is stored in the storage device 13 (S7). On the other hand, when it is determined that the same type of model data is stored in the storage device 13 (S1: YES), the same type of model data is read from the storage device 13 (S8).

S7又はS8の後は、第1実施形態と同じであるのでその説明を省略する。   Since S7 or S8 is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.

(応力分布の測定方法)
次に、上述した歪分布測定装置301を用いて帯状体1の応力分布を測定する方法を、図1および図11を参照しつつ、具体的に説明する。
(Measurement method of stress distribution)
Next, a method for measuring the stress distribution of the strip 1 using the strain distribution measuring apparatus 301 described above will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 11.

2次元不等間隔多質点系モデルの運動方程式は、帯状体1の質量マトリクスをM、各節点51の変位ベクトルをx、加速度ベクトルをα、各直線ばね52のばね定数に相当する張力剛性マトリクスをKT、回転ばね55のばね定数に相当する曲げ剛性マトリクスをKτとすると、式(47)で表される。なお、帯状体1の質量マトリクスMは、第1実施形態で上述した式(2)で表される。
Mα+(KT+Kτ)x=0 ・・・(47)
The equation of motion of the two-dimensional unequally spaced multi-mass point system model is that the mass matrix of the strip 1 is M, the displacement vector of each node 51 is x, the acceleration vector is α, and the tension stiffness matrix corresponding to the spring constant of each linear spring 52 And K T , and a bending stiffness matrix corresponding to the spring constant of the rotary spring 55 as Kτ, this is expressed by Expression (47). Note that the mass matrix M of the strip 1 is represented by the formula (2) described above in the first embodiment.
Mα + (K T + Kτ) x = 0 (47)

質量マトリクスMの各要素に含まれる質量mと慣性モーメントJは、長手方向の振動モードを正弦波で近似して縮小した場合の等価質量と等価剛性から算出される。支持ロール2a、2b間の距離をL、帯状体1の板厚をt、密度をρ、連結部材54の長さをlとする。支持ロール2a、2b間の中心における等価質量mは、長手方向の振動モードを1次とすると、式(48)で求められる。
m=ρtlL/2 ・・・(48)
また、慣性モーメントJは、式(48)で求めた等価質量mから式(49)で求められる。
J=m(t2+l2)/12 ・・・(49)
The mass m and the moment of inertia J included in each element of the mass matrix M are calculated from the equivalent mass and the equivalent stiffness when the longitudinal vibration mode is approximated by a sine wave and reduced. The distance between the support rolls 2a and 2b is L, the thickness of the strip 1 is t, the density is ρ, and the length of the connecting member 54 is l. The equivalent mass m at the center between the support rolls 2a and 2b can be obtained by the equation (48) when the longitudinal vibration mode is the primary.
m = ρtlL / 2 (48)
In addition, the moment of inertia J is obtained by the equation (49) from the equivalent mass m obtained by the equation (48).
J = m (t 2 + l 2 ) / 12 (49)

張力剛性マトリクスKTと曲げ剛性マトリクスKτは未知行列である。張力剛性マトリクスKTは直線ばね52のばね定数kj(j=1〜n)を用いて式(50)で表される。なお、曲げ剛性マトリクスKτは、第1実施形態で上述した式(9)で表される。
The tension stiffness matrix KT and the bending stiffness matrix Kτ are unknown matrices. The tension stiffness matrix K T is expressed by the equation (50) using the spring constant k j (j = 1 to n) of the linear spring 52. The bending stiffness matrix Kτ is expressed by the equation (9) described above in the first embodiment.

曲げ剛性マトリクスKτの各要素に含まれる幅方向の曲げ剛性に相当するばね定数τiが算出されたときの断面二次モーメントIjへの換算式は式(51)で表される。
j=τjl/E ・・・(51)
A conversion formula to the cross-sectional secondary moment I j when the spring constant τ i corresponding to the bending stiffness in the width direction included in each element of the bending stiffness matrix Kτ is calculated is expressed by Formula (51).
I j = τ j 1 / E (51)

式(47)の運動方程式から、M-1(KT+Kτ)φ=λφとなる固有値λと固有ベクトルφとが算出されるように、式(52)を用いて固有値解析を行う。
(ΦTMΦ)-1ΦT(KT+Kτ)Φ=Λ ・・・(52)
ここで、Λは固有値を対角要素とする対角行列、Φは固有ベクトルを列ベクトルとする直交行列である。
Eigenvalue analysis is performed using equation (52) so that the eigenvalue λ and the eigenvector φ satisfying M −1 (K T + Kτ) φ = λφ are calculated from the equation of motion of equation (47).
T MΦ) −1 Φ T (K T + Kτ) Φ = Λ (52)
Here, Λ is a diagonal matrix having eigenvalues as diagonal elements, and Φ is an orthogonal matrix having eigenvectors as column vectors.

