JP2022175003A - Method for predicting metal plate shape and method for manufacturing metal plate - Google Patents

Method for predicting metal plate shape and method for manufacturing metal plate Download PDF

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透 明石
Toru Akashi
利幸 白石
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Abstract

To accurately predict a metal plate shape.SOLUTION: A method for predicting a metal plate shape determines a waveform profile by buckling analysis using an elastic strain difference existing inside the metal plate even after buckling, when the waveform after buckling is predicted based on a plastic elongation strain difference imparted to the metal plate.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、圧延後の金属板の形状を予測する方法、及び当該方法を用いた金属板の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for predicting the shape of a metal plate after rolling, and a method for manufacturing a metal plate using the method.

薄板や厚板などの金属板を圧延した後の形状を予測する技術として、従来、様々な方法が提案されている。 Conventionally, various methods have been proposed as techniques for predicting the shape of a rolled metal plate such as a thin plate or a thick plate.

特許文献1には、厚板である被圧延材のクラウン比率変化に対し、形状変化係数を乗じて平坦度を評価し、圧延中に鋼板に付与された温度差による熱ひずみ差を低減させる方法が開示されている。この際用いられる平坦度の評価式では、鋼板の定点で定義されたクラウン比率変化に形状変化係数を乗じて急峻度(以後平坦度)残留応力相当に置き換え、平坦度としている。 Patent Document 1 describes a method for evaluating the flatness by multiplying the shape change coefficient with respect to the change in the crown ratio of the material to be rolled, which is a thick plate, and reducing the thermal strain difference due to the temperature difference applied to the steel plate during rolling. is disclosed. In the flatness evaluation formula used at this time, the change in crown ratio defined at a fixed point of the steel sheet is multiplied by the shape change coefficient and replaced with steepness (hereafter, flatness) equivalent to residual stress to obtain flatness.

特許文献2には、鋼板の残留応力に基づいた形状予測方法が開示されている。この方法では、先ず、鋼板の板面温度分布を測定し、これに基づいて空冷後の板長手方向の残留応力分布を計算し、さらに残留応力分布を矩形近似する。次に、矩形近似した残留応力分布などから、所定の簡易予測式を用いて座屈臨界点における残留応力を算出する。そして、算出した座屈臨界点での残留応力と矩形近似した残留応力を比較して、形状不良の有無を判定する。 Patent Literature 2 discloses a shape prediction method based on the residual stress of a steel plate. In this method, first, the plate surface temperature distribution of the steel plate is measured, the residual stress distribution in the longitudinal direction of the plate after air cooling is calculated based on this, and the residual stress distribution is approximated by a rectangle. Next, the residual stress at the buckling critical point is calculated using a predetermined simple prediction formula from the rectangular residual stress distribution. Then, the residual stress at the calculated buckling critical point is compared with the rectangular residual stress to determine the presence or absence of a shape defect.

非特許文献1には、三角形の残留応力分布で定式化された座屈のモデルが開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a buckling model formulated with a triangular residual stress distribution.

特許文献3には、次のステップを有する金属板の形状予測方法が開示されていう。すなわちこの方法は、(a)金属板の長手方向残留応力の幅方向分布を用いて、座屈応力の幅方向分布を求めるステップ、(b)座屈が発生すると判定した場合は、波形状変換する応力成分と座屈後も金属板に残留する応力成分とに分離するステップ、(c)波形状変換する応力成分を使って、座屈後の波形状予測を行うステップ、を含んでいる。 Patent Document 3 discloses a metal plate shape prediction method having the following steps. That is, this method includes (a) the step of determining the width direction distribution of buckling stress using the width direction distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate, and (b) when it is determined that buckling will occur, the waveform transformation and (c) predicting the wave shape after buckling using the stress component for wave shape transformation.

特開平6-15321号公報JP-A-6-15321 特開平8-187505号公報JP-A-8-187505 特許第4262142号公報Japanese Patent No. 4262142

日本塑性加工学会誌:塑性と加工、第28巻第312号(1987-1)p58-66Journal of Japan Society for Technology of Plasticity: Plasticity and Processing, Vol. 28, No. 312 (1987-1), p58-66

しかしながら、特許文献1に開示された方法では、本来は存在するはずの形状不感帯の考慮がなされていない。すなわち、座屈と言う概念が無く、内在する残留応力は全て波形状に変換されるようになっている。なお、形状不感帯とは、金属板に残留応力が内在しても座屈限界までは座屈による面外変形は発生しない応力領域のことを指す。 However, the method disclosed in Patent Literature 1 does not take into consideration the shape dead zone that should originally exist. In other words, there is no concept of buckling, and all residual stress is converted into a wave shape. The shape dead zone refers to a stress region in which out-of-plane deformation due to buckling does not occur up to the buckling limit even if residual stress exists in the metal plate.

また、特許文献2に開示された方法では、金属板の座屈現象を考慮されているものの、座屈の簡易予測式として残留応力分布を矩形近似して座屈判定を行っており、応力分布を正確に反映したモデルとはなっていない。非特許文献1に開示された、残留応力分布を三角形に近似する場合も同様である。 Further, in the method disclosed in Patent Document 2, although the buckling phenomenon of the metal plate is considered, buckling determination is performed by approximating the residual stress distribution by a rectangle as a simple buckling prediction formula. It is not a model that accurately reflects the The same applies to the case of approximating the residual stress distribution to a triangle as disclosed in Non-Patent Document 1.

この点、特許文献3に開示された方法では、金属板に内在する残留応力による形状予測方法として、幅方向に分布した残留応力分布を入力として、座屈判定及び座屈時の形状予測が可能となるため、特許文献1、2や非特許文献1に開示された方法に比べて波形状座屈判定の精度が向上する。しかしながら、発明者が鋭意検討した結果、後述するように予測精度の向上に改善の余地があることが分かった。 In this regard, in the method disclosed in Patent Document 3, as a shape prediction method based on the residual stress inherent in the metal plate, it is possible to determine buckling and predict the shape at the time of buckling by inputting the residual stress distribution distributed in the width direction. Therefore, compared to the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1, the accuracy of wave-shaped buckling determination is improved. However, as a result of the inventor's intensive studies, it was found that there is room for improvement in improving the prediction accuracy, as will be described later.

座屈後の形状を正しく予測できないと、金属板を矯正ラインへ廻すか否かの判定ができない。すなわち、予測が正確でないと、形状が良好なものでも、精整工程に通板される可能性が生じ、コスト増を招くことになる。したがって、金属板の形状の予測精度を向上させることは肝要である。 If the shape after buckling cannot be predicted correctly, it cannot be determined whether or not to turn the metal plate to the correction line. That is, if the prediction is not accurate, there is a possibility that even a good-shaped strip will be passed through the finishing process, resulting in an increase in cost. Therefore, it is essential to improve the accuracy of predicting the shape of the metal plate.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属板の形状予測の精度が高く、予め、精整工程に必要な金属板の分離を精度良く実施できる金属板の形状予測方法、及びこの方法を利用した金属板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a method for predicting the shape of a metal plate with high accuracy in predicting the shape of the metal plate, and capable of accurately separating the metal plate necessary for the refining process in advance, and It aims at providing the manufacturing method of a metal plate using this method.