固有値解析により算出された固有値Λと固有ベクトルΦは、それぞれ式(53)、(54)、(55)で表される。
Φ=〔φ1 φ2・・・φn〕 ・・・(54)
φi={φi1 φi2・・・φin} ・・・(55)
The eigenvalue Λ and the eigenvector Φ calculated by the eigenvalue analysis are expressed by equations (53), (54), and (55), respectively.
Φ = [φ 1 φ 2 ... φ n ] (54)
φ i = {φ i1 φ i2 ... φ in } (55)

振動特性算出部5dでは、各計測点1aで計測された振動変位に基づいて、固有振動数ω(角周波数)と振動モードベクトルvが算出される。i次の固有振動数ωiと振動モードベクトルviは、式(56)、(57)で表される。
ωi={ωi1 ωi2・・・ωinT ・・・(56)
i={vi1i2・・・vinT ・・・(57)
ここに、nは計測点1aの数である。
In the vibration characteristic calculation unit 5d, the natural frequency ω (angular frequency) and the vibration mode vector v are calculated based on the vibration displacement measured at each measurement point 1a. The i-th natural frequency ω i and the vibration mode vector v i are expressed by equations (56) and (57).
ω i = {ω i1 ω i2 ... ω in } T (56)
v i = {v i1 v i2 ... v in } T (57)
Here, n is the number of measurement points 1a.

式(52)で算出される固有値Λと固有ベクトルΦの関数に含まれる直線ばね52のばね定数に相当する張力剛性マトリクスKTは未知数である。また、帯状体1を幅方向に曲げる曲げ剛性マトリクスKτは、その曲げに対する断面二次モーメントによって決まる未知数である。そこで、ばね定数算出部5eでは、式(52)で算出され、式(53)、(54)、(55)で示した固有値Λおよび固有ベクトルΦが、それぞれ振動特性算出部5dで算出され、式(56)、(57)で示した固有振動数ωiおよび振動モードベクトルviと一致するような張力剛性マトリクスKTを、式(58)に示す評価関数Jを用いて決定する。
ここで、積算数mは振動のモード次数である。具体的には、張力剛性マトリクスKTおよび曲げ剛性マトリクスKτに初期値を設定して評価関数Jを計算する。そして、張力剛性マトリクスKTおよび曲げ剛性マトリクスKτの値を少しずつ変化させた繰り返し計算での評価関数Jの変化量が最小となるときの張力剛性マトリクスKTの値をばね定数kj(j=1〜n)とする。また、評価関数Jの変化量が最小となるときの曲げ剛性マトリクスKτの値をばね定数τj(j=1〜n−2)とする。jは節点番号である。
The tension stiffness matrix K T corresponding to the spring constant of the linear spring 52 included in the function of the eigenvalue Λ and the eigenvector Φ calculated by the equation (52) is an unknown. Further, the bending stiffness matrix Kτ that bends the belt-like body 1 in the width direction is an unknown number determined by the cross-sectional second moment with respect to the bending. Therefore, in the spring constant calculation unit 5e, the eigenvalue Λ and the eigenvector Φ shown in the equations (52), (54), and (55) are calculated in the vibration characteristic calculation unit 5d, respectively, A tension stiffness matrix K T that matches the natural frequency ω i and the vibration mode vector v i shown in (56) and (57) is determined using the evaluation function J shown in equation (58).
Here, the integration number m is the mode order of vibration. Specifically, the evaluation function J is calculated by setting initial values in the tension stiffness matrix KT and the bending stiffness matrix Kτ. Then, the value of the tension stiffness matrix K T when the amount of change in the evaluation function J in the repeated calculation in which the values of the tension stiffness matrix K T and the bending stiffness matrix Kτ are changed little by little is the spring constant k j (j = 1 to n). Further, the value of the bending stiffness matrix Kτ when the change amount of the evaluation function J is minimized is set to a spring constant τ j (j = 1 to n−2). j is a node number.

この評価関数Jは、固有ベクトルφiと振動モードベクトルviの各成分の差と、固有値λiと固有振動数ωiの二乗の差を固有振動数ωiの二乗で除算した値とを二乗和するものである。ばね定数kjおよびばね定数τjが物理的に正の値をとることから、kj>0、τj>0であることを拘束条件として、評価関数Jが最小となるように、最急降下法や準ニュートン法等によって、各直線ばね52のばね定数kjおよび回転ばね55のばね定数τjが決定される。 This evaluation function J squares the difference between each component of the eigenvector φ i and the vibration mode vector v i and the value obtained by dividing the square difference between the eigenvalue λ i and the natural frequency ω i by the square of the natural frequency ω i. It is to be summed up. Since the spring constant k j and the spring constant τ j are physically positive values, the steepest descent is performed so that the evaluation function J is minimized with the constraint that k j > 0 and τ j > 0. The spring constant k j of each linear spring 52 and the spring constant τ j of the rotary spring 55 are determined by the method, the quasi-Newton method, or the like.