前記の目的を達成するため、本発明者らは金属板の形状を予測する方法について検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。 In order to achieve the above object, the present inventors have studied a method for predicting the shape of a metal plate, and as a result, have obtained the following findings.

特許文献3に開示されるように、金属板の残留応力(伸びひずみ)は、波形状に変換する成分と座屈後も金属板に残留する成分とに分離されることが知られている。そして、特許文献3にかかる発明では、この波形状に変換する成分を用いて、座屈後の金属板の形状を予測している。 As disclosed in Patent Document 3, it is known that the residual stress (elongation strain) of a metal plate is separated into a component that transforms into a wave shape and a component that remains in the metal plate even after buckling. Then, in the invention according to Patent Document 3, the shape of the metal plate after buckling is predicted using the component to be converted into the wave shape.

本発明は、特許文献3にかかる発明をさらに発展させたものである。本発明者が鋭意検討したところ、特許文献3にかかる発明では、座屈固有解析で算出される形状プロフィールがそのまま座屈後も形状プロフィールを維持すると仮定しているため、形状プロフィールに誤差が生じることを見出した。そして、座屈固有値解析では評価対象の塑性伸びひずみ差で計算するのではなく、座屈後に生じた形状プロフィールの発生によって再配分された弾性ひずみ差で再計算(理論座屈モデルを用いた固有値解析計算)を行うことで、金属板の形状を適切に予測できることを想到した。すなわち、従来、開示された座屈後の形状プロフィールは初期に計算で用いた塑性伸びひずみ差で決定されると考えていたが、本発明者らが鋭意検討してきた結果、座屈形状が発生した後に金属板に再配分される即ち座屈後も板に内在する弾性ひずみ差によって形状プロフィールが決定することを見出した。本発明は上記知見に基づくのであり、本発明の要旨は以下のとおりである。 The present invention is a further development of the invention disclosed in Patent Document 3. As a result of intensive studies by the present inventor, in the invention according to Patent Document 3, it is assumed that the shape profile calculated by the buckling eigenanalysis maintains the shape profile even after buckling, so an error occurs in the shape profile. I found out. In the buckling eigenvalue analysis, instead of calculating with the plastic elongation strain difference to be evaluated, recalculation is performed with the elastic strain difference redistributed by the generation of the shape profile that occurred after buckling (eigenvalue using the theoretical buckling model Analytical calculation), we thought that the shape of the metal plate could be predicted appropriately. That is, conventionally, it was thought that the disclosed post-buckling shape profile was determined by the difference in plastic elongation strain used in the initial calculation, but as a result of intensive studies by the present inventors, a buckling shape occurred. It has been found that the shape profile is determined by the elastic strain difference inherent in the metal plate after it has been redistributed, that is, even after buckling. The present invention is based on the above findings, and the gist of the present invention is as follows.

本発明は、金属板の形状を予測する方法であって、金属板に付与された塑性伸びひずみ差に基づいて座屈後の波形状の予測をする際に、座屈後も金属板に内在する弾性ひずみ差を用いた座屈解析で波形状プロフィールを決定することを特徴としている。 The present invention is a method for predicting the shape of a metal plate, and when predicting the wave shape after buckling based on the plastic elongation strain difference imparted to the metal plate, It is characterized by determining the corrugated profile by buckling analysis using elastic strain difference.

なお、前記金属板の形状予測方法を実行するにあたり、具体的なアルゴリズムとして、下記3つが挙げられる。 Note that the following three algorithms are listed as specific algorithms for executing the method for predicting the shape of the metal plate.

1つ目の金属板の形状予測方法(アルゴリズム)は、前記塑性伸びひずみ差を設定する第1ステップと、繰り返し計算の1回目の計算においては、前記塑性伸びひずみ差を基準化された基準化伸びひずみ差に変換し、前記繰り返し計算の2回目以降の計算においては、下記第10ステップで算出された基準化伸びひずみ差を用いる第2ステップと、前記基準化伸びひずみ差に基づいて座屈解析を行い、金属板の座屈発生の判定基準となる座屈固有ひずみ差と、波ピッチと、金属板の基準化された形状プロフィールとを算出する第3ステップと、前記繰り返し計算の1回目の計算であるか、又は2回目以降の計算であるかの判定を行う第4ステップと、前記第4ステップで前記繰り返し計算の1回目の計算であると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差を比較して、座屈の発生の有無を判定する第5ステップと、前記第4ステップで前記繰り返し計算の2回目以降の計算であると判定された場合、又は前記第5ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差を、前記座屈固有ひずみ差と、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差の差分であって金属板の形状に変換する成分である座屈形状変換伸びひずみ差と、に分離し、面外変形後の金属板の形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差と、前記座屈形状変換伸びひずみ差との差分である伸びひずみ誤差を算出し、当該伸びひずみ誤差の2乗の積算値が最小値となる波高さを求めて波形状プロフィールを決定する第6ステップと、弾性の座屈固有ひずみ差と前記伸びひずみ誤差を足し合わせて、座屈後の金属板に内在する弾性ひずみ差を算出する第7ステップと、前記第7ステップで算出された前記弾性ひずみ差を用いて、当該弾性ひずみ差に対応する基準化伸びひずみ差を算出する第8ステップと、前記第2ステップで設定された基準化伸びひずみ差と、前記第8ステップで算出された基準化伸びひずみ差との誤差を算出し、当該誤差の2乗を所定の閾値と比較する第9ステップと、前記第9ステップで前記誤差の2乗が所定の閾値より大きい場合、前記第2ステップで設定された基準化伸びひずみ差を、前記誤差に緩和係数をかけた値で補正する第10ステップと、を有し、前記第9ステップにおける前記誤差の2乗が所定の閾値以下になるまで、前記第2ステップから前記第10ステップを繰り返し行うことを特徴としている。 The first metal plate shape prediction method (algorithm) is the first step of setting the plastic elongation strain difference, and in the first calculation of the repeated calculation, the plastic elongation strain difference is normalized. Converted to the difference in elongation strain, in the second and subsequent calculations of the repeated calculation, the second step using the normalized elongation strain difference calculated in the tenth step below, and the buckling based on the normalized elongation strain difference A third step of performing an analysis and calculating a buckling inherent strain difference, a wave pitch, and a standardized shape profile of the metal plate, which serve as criteria for determining the occurrence of buckling in the metal plate; or a fourth step for determining whether it is the second or later calculation, and when it is determined that the fourth step is the first calculation of the repeated calculation, the plastic elongation strain difference A fifth step of determining whether or not buckling has occurred by comparing the buckling inherent strain difference with the If it is determined in the fifth step that the plastic elongation strain difference is greater than the buckling inherent strain difference and buckling occurs, the plastic elongation strain difference is determined as buckling shape conversion elongation strain difference, which is the difference in the buckling intrinsic strain difference and is the component that converts to the shape of the metal plate, and the geometric shape elongation strain that appears in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation The elongation strain error, which is the difference between the difference and the buckling shape conversion elongation strain difference, is calculated, and the wave height at which the integrated value of the square of the elongation strain error is the minimum value is obtained to determine the wave shape profile. 6 step, a seventh step of calculating the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling by adding the elastic buckling inherent strain difference and the elongation strain error, and the calculated in the seventh step Using the elastic strain difference, the eighth step of calculating the normalized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference, the normalized elongation strain difference set in the second step, and the eighth step calculated A ninth step of calculating the error from the standardized elongation strain difference and comparing the square of the error with a predetermined threshold, and if the square of the error is greater than the predetermined threshold in the ninth step, the second and a tenth step of correcting the normalized elongation strain difference set in the step with a value obtained by multiplying the error by a relaxation coefficient, and the square of the error in the ninth step is less than or equal to a predetermined threshold. until the second step It is characterized by repeatedly performing the tenth step from the top.