応力分布算出部5gでは、帯状体1の計測点jにおける応力Tjが式(59)で表されることに基づいて、応力分布を算出する。
j=4LMjj 2 ・・・(59)
ここで、Mjは計測点jのある要素の質量であり、帯状体1の密度をρ、計測点jの要素の部分断面積をAjとすると、式(60)で表される。
j=ρAjL ・・・(60)
また、Lは帯状体1の支持部位間のスパン、fjは部分断面積Ajの要素のばね定数をkjとしたときの1自由度振動系の固有振動数である。なお、添字jは計測点jにおける数値を意味する。
The stress distribution calculation unit 5g calculates the stress distribution based on the fact that the stress T j at the measurement point j of the strip 1 is expressed by the equation (59).
T j = 4LM j f j 2 (59)
Here, M j is the mass of the element having the measurement point j, and is expressed by the equation (60), where ρ is the density of the strip 1 and A j is the partial cross-sectional area of the element at the measurement point j.
M j = ρA j L (60)
L is the span between the support portions of the strip 1 and f j is the natural frequency of the one-degree-of-freedom vibration system when the spring constant of the element of the partial cross-sectional area A j is k j . The subscript j means a numerical value at the measurement point j.

一般的に、減衰のない1自由度振動系の固有振動数は式(61)で表される。
ここに、m'は1自由度振動系の質量、k'はばね定数である。
In general, the natural frequency of a one-degree-of-freedom vibration system without damping is expressed by Expression (61).
Here, m ′ is the mass of the one-degree-of-freedom vibration system, and k ′ is the spring constant.

したがって、固有振動数fjが直線ばね52のばね定数kjで表される固有振動数と一致するものとして、fjは式(62)で表される。
ここで、Meqjは、それぞれモード次数iでの計測点jにおける帯状体1の等価質量であり、式(63)で表される。
eqj=Mmodal/vij 2 ・・・(63)
ここで、Mmodalは、帯状体1のモード質量であり、〔Φ〕T〔M〕〔Φ〕から算出される。また、vijは、計測点jで測定されたi次の振動モードベクトルの成分である。
Therefore, as to match the natural frequency of the natural frequency f j is represented by a spring constant k j of the linear spring 52, f j is expressed by Equation (62).
Here, M eqj is the equivalent mass of the strip 1 at the measurement point j at the mode order i, and is expressed by the equation (63).
M eqj = M modal / v ij 2 (63)
Here, M modal is the mode mass of the strip 1 and is calculated from [Φ] T [M] [Φ]. Further, v ij is a component of the i-th vibration mode vector measured at the measurement point j.

したがって、各計測点jでの帯状体1の応力分布Tjは、式(60)に示した帯状体1の質量Mjを用いて、式(64)から算出することができる。
j=(kjLMj)/(π2eqj) ・・・(64)
Therefore, the stress distribution T j of the band-like body 1 at each measurement point j, using the mass M j of the band-like body 1 shown in formula (60) can be calculated from equation (64).
T j = (k j LM j ) / (π 2 M eqj ) (64)

また、算出した回転ばね55のばね定数τjは、式(51)によって断面二次モーメントIjに換算され、幅方向の曲げ剛性分布が算出される。 Further, the calculated spring constant τ j of the rotary spring 55 is converted into the cross-sectional secondary moment I j by the equation (51), and the bending stiffness distribution in the width direction is calculated.

その他の構成は第1実施形態と同じであるため、その説明を省略する。   Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る応力分布測定装置300および応力分布測定プログラムによると、不均一歪みの一部顕在によって幅方向の曲げ剛性が変化する帯状体1であっても、応力分布を精度よく測定することができる。
(effect)
As described above, according to the stress distribution measuring apparatus 300 and the stress distribution measuring program according to the present embodiment, even if the belt-like body 1 whose bending rigidity in the width direction changes due to the partial manifestation of non-uniform strain, Distribution can be accurately measured.