2つ目の金属板の形状予測方法(アルゴリズム)は、前記塑性伸びひずみ差を設定する第1ステップと、繰り返し計算の回数を設定する第2ステップと、繰り返し計算の1回目の計算においては、前記塑性伸びひずみ差を基準化された基準化伸びひずみ差に変換し、前記繰り返し計算の2回目以降の計算においては、下記第10ステップで補正された基準化伸びひずみ差を用いる第3ステップと、前記基準化伸びひずみ差に基づいて座屈解析を行い、金属板の座屈発生の判定基準となる座屈固有ひずみ差と、波ピッチと、金属板の基準化された形状プロフィールとを算出する第4ステップと、前記繰り返し計算の1回目の計算であるか、又は2回目以降の計算であるかの判定を行う第5ステップと、前記第5ステップで前記繰り返し計算の1回目の計算であると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差を比較して、座屈の発生の有無を判定する第6ステップと、前記第6ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差を、前記座屈固有ひずみ差と、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差の差分であって金属板の形状に変換する成分である座屈形状変換伸びひずみ差と、に分離し、前記座屈形状変換伸びひずみ差をM-1分割して、M-1分割座屈形状変換伸びひずみ差を算出し、前記繰り返し計算の1回目の前記座屈固有ひずみ差を初期座屈固有ひずみ差と読み替える第7ステップと、前記第5ステップで前記繰り返し計算の2回目以降の計算であると判定された場合、又は前記第6ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記M-1分割座屈形状変換伸びひずみ差と前記初期座屈固有ひずみ差を用いて、前記座屈形状変換伸びひずみ差を補正し、面外変形後の金属板の形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差と、前記補正された座屈形状変換伸びひずみ差との差分である伸びひずみ誤差を算出し、当該伸びひずみ誤差の2乗の積算値が最小値となる波高さを求めて波形状プロフィールを決定する第8ステップと、前記座屈固有ひずみ差を弾性ひずみ分布に置き換え前記伸びひずみ誤差を足し合わせて、座屈後の金属板に内在する弾性ひずみ差を算出する第9ステップと、前記第9ステップで算出された前記弾性ひずみ差を用いて、当該弾性ひずみ差に対応する基準化伸びひずみ差を算出する第10ステップと、を有し、前記第2ステップから前記第10ステップを、前記第2ステップで設定した前記繰り返し計算の回数行うことを特徴としている。 The second metal plate shape prediction method (algorithm) includes the first step of setting the plastic elongation strain difference, the second step of setting the number of repeated calculations, and the first calculation of the repeated calculations, A third step that converts the plastic elongation strain difference into a standardized elongation strain difference, and uses the standardized elongation strain difference corrected in the following tenth step in the second and subsequent calculations of the repeated calculation; , buckling analysis is performed based on the normalized elongation strain difference, and the buckling inherent strain difference, the wave pitch, and the normalized shape profile of the metal plate, which are the criteria for determining the occurrence of buckling in the metal plate, are calculated. a fourth step of determining whether it is the first calculation of the repeated calculation or the second or subsequent calculation; and in the fifth step, in the first calculation of the repeated calculation If it is determined that there is, a sixth step for determining whether or not buckling occurs by comparing the plastic elongation strain difference and the buckling inherent strain difference, and in the sixth step, the plastic elongation strain difference is the above When it is determined that buckling occurs larger than the inherent buckling strain difference, the plastic elongation strain difference is the inherent buckling strain difference and the difference between the plastic elongation strain difference and the inherent buckling strain difference, which is the metal The buckling shape conversion elongation strain difference, which is a component that converts to the shape of the plate, is separated into M-1 division of the buckling shape conversion elongation strain difference, and the M-1 divided buckling shape conversion elongation strain difference is and a seventh step of replacing the first buckling inherent strain difference of the repeated calculation with the initial buckling inherent strain difference, and the fifth step determined to be the second and subsequent calculations of the repeated calculation. case, or when it is determined in the sixth step that buckling occurs when the plastic elongation strain difference is greater than the buckling inherent strain difference, the M-1 split buckling shape transformation elongation strain difference and the initial buckling inherent strain difference Using the strain difference, the buckling shape transformation elongation strain difference is corrected, the geometric shape extension strain difference that appears in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation, and the corrected buckling shape transformation elongation strain difference An eighth step of calculating the elongation strain error, which is the difference between the elongation strain errors, determining the wave height at which the integrated value of the squares of the elongation strain errors is the minimum value, and determining the wave shape profile; A ninth step of calculating the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling by replacing the strain distribution and adding the elongation strain error, and using the elastic strain difference calculated in the ninth step, elastic strain and a tenth step of calculating a normalized elongation strain difference corresponding to the difference, and performing the number of repetition calculations set in the second step from the second step to the tenth step. there is