[第4実施形態]
(歪分布測定装置の構成)
次に、本発明の第4実施形態に係る歪分布測定装置401について説明する。本実施形態の歪分布測定装置401は、構成図である図24に示すように、本実施形態の応力分布測定装置400の構成をすべて含んで構成されている。本実施形態の歪分布測定装置401が、第1実施形態の歪分布測定装置101と異なる点は、図24に示すように、第2計測点群1dが、帯状体1の幅方向の両端から帯状体1の幅の1/4ほど中央寄りの領域にそれぞれ設けられている点である。即ち、第1実施形態から第3実施形態においては、図3Aに示す耳波を詳細に計測する構成であったのに対して、本実施形態においては、図3Bに示すクォータ歪を詳細に計測する構成となっている。
[Fourth Embodiment]
(Configuration of strain distribution measuring device)
Next, a strain distribution measuring apparatus 401 according to the fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 24, which is a configuration diagram, the strain distribution measuring apparatus 401 of the present embodiment is configured to include all the configurations of the stress distribution measuring apparatus 400 of the present embodiment. The strain distribution measuring apparatus 401 of this embodiment is different from the strain distribution measuring apparatus 101 of the first embodiment in that the second measurement point group 1d is from both ends in the width direction of the strip 1 as shown in FIG. The point is that the quarter of the width of the band 1 is provided in a region closer to the center. That is, in the first to third embodiments, the earwaves shown in FIG. 3A are measured in detail, whereas in this embodiment, the quarter distortion shown in FIG. 3B is measured in detail. It is the composition to do.

本実施形態において、第1計測点1bは、帯状体1の幅方向の両端部と中央部に等間隔で3つ設けられている。よって、第1変位計8は、帯状体1の上方に3つ設けられており、帯状体1の幅方向に等間隔で並んでいる。   In the present embodiment, three first measurement points 1b are provided at equal intervals at both ends and the center in the width direction of the strip 1. Therefore, three first displacement meters 8 are provided above the strip 1 and are arranged at equal intervals in the width direction of the strip 1.

また、本実施形態において、第2計測点群1dは、帯状体1の幅方向における第1計測点1bの側方において、帯状体1の幅方向の両端から帯状体1の幅の1/4ほど中央寄りの領域にそれぞれ設けられている。よって、第2変位計9は、帯状体1の上方に2つ設けられており、3つの第1変位計8とともに帯状体1の幅方向に並んでいる。   Further, in the present embodiment, the second measurement point group 1 d is ¼ of the width of the band 1 from both ends in the width direction of the band 1 on the side of the first measurement point 1 b in the width direction of the band 1. It is provided in the area closer to the center. Therefore, two second displacement meters 9 are provided above the strip 1 and are arranged in the width direction of the strip 1 together with the three first displacement meters 8.

なお、本実施形態においては、第1実施形態と同様の応力分布の測定方法を用いて、各計測点1aにおける応力から応力分布を算出している。しかし、応力分布の測定方法はこれに限定されず、第2実施形態や第3実施形態で説明した応力分布の測定方法を用いて、応力分布を算出してもよい。   In the present embodiment, the stress distribution is calculated from the stress at each measurement point 1a using the same stress distribution measurement method as in the first embodiment. However, the stress distribution measurement method is not limited to this, and the stress distribution may be calculated using the stress distribution measurement method described in the second embodiment or the third embodiment.

(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る応力分布測定装置400および応力分布測定プログラムによると、図24に示すように、第2計測点群1dを設ける箇所を、帯状体1の幅方向の両端から1/4幅ほど中央寄りの領域に設定することで、クォータ歪を精度良く測定することができる。これにより、帯状体1の幅方向に局所的に生じる不均一歪みの詳細な分布を精度よく測定することができる。
(effect)
As described above, according to the stress distribution measuring apparatus 400 and the stress distribution measuring program according to the present embodiment, as shown in FIG. The quarter distortion can be measured with high accuracy by setting it to an area closer to the center by about 1/4 width from both ends. Thereby, the detailed distribution of the nonuniform distortion which arises locally in the width direction of the strip 1 can be accurately measured.

[第5実施形態]
(歪分布測定装置の構成)
次に、本発明の第5実施形態に係る歪分布測定装置501について説明する。本実施形態の歪分布測定装置501は、構成図である図25に示すように、本実施形態の応力分布測定装置500の構成をすべて含んで構成されている。本実施形態の歪分布測定装置501が、第1実施形態の歪分布測定装置101と異なる点は、図25に示すように、第2計測点群1dが、帯状体1の幅方向の中央部に設けられている点である。即ち、第1実施形態においては、図3Aに示す耳波を詳細に計測する構成であったのに対して、本実施形態においては、図3Cに示す中伸びを詳細に計測する構成となっている。
[Fifth Embodiment]
(Configuration of strain distribution measuring device)
Next, a strain distribution measuring apparatus 501 according to the fifth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 25 which is a configuration diagram, the strain distribution measuring apparatus 501 of the present embodiment is configured to include all the configurations of the stress distribution measuring apparatus 500 of the present embodiment. The strain distribution measuring device 501 of the present embodiment is different from the strain distribution measuring device 101 of the first embodiment in that the second measurement point group 1d is a central portion in the width direction of the strip 1 as shown in FIG. It is a point provided in. That is, in the first embodiment, the configuration is a configuration that measures the ear waves shown in FIG. 3A in detail, whereas in this embodiment, the configuration is a configuration that measures the medium elongation shown in FIG. 3C in detail. Yes.