3つ目の金属板の形状予測方法(アルゴリズム)は、前記塑性伸びひずみ差を設定する第1ステップと、繰り返し計算の回数を設定する第2ステップと、前記塑性伸びひずみ差をM分割し、繰り返し計算の回数に応じた塑性伸びひずみ差を算出する第3ステップと、繰り返し計算の1回目の計算において、又は下記第7ステップで前記塑性伸びひずみ差が座屈固有ひずみ差以下であった場合においては、前記塑性伸びひずみ差を基準化された基準化伸びひずみ差に変換し、前記繰り返し計算の2回目以降で且つ下記第7ステップで座屈が発生すると判定された場合においては、下記第11ステップで算出された基準化伸びひずみ差を用いる第4ステップと、前記基準化伸びひずみ差に基づいて座屈解析を行い、金属板の座屈発生の判定基準となる座屈固有ひずみ差と、波ピッチと、金属板の基準化された形状プロフィールとを算出する第5ステップと、前記繰り返し計算の1回前の下記第7ステップで座屈が発生したかどうかの判定を行う第6ステップと、前記第6ステップで座屈無しと判定された場合、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差を比較して、座屈の発生の有無を判定する第7ステップと、前記第7ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差以下で座屈が発生しないと判定された場合、前記繰り返し計算の回数を確認し、当該回数が最終回でない場合、前記第2ステップに戻る第8ステップと、前記第6ステップで座屈有りと判定された場合、又は前記第7ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差を、前記座屈固有ひずみ差と、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差の差分であって金属板の形状に変換する成分である座屈形状変換伸びひずみ差と、に分離し、面外変形後の金属板の形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差と、前記座屈形状変換伸びひずみ差との差分である伸びひずみ誤差を算出し、当該伸びひずみ誤差の2乗の積算値が最小値となる波高さを求めて波形状プロフィールを決定する第9ステップと、前記座屈固有ひずみ差を弾性ひずみ分布に置き換え前記伸びひずみ誤差を足し合わせて、座屈後の金属板に内在する弾性ひずみ差を算出する第10ステップと、前記第10ステップで算出された前記弾性ひずみ差を用いて、当該弾性ひずみ差に対応する基準化伸びひずみ差を算出する第11ステップと、を有し、前記第2ステップから前記第11ステップを、前記第2ステップで設定した前記繰り返し計算の回数行うことを特徴としている。 A third metal plate shape prediction method (algorithm) includes a first step of setting the plastic elongation strain difference, a second step of setting the number of repetition calculations, and dividing the plastic elongation strain difference into M, In the third step of calculating the plastic elongation strain difference according to the number of iterative calculations, and in the first calculation of the iterative calculation, or in the seventh step below, when the plastic elongation strain difference is less than the buckling intrinsic strain difference In, the plastic elongation strain difference is converted into a normalized normalized elongation strain difference, and if it is determined that buckling occurs after the second time of the repeated calculation and in the seventh step below, A fourth step using the normalized elongation strain difference calculated in 11 steps, and a buckling intrinsic strain difference that serves as a criterion for the occurrence of buckling in the metal plate by performing buckling analysis based on the normalized elongation strain difference. , a fifth step of calculating the wave pitch and the normalized shape profile of the metal plate, and a sixth step of determining whether or not buckling has occurred in the following seventh step, which is one time before the iterative calculation. And, when it is determined that there is no buckling in the sixth step, the seventh step of comparing the plastic elongation strain difference and the buckling intrinsic strain difference to determine whether or not buckling occurs; If it is determined in the step that the plastic elongation strain difference is equal to or less than the buckling intrinsic strain difference and buckling does not occur, the number of times of the iterative calculation is confirmed, and if the number is not the final time, the process returns to the second step. If it is determined that buckling occurs in the eighth step and the sixth step, or if it is determined in the seventh step that the plastic elongation strain difference is greater than the inherent buckling strain difference and buckling occurs, The plastic elongation strain difference is the inherent buckling strain difference, and the difference between the plastic elongation strain difference and the buckling inherent strain difference is the difference between the plastic elongation strain difference and the buckling shape conversion elongation strain difference, which is a component that converts the shape of the metal plate. Separated into 2 A ninth step of determining the wave height at which the integrated value of the power is the minimum value to determine the wave shape profile, replacing the inherent buckling strain difference with the elastic strain distribution and adding the elongation strain error, Using the tenth step of calculating the elastic strain difference inherent in the metal plate and the elastic strain difference calculated in the tenth step, the normalized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference is calculated. and an eleventh step of calculating the number of iterations set in the second step.

前記金属板の形状予測方法において、前記座屈固有ひずみ差に対応した、金属板の長手方向残留応力の幅方向分布を、冷却前及び冷却後の幅方向温度分布に基づく熱応力分布としてよい。 In the metal plate shape prediction method, the widthwise distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate corresponding to the inherent buckling strain difference may be the thermal stress distribution based on the widthwise temperature distribution before and after cooling.

前記金属板の形状予測方法において、前記座屈固有ひずみ差に対応した、金属板の長手方向残留応力の幅方向分布を、少なくとも圧延又は矯正時に付与される残留応力分布としてもよい。 In the method for predicting the shape of a metal plate, the widthwise distribution of residual stress in the longitudinal direction of the metal plate corresponding to the inherent buckling strain difference may be used as the residual stress distribution imparted at least during rolling or straightening.

前記金属板の形状予測方法において、冷却前の金属板の形状或いは冷却後の金属板の形状を測定し、形状が平坦になったと仮定した場合に得られる伸びひずみ差を、前記塑性伸びひずみ差に重ね合わせてもよい。 In the metal plate shape prediction method, the shape of the metal plate before cooling or the shape of the metal plate after cooling is measured, and the elongation strain difference obtained when it is assumed that the shape has become flat is the plastic elongation strain difference. may be superimposed on

別な観点による本発明は、前記金属板の形状予測方法によって精整工程での形状矯正を実施するかどうかの可否判定を行い、座屈しないように冷却前及び冷却後の幅方向温度分布を制御することにより、平坦な板を製造することを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, the metal plate shape prediction method is used to determine whether or not shape correction is to be performed in the refining process, and the temperature distribution in the width direction before and after cooling is determined so as not to cause buckling. It is characterized by manufacturing a flat plate by controlling.

前記金属板の製造方法において、精整工程での形状矯正を実施するかどうかの判定として、予測した急峻度で判定してもよい。 In the method for manufacturing a metal plate, the predicted steepness may be used to determine whether or not shape correction is to be performed in the refining process.

本発明によれば、座屈後の形状変形によって再配分される弾性ひずみ差を算出し、当該弾性ひずみ差を用いて再計算(理論座屈モデルを用いた固有値解析計算)を行っているので、金属板の形状を精度よく予測することができる。その結果、精整工程に必要な金属板の分離を精度良く実施することができる。また、この金属板の形状予測結果を用いることで、金属板を平坦に製造することも可能となる。 According to the present invention, the elastic strain difference redistributed by the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation (eigenvalue analysis calculation using the theoretical buckling model) is performed using the elastic strain difference. , the shape of the metal plate can be predicted with high accuracy. As a result, the separation of the metal plates necessary for the finishing process can be carried out with high precision. Moreover, by using the shape prediction result of this metal plate, it is also possible to manufacture a flat metal plate.

対象となる波形状を説明した図である。It is a figure explaining the wave shape used as object. 従来の形状予測方法を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing a conventional shape prediction method; 従来の形状予測方法とFEMを用いた場合の金属板の形状予測結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape prediction result of the metal plate at the time of using the conventional shape prediction method and FEM. 従来の形状予測方法とFEMを用いた場合の金属板の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the metal plate at the time of using the conventional shape prediction method and FEM. 第1の実施形態にかかる形状予測方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a shape prediction method according to the first embodiment; 第1の実施形態にかかる形状予測方法を模式的に示す説明図である。It is an explanatory view showing typically a shape prediction method concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態にかかる形状予測方法を用いた場合の金属板の形状予測結果を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a shape prediction result of a metal plate when using the shape prediction method according to the first embodiment; 第1の実施形態にかかる形状予測方法を用いた場合の金属板の形状予測結果を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a shape prediction result of a metal plate when using the shape prediction method according to the first embodiment; 第2の実施形態にかかる形状予測方法を示すフローチャートである。8 is a flow chart showing a shape prediction method according to the second embodiment; 第2の実施形態にかかる形状予測方法を用いた場合の金属板の形状予測結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape prediction result of a metal plate at the time of using the shape prediction method concerning 2nd Embodiment. 第2の実施形態にかかる形状予測方法を用いた場合の金属板の形状予測結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape prediction result of a metal plate at the time of using the shape prediction method concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかる形状予測方法を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing a shape prediction method according to the third embodiment;

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are given the same reference numerals to omit redundant description.