本実施形態において、第1計測点1bは、帯状体1の幅方向の両端部に等間隔で2つずつ設けられている。よって、第1変位計8は、帯状体1の上方に4つ設けられており、4つの第1変位計8は帯状体1の幅方向に並んでいる。   In the present embodiment, two first measurement points 1 b are provided at equal intervals at both ends in the width direction of the band 1. Therefore, four first displacement meters 8 are provided above the strip 1, and the four first displacement meters 8 are arranged in the width direction of the strip 1.

また、本実施形態において、第2計測点群1dは、帯状体1の幅方向における第1計測点1bの側方において、帯状体1の幅方向の中央部に設けられている。よって、第2変位計9は、帯状体1の上方に1つ設けられており、4つの第1変位計8とともに帯状体1の幅方向に並んでいる。   In the present embodiment, the second measurement point group 1 d is provided at the center of the strip 1 in the width direction on the side of the first measurement point 1 b in the width direction of the strip 1. Therefore, one second displacement meter 9 is provided above the strip 1, and is aligned with the four first displacement meters 8 in the width direction of the strip 1.

なお、本実施形態においては、第1実施形態と同様の応力分布の測定方法を用いて、各計測点1aにおける応力から応力分布を算出している。しかし、応力分布の測定方法はこれに限定されず、第2実施形態や第3実施形態で説明した応力分布の測定方法を用いて、応力分布を算出してもよい。   In the present embodiment, the stress distribution is calculated from the stress at each measurement point 1a using the same stress distribution measurement method as in the first embodiment. However, the stress distribution measurement method is not limited to this, and the stress distribution may be calculated using the stress distribution measurement method described in the second embodiment or the third embodiment.

(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る応力分布測定装置500および応力分布測定プログラムによると、図25に示すように、第2計測点群1dを設ける箇所を、帯状体1の幅方向の中央部に設定することで、中伸びを精度良く測定することができる。これにより、帯状体1の幅方向に局所的に生じる不均一歪みの詳細な分布を精度よく測定することができる。
(effect)
As described above, according to the stress distribution measuring apparatus 500 and the stress distribution measuring program according to the present embodiment, the location where the second measurement point group 1d is provided in the width direction of the strip 1 as shown in FIG. By setting the central portion, the medium elongation can be measured with high accuracy. Thereby, the detailed distribution of the nonuniform distortion which arises locally in the width direction of the strip 1 can be accurately measured.

(本実施形態の変形例)
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
(Modification of this embodiment)
The embodiment of the present invention has been described above, but only specific examples are illustrated, and the present invention is not particularly limited, and the specific configuration and the like can be appropriately changed in design. Further, the actions and effects described in the embodiments of the invention only list the most preferable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to what was done.

1 帯状体
1a 計測点
1b 第1計測点
1c 第2計測点
1d 第2計測点群
2a,2b 支持ロール
3 振動荷重付加装置(振動荷重付加手段)
4 変位計(振動計測手段)
5 演算装置
5a モデル化部(モデル化手段)
5b 荷重信号出力部
5c 振動信号入力部
5d 振動特性算出部
5e ばね定数算出部(ばね定数算出手段)
5f ばね定数換算部(ばね定数換算手段)
5g 応力分布算出部(応力分布算出手段)
5h 歪分布算出部(歪分布算出手段)
5i 歪分布グラフ表示部
5j データシート作成部
6 増幅器
7 要素
8 第1変位計(第1振動計測手段)
9 第2変位計(第2振動計測手段)
9a シートレーザ
9b レーザ
11 CPU
12 一時記憶装置
13 記憶装置
14 信号入出力装置
15 設定入力装置
16 表示装置(表示手段)
17 データシート作成装置(データシート作成手段)
21 パーソナルコンピュータ
22 AD/DAボード
23 電磁弁駆動回路
24 電磁弁
25 工場エアー配管
26 エアーノズル
27 帯状体
28 変位計
31 帯状体情報入力部
32 帯状体情報表示部
33 付加質量情報入力部
34 付加質量情報表示部
35 記憶部
36 一時記憶部
37 帯状体モデル化部
38 付加質量モデル化部
39 荷重信号出力部
40 振動信号入力部
41 振動特性算出部
42 ばね定数算出部
43 応力分布算出部
44 歪分布算出部
45 記憶部
46 表示部
47 データシート作成部
51 節点
52 直線ばね
53 固定面
54 連結部材
55 回転ばね
100,200,300,400,500 応力分布測定装置
101,201,301,401,501 歪分布測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Band-shaped body 1a Measurement point 1b 1st measurement point 1c 2nd measurement point 1d 2nd measurement point group 2a, 2b Support roll 3 Vibration load addition apparatus (vibration load addition means)
4 Displacement meter (vibration measuring means)
5 Arithmetic unit 5a Modeling unit (modeling means)
5b Load signal output section 5c Vibration signal input section 5d Vibration characteristic calculation section 5e Spring constant calculation section (spring constant calculation means)
5f Spring constant conversion part (spring constant conversion means)
5g Stress distribution calculation part (stress distribution calculation means)
5h Strain distribution calculation unit (strain distribution calculation means)
5i Strain distribution graph display unit 5j Data sheet creation unit 6 Amplifier 7 Element 8 First displacement meter (first vibration measuring means)
9 Second displacement meter (second vibration measuring means)
9a Sheet laser 9b Laser 11 CPU
12 Temporary Storage Device 13 Storage Device 14 Signal Input / Output Device 15 Setting Input Device 16 Display Device (Display Means)
17 Data sheet creation device (data sheet creation means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Personal computer 22 AD / DA board 23 Electromagnetic valve drive circuit 24 Electromagnetic valve 25 Factory air piping 26 Air nozzle 27 Band 28 Displacement meter 31 Band information input part 32 Band information display part 33 Additional mass information input part 34 Additional mass Information display section 35 Storage section 36 Temporary storage section 37 Band body modeling section 38 Additional mass modeling section 39 Load signal output section 40 Vibration signal input section 41 Vibration characteristic calculation section 42 Spring constant calculation section 43 Stress distribution calculation section 44 Strain distribution Calculation unit 45 Storage unit 46 Display unit 47 Data sheet creation unit 51 Node 52 Linear spring 53 Fixed surface 54 Connecting member 55 Rotary spring 100, 200, 300, 400, 500 Stress distribution measuring device 101, 201, 301, 401, 501 Strain Distribution measuring device