先ず、対象とする波形状について図1を用いて説明する。X軸は周期的な波が生じる長手方向、Y軸は板幅方向、Z軸は板厚あるいは波高さ方向とし、図1に示す波は代表的な耳波を示す。なお、中波や、耳波と中波の中間位置に生じるクォータ波に代表される波の周期的な座屈(図ではX方向)波も対象となる。波の大きさとして用いられる急峻度或いは平坦度の定義は、金属板の幅方向エッジ部の波片振幅高さHを波ピッチP(周期P)で割り、100倍して、パーセント表示で表す。また、この波形状を波片振幅高さHで示している位置でY-Z断面で切り出した幅方向位置毎形状プロフィール(波形状プロフィール)と称し、後に述べる座屈解析では求められる形状プロフィールは高さの次元が無い0~1の基準化プロフィールである。そして、本実施形態では、かかる基準化プロフィールに波片振幅高さHを乗じた波形状プロフィール分布h(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)を予測する。 First, the target waveform will be described with reference to FIG. The X axis is the longitudinal direction in which periodic waves are generated, the Y axis is the plate width direction, and the Z axis is the plate thickness or wave height direction, and the waves shown in FIG. 1 show typical ear waves. Periodic buckling (in the figure, X direction) waves of waves typified by medium waves and quarter waves occurring at an intermediate position between ear waves and medium waves are also targets. The definition of the steepness or flatness used as the magnitude of the wave is divided by the wave pitch P (period P) of the wave piece amplitude height H at the edge portion in the width direction of the metal plate, multiplied by 100, and expressed in percent. . In addition, this wave shape is called a shape profile (wave shape profile) for each width direction position cut out in the YZ cross section at the position indicated by the wave piece amplitude height H, and the shape profile obtained in the buckling analysis described later is It is a 0-1 scaled profile with no height dimension. Then, in this embodiment, a waveform profile distribution h(x, y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) obtained by multiplying the standardized profile by the wave leaf amplitude height H is predicted.

<従来の形状予測方法>
上述したように本発明は、特許文献3にかかる発明をさらに発展させたものである。そこで、本実施形態にかかる形状予測方法を説明するに先だって、特許文献3に開示された従来の形状予測方法について説明する。図2は、従来の形状予測方法を示すフローチャートである。
<Conventional shape prediction method>
As described above, the present invention is a further development of the invention disclosed in Patent Document 3. Therefore, prior to describing the shape prediction method according to the present embodiment, the conventional shape prediction method disclosed in Patent Document 3 will be described. FIG. 2 is a flow chart showing a conventional shape prediction method.

(ステップX1)
ステップX1では、板幅方向(y方向)に所定の幅でN分割された任意の位置yでの評価対象の金属板の塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を設定する。塑性伸びひずみ差Δεpl(y)は、圧延された金属板が座屈する場合(鋼板に面外変形が発生する場合)に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみ(以下、「伸びひずみ」という。)の幅方向の差分である。以下の説明において、伸びひずみと伸びひずみ差の定義は、これと同様である。
(Step X1)
In step X1, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated at arbitrary positions y divided by a predetermined width in the plate width direction (y direction) is set. The plastic elongation strain difference Δε pl (y) is the strain that extends in the longitudinal direction of the metal plate during rolling (hereinafter, “elongation strain” ) is the difference in the width direction. In the following description, the definitions of elongation strain and elongation strain difference are the same.

(ステップX2)
ステップX2では、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を最大値1とする、0(ゼロ)から1までの値に基準化した伸びひずみ差Δεnormal(y)に変換する。
(Step X2)
At step X2, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is converted into an elongation strain difference Δε normal (y) normalized to a value from 0 (zero) to 1 with a maximum value of 1.

(ステップX3)
ステップX3では、理論座屈モデルを用いて固有値解析計算を行う。この理論座屈モデルは、特許文献3に開示されたモデルである。すなわち、理論座屈モデルとは、非特許文献1に示される三角形の残留応力分布で定式化されたモデルをベースにして作成された波形状座屈方程式により、座屈解析を実行するモデルである。そして、理論座屈モデルでは、基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)、金属板の板厚t、金属板の板幅B、金属板に作用する張力Utを入力すれば、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)に相似形となっている座屈固有ひずみ差Δεcr(y)(座屈発生のクライテリア)、座屈によって発生する波ピッチP、座屈時の幅方向断面において0~1で基準化された高さプロフィールW(y)が出力される。なお、特許文献3に開示されたモデルでは、残留応力分布を入力して座屈応力分布にしているが、ここでは、応力に変えて伸びひずみを用いている。
(Step X3)
At step X3, eigenvalue analysis calculation is performed using the theoretical buckling model. This theoretical buckling model is the model disclosed in Patent Document 3. That is, the theoretical buckling model is a model for executing buckling analysis using a wavy buckling equation created based on a model formulated with a triangular residual stress distribution shown in Non-Patent Document 1. . Then, in the theoretical buckling model, if the normalized elongation strain difference Δε normal (y), the metal plate thickness t, the metal plate width B, and the tension Ut acting on the metal plate are input, the plastic elongation strain difference Δε The buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criteria for buckling occurrence), which has a similar shape to pl (y), the wave pitch P generated by buckling, and the cross section in the width direction at the time of buckling, from 0 to 1 A scaled height profile W(y) is output. In the model disclosed in Patent Document 3, the residual stress distribution is input to obtain the buckling stress distribution.

ここで、本来、金属板に働く長手方向応力は板幅方向に積分すると0(ゼロ)となる残留応力成分と張力(ユニットテンション)成分が重なる。しかし、座屈モデルでは張力成分は別途与えるので、ここでは板幅方向に積分すると0、すなわち残留応力成分は板幅方向の積分値、あるいは板幅方向の平均を取ると0となるとして、下記式(1)により残留応力σres(y)の分布と塑性伸びひずみ差Δεpl(y)の分布の換算を行っている。
Δεpl(y)=-(σres(y)/E-Max(σres(y))/E) ・・・(1)
Here, originally, the longitudinal stress acting on the metal plate overlaps the residual stress component and the tension (unit tension) component that become 0 (zero) when integrated in the plate width direction. However, since the tension component is given separately in the buckling model, it is assumed that the integral in the width direction is 0, that is, the residual stress component is 0 when integrated in the width direction or averaged in the width direction. The distribution of the residual stress σ res (y) and the distribution of the plastic elongation strain difference Δε pl (y) are converted by the equation (1).
Δε pl (y)=−(σ res (y)/E−Max(σ res (y))/E) (1)

(ステップX4)
ステップX4では、座屈の発生の有無を判定する。塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と座屈固有ひずみ差Δεcr(y)を比較し、Δεpl(y)がΔεcr(y)より大きければ、金属板が座屈すると判定して、ステップX5に進む。ちなみに座屈固有ひずみ差Δεcr(y)は塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と相似の関係を持つので幅方向位置yのどこで判定しても良いが、ここではそれぞれの最大値で比較している。一方、Δεpl(y)がΔεcr(y)以下であれば、金属板が座屈せず平坦であると判定して、ステップX6に進む。
(Step X4)
At step X4, it is determined whether or not buckling occurs. The plastic elongation strain difference Δε pl (y) and the buckling inherent strain difference Δε cr (y) are compared, and if Δε pl (y) is larger than Δε cr (y), it is determined that the metal plate buckles, and step Proceed to X5. Incidentally, the inherent buckling strain difference Δε cr (y) has a similar relationship with the plastic elongation strain difference Δε pl (y), so it can be judged at any position y in the width direction, but here the maximum values of each are used for comparison. ing. On the other hand, if Δε pl (y) is equal to or less than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is flat without buckling, and the process proceeds to step X6.

(ステップX5)
ステップX5では、形状予測モデルを用いて金属板の形状を予測する。形状予測モデルでは、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を、座屈後の形状変形に変換する成分(座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y))と、座屈後も金属板に残留する成分(座屈固有ひずみ差Δεcr(y))とに分離した後、座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)に基づいてステップX3で算出された波ピッチPは変化しないと仮定し、基準化高さプロフィールW(y)に波片振幅高さHを掛けた波高さ分布h(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)から幾何学的な伸びひずみ差分布との誤差が小さくなるように波片振幅高さHを決定することで金属板の形状を予測する。この形状予測モデルは、特許文献3に開示されたモデルと同様のモデルである。但し、特許文献3に開示されたモデルでは応力を用いて形状を予測するが、ここでは応力に代えて伸びひずみ差を用いている。
(Step X5)
At step X5, the shape of the metal plate is predicted using the shape prediction model. In the shape prediction model, the component that converts the plastic elongation strain difference Δε pl (y) into shape deformation after buckling (buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y)) and the component that remains in the metal plate even after buckling After separating into a component (buckling intrinsic strain difference Δε cr (y)), it is assumed that the wave pitch P calculated in step X3 based on the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) does not change. , the geometric elongation strain The shape of the metal plate is predicted by determining the wave leaf amplitude height H so that the error with the difference distribution becomes small. This shape prediction model is similar to the model disclosed in Patent Document 3. However, in the model disclosed in Patent Document 3, stress is used to predict the shape, but here, instead of stress, an elongation strain difference is used.

以上のとおり、ステップX5において金属板の形状(波片振幅高さH)が出力され、又はステップX6において金属板が平坦であることが出力されて、形状予測は終了する。 As described above, the shape of the metal plate (corrugation amplitude height H) is output at step X5, or the fact that the metal plate is flat is output at step X6, and the shape prediction ends.

<従来の形状予測方法の検証>
従来の方法では、以上のように金属板の形状(波高さ幅分布h(y))を予測している。本発明者らは、この従来の形状予測方法を用いて予測される形状について、有限要素法(FEM)による解析結果と比較して検証した。
<Verification of conventional shape prediction method>
In the conventional method, the shape of the metal plate (wave height width distribution h(y)) is predicted as described above. The inventors verified the shape predicted using this conventional shape prediction method by comparing it with the analysis result by the finite element method (FEM).

図3及び図4は、同一金属板条件で且つ同一塑性伸びひずみ差での従来の形状予測方法とFEMを用いた場合の金属板の形状を示す説明図である。なお、図3は板幅センター部の長手方向変位における板厚方向変位、すなわち波高さ方向変位を示し、図4は図3のA断面の波高さプロフィールを拡大して示すものである。 3 and 4 are explanatory diagrams showing the shape of the metal plate when using the conventional shape prediction method and FEM under the same metal plate conditions and the same plastic elongation strain difference. FIG. 3 shows the displacement in the thickness direction in the longitudinal displacement of the width center portion, ie, the displacement in the wave height direction, and FIG. 4 is an enlarged view of the wave height profile of section A in FIG.

図3を参照すると、従来の形状予測方法とFEMを比較して、座屈後の波ピッチはほぼ同じである。一方、図4を参照すると、従来の形状予測方法とFEMを比較して、幅方向センター部の波高さ変位はほぼ同じであるが、図4中点線で囲った範囲の波高さ変位が異なり、形状プロフィールに誤差が生じることが分かった。 Referring to FIG. 3, comparing the conventional shape prediction method and FEM, the wave pitch after buckling is almost the same. On the other hand, referring to FIG. 4, comparing the conventional shape prediction method and FEM, the wave height displacement in the width direction center part is almost the same, but the wave height displacement in the range surrounded by the dotted line in FIG. 4 is different. It was found that there was an error in the shape profile.

本発明者らは鋭意検討を行い、この形状プロフィールの誤差の要因として、従来の形状予測方法では、ステップX3の座屈固有解析で算出される形状プロフィールがそのまま座屈後も形状プロフィールを維持すると仮定している点にあることを見出した。そして、座屈固有値解析では評価対象の塑性伸びひずみ差で計算するのではなく、座屈後に生じた座屈波の発生によって金属板に再配分された座屈後も金属板に残留応力として内在する弾性ひずみ差で再計算(理論座屈モデルを用いた固有値解析計算)を行うことで、金属板の形状を適切に予測できることを想到した。以下の説明においては、上記知見に基づいて、本実施形態にかかる金属板の形状予測方法について説明する。 The inventors of the present invention conducted extensive studies and found that the cause of this error in the shape profile was that, in the conventional shape prediction method, the shape profile calculated by the buckling peculiar analysis in step X3 maintains the shape profile even after buckling. I found out what I was assuming. In the buckling eigenvalue analysis, instead of calculating the plastic elongation strain difference of the evaluation target, the residual stress redistributed in the metal plate due to the buckling wave generated after buckling is inherent in the metal plate after buckling. By recalculating (eigenvalue analysis calculation using a theoretical buckling model) with the elastic strain difference, we thought that the shape of the metal plate could be predicted appropriately. In the following description, a metal plate shape prediction method according to the present embodiment will be described based on the above knowledge.

<第1の実施形態にかかる形状予測方法>
第1の実施形態にかかる金属板の形状予測方法について説明する。図5は、第1の実施形態にかかる形状予測方法を示すフローチャートである。図6は、第1の実施形態にかかる形状予測方法を模式的に示す説明図である。なお、第1の実施形態では、後述するステップA2~A10を繰り返し、収束計算を行う。
<Shape Prediction Method According to First Embodiment>
A metal plate shape prediction method according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a flow chart showing a shape prediction method according to the first embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the shape prediction method according to the first embodiment. In the first embodiment, steps A2 to A10, which will be described later, are repeated to perform convergence calculation.

(ステップA1)
ステップA1では、図6(a)に示すように、評価対象の金属板の塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を設定する。このステップA1は上記ステップX1と同様である。
(Step A1)
In step A1, as shown in FIG. 6A, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated is set. This step A1 is the same as the above step X1.