Claims (10)

長手方向に張力を付与された帯状体の幅方向の応力分布を、前記長手方向の2箇所の部位で支持された支持部位間で測定する応力分布測定装置であって、
前記2箇所の支持部位間で前記帯状体に振動荷重を付加する振動荷重付加手段と、
前記帯状体に付加された前記振動荷重によって前記帯状体に生じる振動変位を、前記帯状体上に前記帯状体の幅方向に並んで設けられた複数の計測点で計測する振動計測手段と、
前記複数の計測点で計測された振動変位から求められる、前記帯状体の固有振動数および振動モードに基づいて、前記帯状体の幅方向の応力分布を算出する応力分布算出手段と、
を有し、
前記複数の計測点は、複数の第1計測点と、複数の第2計測点とからなり、
少なくとも1つの前記第1計測点と、複数の前記第2計測点からなる第2計測点群とが交互に並んでおり、
前記第2計測点群における前記第2計測点同士の間隔は、前記第1計測点同士の間隔のうち最も短い間隔よりも狭くされており、
前記振動計測手段は、
前記第1計測点毎に設けられ、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第1計測点でそれぞれ計測する複数の第1振動計測手段と、
前記第2計測点群毎に設けられ、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第2計測点群における前記複数の第2計測点の各々で計測する第2振動計測手段と、
を有することを特徴とする応力分布測定装置。
A stress distribution measuring device for measuring a stress distribution in a width direction of a belt-like body to which a tension is applied in a longitudinal direction between support parts supported by two parts in the longitudinal direction,
Vibration load adding means for applying a vibration load to the belt-like body between the two support parts;
Vibration measuring means for measuring vibration displacement generated in the band by the vibration load added to the band at a plurality of measurement points provided side by side in the width direction of the band on the band;
Stress distribution calculating means for calculating a stress distribution in the width direction of the strip based on the natural frequency and vibration mode of the strip obtained from the vibration displacement measured at the plurality of measurement points;
Have
The plurality of measurement points includes a plurality of first measurement points and a plurality of second measurement points,
At least one first measurement point and a second measurement point group composed of a plurality of the second measurement points are alternately arranged,
The interval between the second measurement points in the second measurement point group is narrower than the shortest interval among the intervals between the first measurement points,
The vibration measuring means is
A plurality of first vibration measuring means provided for each of the first measurement points, each of which measures vibration displacement generated in the belt-like body at the corresponding first measurement point;
A second vibration measuring means that is provided for each of the second measurement point groups, and that measures vibration displacement generated in the belt-like body at each of the plurality of second measurement points in the corresponding second measurement point group;
A stress distribution measuring apparatus comprising:
前記第2振動計測手段は、前記帯状体上にレーザ光を線状に照射することで、前記帯状体に生じる振動変位を、前記第2計測点群における前記複数の第2計測点の各々で計測することを特徴とする請求項1に記載の応力分布測定装置。   The second vibration measuring means irradiates laser light linearly on the band-like body, thereby causing vibration displacement generated in the band-like body at each of the plurality of second measurement points in the second measurement point group. The stress distribution measuring device according to claim 1, wherein the stress distribution measuring device is measured. 前記第2振動計測手段は、前記第2計測点群における前記複数の第2計測点毎に設けられて、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第2計測点で計測する複数の第3振動計測手段を有していることを特徴とする請求項1に記載の応力分布測定装置。   The second vibration measuring means is provided for each of the plurality of second measurement points in the second measurement point group, and measures a plurality of second vibration points generated at the band-like body at the corresponding second measurement points. The stress distribution measuring apparatus according to claim 1, further comprising three vibration measuring means. 前記帯状体を、前記各計測点に対応する各節点に作用する応力を模擬する直線ばねを含む2次元の不等間隔多質点系モデルにモデル化するモデル化手段と、
前記不等間隔多質点系モデルの固有値解析から得られる前記各節点での固有振動数および振動モードが、前記各計測点で計測された振動変位から得られる固有振動数および振動モードと一致するような前記直線ばねの各ばね定数を算出するばね定数算出手段と、
算出された前記直線ばねの各ばね定数を、前記各計測点における応力値に換算するばね定数換算手段と、
を更に有し、
前記応力分布算出手段は、換算された前記各計測点における応力値から前記帯状体の幅方向の応力分布を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の応力分布測定装置。
Modeling means for modeling the belt-like body into a two-dimensional unequally spaced multi-mass point system model including a linear spring that simulates a stress acting on each node corresponding to each measurement point;
The natural frequency and vibration mode at each node obtained from the eigenvalue analysis of the unequal-interval multi-mass point system model match the natural frequency and vibration mode obtained from the vibration displacement measured at each measurement point. Spring constant calculating means for calculating each spring constant of the linear spring;
Spring constant conversion means for converting each spring constant of the calculated linear spring into a stress value at each measurement point;
Further comprising
4. The stress distribution measurement according to claim 1, wherein the stress distribution calculation unit obtains a stress distribution in a width direction of the strip from the converted stress value at each measurement point. 5. apparatus.
前記帯状体を、前記支持部位間で前記帯状体に接する流体の付加質量と、前記各計測点に対応する各節点に作用する応力を模擬する直線ばねとを含む2次元の不等間隔多質点系モデルにモデル化するモデル化手段と、
前記不等間隔多質点系モデルの固有値解析から得られる前記各節点での固有振動数および振動モードが、前記各計測点で計測された振動変位から得られる固有振動数および振動モードと一致するような前記直線ばねの各ばね定数を算出するばね定数算出手段と、
算出された前記直線ばねの各ばね定数を、前記各計測点における応力値に換算するばね定数換算手段と、
を更に有し、
前記応力分布算出手段は、換算された前記各計測点における応力値から前記帯状体の幅方向の応力分布を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の応力分布測定装置。
A two-dimensional non-uniformly-spaced mass point including the additional mass of the fluid in contact with the belt between the support portions and the linear spring that simulates the stress acting on each node corresponding to each measurement point. Modeling means for modeling into a system model;
The natural frequency and vibration mode at each node obtained from the eigenvalue analysis of the unequal-interval multi-mass point system model match the natural frequency and vibration mode obtained from the vibration displacement measured at each measurement point. Spring constant calculating means for calculating each spring constant of the linear spring;
Spring constant conversion means for converting each spring constant of the calculated linear spring into a stress value at each measurement point;
Further comprising
4. The stress distribution measurement according to claim 1, wherein the stress distribution calculation unit obtains a stress distribution in a width direction of the strip from the converted stress value at each measurement point. 5. apparatus.
前記帯状体を、前記各計測点に対応する各節点に作用する応力を模擬する直線ばねと、前記各節点における幅方向の曲げ剛性を模擬する回転ばねとを含む2次元の不等間隔多質点系モデルにモデル化するモデル化手段と、
前記不等間隔多質点系モデルの固有値解析から得られる前記各節点での固有振動数および振動モードが、前記各計測点で計測された振動変位から得られる固有振動数および振動モードと一致するような前記直線ばねおよび前記回転ばねの各ばね定数を算出するばね定数算出手段と、
算出された前記直線ばねおよび前記回転ばねの各ばね定数を、それぞれ前記各計測点における応力値および曲げ剛性値に換算するばね定数換算手段と、
を更に有し、
前記応力分布算出手段は、換算された前記各計測点における応力値から前記帯状体の幅方向の応力分布を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の応力分布測定装置。
A two-dimensional non-uniformly spaced mass point including a linear spring that simulates the stress acting on each node corresponding to each measurement point and a rotary spring that simulates the bending rigidity in the width direction at each node. Modeling means for modeling into a system model;
The natural frequency and vibration mode at each node obtained from the eigenvalue analysis of the unequal-interval multi-mass point system model match the natural frequency and vibration mode obtained from the vibration displacement measured at each measurement point. Spring constant calculating means for calculating each spring constant of the linear spring and the rotary spring;
Spring constant conversion means for converting the calculated spring constants of the linear spring and the rotary spring into stress values and bending rigidity values at the respective measurement points;
Further comprising
4. The stress distribution measurement according to claim 1, wherein the stress distribution calculation unit obtains a stress distribution in a width direction of the strip from the converted stress value at each measurement point. 5. apparatus.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の応力分布測定装置と、
算出された応力分布に基づいて前記帯状体の幅方向の歪分布を算出する歪分布算出手段と、
を有することを特徴とする歪分布測定装置。
The stress distribution measuring device according to any one of claims 1 to 6,