(ステップA2)
ステップA2では、繰り返し計算の1回目の計算において、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を基準化の0~1の基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)に変換する。繰り返し計算の2回目以降の計算では、後述するステップA10で補正された基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)を次以降のステップでの基準化伸びひずみ差とする。このステップA2は繰り返し計算が無い場合は上記ステップX2と同様である。
(Step A2)
In step A2, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is converted into a normalized elongation strain difference Δε normal (y) of 0 to 1 in the first iterative calculation. In the second and subsequent repeated calculations, the normalized elongation strain difference Δε normal (y) corrected in step A10 described later is used as the normalized elongation strain difference in the subsequent steps. This step A2 is the same as step X2 when there is no repeated calculation.

(ステップA3)
ステップA3では、理論座屈モデルを用いて固有値解析計算を行う。このステップA3は上記ステップX3と同様であり、基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)、金属板の板厚t、金属板の板幅B、金属板に作用する張力Utを入力すれば、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)に相似形となっている座屈固有ひずみ差Δεcr(y)(座屈発生のクライテリア)、波ピッチP、座屈時の幅方向断面において0~1に基準化高さプロフィール(形状プロフィール)W(y)が出力される。なお、繰り返し計算の2回目以降の計算の場合、座屈固有ひずみ差Δεcr(y)は、後述のステップA7において伸びひずみ誤差Δεer(y)で修正されるので、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と相似形にはならない。
(Step A3)
In step A3, eigenvalue analysis calculation is performed using the theoretical buckling model. This step A3 is the same as step X3 above. Buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criteria for occurrence of buckling), which has a similar shape to the elongation strain difference Δε pl (y), wave pitch P, cross section in the width direction at the time of buckling is based on 0 to 1 A height profile (shape profile) W(y) is output. In addition, in the case of the second and subsequent iterative calculations, the inherent buckling strain difference Δε cr (y) is corrected by the elongation strain error Δε er (y) in step A7 described later, so the plastic elongation strain difference Δε pl It is not similar to (y).

(ステップA4)
ステップA4では、繰り返し計算の1回目の計算であるか、あるいは2回目以降の計算であるかの判定を行う。そして、1回目の計算の場合、後述するステップA5に進み、2回目以降の計算の場合、後述するステップA6に進む。ステップA5では座屈の発生有無が判定されるが、2回目以降の計算の場合、金属板が座屈すると判定されているので、ステップA5を省略することができる。
(Step A4)
At step A4, it is determined whether it is the first calculation of the repeated calculations or the second and subsequent calculations. Then, in the case of the first calculation, the process proceeds to step A5, which will be described later, and in the case of the second and subsequent calculations, the process proceeds to step A6, which will be described later. In step A5, it is determined whether or not buckling occurs. However, in the case of the second and subsequent calculations, since it is determined that the metal plate will buckle, step A5 can be omitted.

(ステップA5)
ステップA5では、座屈の発生の有無を判定する。このステップA5は上記ステップX4と同様であり、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と座屈固有ひずみ差Δεcr(y)を比較する。そして、Δεpl(y)がΔεcr(y)より大きければ、金属板が座屈すると判定して、ステップA6に進む。ちなみに従来方法と同様に座屈固有ひずみ差Δεcr(y)は塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と相似の関係を持つので幅方向位置yのどこで判定しても良いが、ここではそれぞれの最大値で比較している。一方、Δεpl(y)がΔεcr(y)以下であれば、金属板が座屈せず平坦であると判定して、ステップA11に進む。
(Step A5)
At step A5, it is determined whether or not buckling occurs. This step A5 is the same as the above step X4, and compares the plastic elongation strain difference Δε pl (y) and the buckling intrinsic strain difference Δε cr (y). Then, if Δε pl (y) is greater than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is buckled, and the process proceeds to step A6. By the way, as in the conventional method, the inherent buckling strain difference Δε cr (y) has a similar relationship with the plastic elongation strain difference Δε pl (y), so it may be determined at any position y in the width direction, but here, each The maximum value is used for comparison. On the other hand, if Δε pl (y) is equal to or less than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is flat without buckling, and the process proceeds to step A11.

(ステップA11)
ステップA11では、ステップX6と同様に、金属板が平坦であることが出力されて、形状予測は終了する。なお、金属板が平坦の場合、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)は弾性ひずみ差Δεel(y)として金属板に残留し、すなわち下記式(2)により、座屈せずに金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel(y)が算出される。さらに下記式(3)により、この式(3)で算出される弾性ひずみ差Δεel(y)にヤング率Eをかけて、金属板に内在する残留応力σres(y)も算出される。Nは幅方向を等分割した節点数を表す。以後、Nは節点数とする。
Δεel(y)=-(Δεpl(y)-(ΣΔεpl(y))/N) ・・・(2)
σres(y)=E×Δεel(y) ・・・(3)
(Step A11)
At step A11, similarly to step X6, it is output that the metal plate is flat, and the shape prediction ends. When the metal plate is flat, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) remains in the metal plate as the elastic strain difference Δε el (y). An elastic strain difference Δε el (y) is calculated. Furthermore, by the following equation (3), the residual stress σ res (y) inherent in the metal plate is also calculated by multiplying the elastic strain difference Δε el (y) calculated by this equation (3) by the Young's modulus E. N represents the number of nodes equally divided in the width direction. Hereinafter, N is the number of nodes.
Δε el (y)=−(Δε pl (y)−(ΣΔε pl (y))/N) (2)
σres (y)=E× Δεel (y) (3)

上述したように、本来、金属板に働く長手方向応力は板幅方向に積分すると0となる残留応力成分と張力(ユニットテンション)成分が重なる。しかし、座屈モデルでは張力成分は別途与えるので、ここでは板幅方向に積分すると0、すなわち残留応力成分は板幅方向の積分値、あるいは板幅方向の平均を取ると0となるとして、上記式(1)により残留応力分布と塑性伸びひずみ差Δεpl(y)の分布の換算を行っている。 As described above, originally, the longitudinal stress acting on the metal plate overlaps the residual stress component and the tension (unit tension) component that become 0 when integrated in the plate width direction. However, since the tension component is given separately in the buckling model, it is assumed that integration in the strip width direction is 0, that is, the residual stress component is 0 when integrated in the strip width direction or averaged in the strip width direction. The residual stress distribution and the distribution of the plastic elongation strain difference Δε pl (y) are converted by the equation (1).