A strain distribution calculating means for calculating a strain distribution in the width direction of the strip based on the calculated stress distribution;
A strain distribution measuring apparatus comprising:
前記歪分布をグラフ化するグラフ化手段と、
グラフを表示することが可能な表示手段と、
グラフ化された前記歪分布を前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項7に記載の歪分布測定装置。
Graphing means for graphing the strain distribution;
Display means capable of displaying a graph;
Display control means for displaying the graphed strain distribution on the display means;
The strain distribution measuring apparatus according to claim 7, further comprising:
前記歪分布をサンプリングするサンプリング手段と、
データシートを作成可能なデータシート作成手段と、
サンプリングされた前記歪分布に基づいたデータシートを前記データシート作成手段に作成させるデータシート作成制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項7又は8に記載の歪分布測定装置。
Sampling means for sampling the strain distribution;
A data sheet creation means capable of creating a data sheet;
Data sheet creation control means for causing the data sheet creation means to create a data sheet based on the sampled strain distribution;
The strain distribution measuring device according to claim 7, further comprising:
長手方向に張力を付与された帯状体の幅方向の応力分布を、前記長手方向の2箇所の部位で支持された支持部位間で測定するようにコンピュータを機能させる応力分布測定プログラムであって、
前記2箇所の支持部位間で前記帯状体に振動荷重を付加する振動荷重付加手段と、
前記帯状体に付加された前記振動荷重によって前記帯状体に生じる振動変位を、前記帯状体上に前記帯状体の幅方向に並んで設けられた複数の計測点で計測する振動計測手段と、
前記複数の第1計測点および前記複数の第2計測点からなる複数の計測点で計測された振動変位から求められる、前記帯状体の固有振動数および振動モードに基づいて、前記帯状体の幅方向の応力分布を算出する応力分布算出手段としてコンピュータを機能させるとともに、
前記複数の計測点を、複数の第1計測点と、複数の第2計測点とで構成し、
少なくとも1つの前記第1計測点と、複数の前記第2計測点からなる第2計測点群とを交互に並べ、
前記第2計測点群における前記第2計測点同士の間隔を、前記第1計測点同士の間隔のうち最も短い間隔よりも狭くし、
前記振動計測手段を、
前記第1計測点毎に設けられ、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第1計測点でそれぞれ計測する複数の第1振動計測手段と、
前記第2計測点群毎に設けられ、前記帯状体に生じる振動変位を、対応する前記第2計測点群における前記複数の第2計測点の各々で計測する第2振動計測手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする応力分布測定プログラム。
A stress distribution measurement program for causing a computer to function to measure a stress distribution in a width direction of a belt-like body to which a tension is applied in a longitudinal direction between support parts supported by two parts in the longitudinal direction,
Vibration load adding means for applying a vibration load to the belt-like body between the two support parts;
Vibration measuring means for measuring vibration displacement generated in the band by the vibration load added to the band at a plurality of measurement points provided side by side in the width direction of the band on the band;
Based on the natural frequency and vibration mode of the band-shaped body, which are obtained from the vibration displacement measured at the plurality of measurement points including the plurality of first measurement points and the plurality of second measurement points, the width of the band-shaped body While making the computer function as a stress distribution calculation means for calculating the stress distribution in the direction,
The plurality of measurement points are composed of a plurality of first measurement points and a plurality of second measurement points,
Alternately arranging at least one first measurement point and a second measurement point group including a plurality of the second measurement points;
The interval between the second measurement points in the second measurement point group is made narrower than the shortest interval among the intervals between the first measurement points,
The vibration measuring means;
A plurality of first vibration measuring means provided for each of the first measurement points, each of which measures vibration displacement generated in the belt-like body at the corresponding first measurement point;
The computer functions as a second vibration measuring unit that is provided for each of the second measurement point groups and measures the vibration displacement generated in the belt-like body at each of the plurality of second measurement points in the corresponding second measurement point group. A stress distribution measurement program characterized by
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