(ステップA6)
ステップA6では、形状予測モデルを用いて金属板の形状を予測する。このステップA6は上記ステップX5と同様であり、先ず、図6(b)に示すように、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を、座屈後の形状変形に変換する成分(座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y))と、座屈後も金属板に残留して内在する成分(座屈固有ひずみ差Δεcr(y))とに分離する。そして、下記式(4)により、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)から座屈固有ひずみ差Δεcr(y)を引き算し、座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)を算出する。
Δεts(y)=Δεpl(y)-Δεcr(y) ・・・(4)
(Step A6)
At step A6, the shape of the metal plate is predicted using the shape prediction model. This step A6 is the same as the above step X5 . First, as shown in FIG. 6(b), the component (buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y)) and a component remaining in the metal plate after buckling (specific buckling strain difference Δε cr (y)). Then, the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) is calculated by subtracting the buckling intrinsic strain difference Δε cr (y) from the plastic elongation strain difference Δε pl (y) using the following equation (4).
Δε ts (y)=Δε pl (y)−Δε cr (y) (4)

次に、上記式(4)より算出された座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)に対して、ステップA3で算出された波ピッチPは変化しないと仮定し、基準化高さプロフィールW(y)に波片振幅高さHを掛けた波高さ幅分布h(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)を座屈後の金属板の形状として予測する。ここで、座屈後の波形状の急峻度λ(y)は、幅方向位置y毎に波片振幅高さH、基準化高さプロフィールW(y)、波ピッチPで表され、すなわち面外変形して形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差Δεgs(y)を用いて下記式(5)で表される。しかし一般的に圧延操業では波の大きさを表す際は片振幅波の最大振幅Hの2倍の両振幅として(5’)のように表すことが多い。また、この式(5)を幾何学的形状伸びひずみ差Δεgs(y)で整理すると式(6)となる。
λ(y)=2×H×W(y)/P=(2/π)√Δεgs(y) ・・・(5)
λ=2×H/P ・・・・・・・(5’)
Δεgs(P、H、W(y))=(π/2×W(y)×2×H/P) ・・・(6)
Next, assuming that the wave pitch P calculated in step A3 does not change with respect to the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) calculated from the above equation (4), the normalized height profile W Wave height width distribution h(x, y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) obtained by multiplying (y) by wave leaf amplitude height H is predicted as the shape of the metal plate after buckling. Here, the steepness λ(y) of the wave shape after buckling is represented by the wave leaf amplitude height H, the standardized height profile W(y), and the wave pitch P for each width direction position y. It is represented by the following formula (5) using the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y) that appears in the shape due to external deformation. However, in general, when expressing the magnitude of the wave in rolling operations, it is often expressed as (5') as double amplitude of the maximum amplitude H of the single amplitude wave. Further, if this formula (5) is rearranged by the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y), the formula (6) is obtained.
λ(y)=2×H×W(y)/P=(2/π)√Δε gs (y) (5)
λ=2×H/P (5′)
Δε gs (P, H, W(y))=(π/2×W(y)×2×H/P) 2 (6)

基準化高さプロフィールW(y)の値は0~1として基準化されたプロフィールであるため、片振幅波の最大振幅Hを仮定すれば幾何学的形状伸びひずみ差Δεgs(P、H、W(y))が算出できる。そこで座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)とほぼ同じであると考えると、図6(c)に示すように波形状に変換されない伸びひずみ差Δεer(y)(以下、「伸びひずみ誤差Δεer(y)」という。)は下記式(7)で表される。そして、例えば最小二乗法を用いて、下記式(8)で表される伸びひずみ誤差Δεer(y)の2乗の積算値が最小値となる片振幅波の波片振幅Hを決定することでh(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)を座屈後の金属板の形状として予測する。
Δεer(y)=Δεgs(P、H、W(y))-Δεts(y) ・・・(7)
Min[Σ(Δεer(y))] ・・・(8)
Since the value of the normalized height profile W(y) is a profile normalized from 0 to 1, if the maximum amplitude H of the single amplitude wave is assumed, the geometric shape elongation strain difference Δε gs (P, H, W(y)) can be calculated. Therefore, considering that it is almost the same as the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y), the elongation strain difference Δε er (y) (hereinafter referred to as “elongation strain error Δε er (y)”) is expressed by the following equation (7). Then, for example, using the method of least squares, the sum of the squares of the elongation strain error Δε er (y) represented by the following formula (8) is the minimum value, and the half amplitude H of the half amplitude wave is determined. h(x, y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) is predicted as the shape of the metal plate after buckling.
Δε er (y)=Δε gs (P, H, W (y))−Δε ts (y) (7)
Min[Σ(Δε er (y)) 2 ] (8)

(ステップA7)
ステップA7では、座屈波発生後に再配分される残留応力、すなわち金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)を算出する。具体的に図6(d)に示すように、下記式(9)、(9’)により、弾性の座屈固有ひずみ差(Δεel_cr(y))と弾性の伸びひずみ誤差(Δεer(y))を足し合わせて、座屈波発生によって再配分される金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)を算出する。このようにステップA7では、座屈後の形状変形によって再配分される弾性ひずみ差Δεel (y)が算出される。なお、下記式(10)により、弾性ひずみ差Δεel (y)にヤング率Eをかけて、再配分された金属板に内在する残留応力σres (y)を算出することが可能となる。
Δεel_cr(y)=-(Δεcr(y)-(ΣΔεcr(y))/N) ・・・(9’)
Δεel (y)=-{Δεpl(y)-Δεgs(P、H、W(y))}=Δεel_cr(y)+Δεer(y) ・・・(9)
σres (y)=E×Δεel (y) ・・・(10)
(Step A7)
At step A7, the residual stress redistributed after the occurrence of the buckling wave, that is, the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the metal plate is calculated. Specifically, as shown in FIG. 6(d), the elastic buckling inherent strain difference (Δε el_cr (y)) and the elastic elongation strain error (Δε er (y )) to calculate the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the metal plate that is redistributed by buckling wave generation. Thus, in step A7, the elastic strain difference Δε el * (y) redistributed by shape deformation after buckling is calculated. In addition, it is possible to calculate the residual stress σ res * (y) inherent in the redistributed metal plate by multiplying the elastic strain difference Δε el * (y) by the Young's modulus E according to the following formula (10). Become.
Δε el_cr (y)=−(Δε cr (y)−(ΣΔε cr (y))/N) (9′)
Δε el * (y)=−{Δε pl (y)−Δε gs (P, H, W(y))}=Δε el_cr (y)+Δε er (y) (9)
σres * (y)=E× Δεel * (y) (10)

(ステップA8)
ステップA8では、座屈後の再配分された金属板の残留応力分布をもとに基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を再度決定する。具体的には、後述するようにステップA2~A10を繰り返し行う収束計算において、下記式(11)により、再配分された金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)を用いて、これに対応する0~1の値を持つ基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を決定する。図6(e)は、この基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)の一例を示す。
Δεnormal (y)=-(Δεel (y)-Max(εel (y)))/(Max(εel (y))-Min(εel (y))) ・・・(11)
(Step A8)
In step A8, the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) is determined again based on the redistributed residual stress distribution of the metal plate after buckling. Specifically, in the convergence calculation that repeats steps A2 to A10 as described later, the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the redistributed metal plate is used according to the following equation (11) to Determine the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) with a value between 0 and 1 corresponding to . FIG. 6(e) shows an example of this normalized elongation strain difference Δε normal * (y).
Δε normal * (y) = - (Δε el * (y) - Max(ε el * (y)))/(Max(ε el * (y)) - Min(ε el * (y))) .・(11)

(ステップA9)
ステップA9では、収束計算において解が求まったどうかを、座屈し再配分された後の基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)の値と再配分前の基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)の値が等しくなるか否かで判定を行う。先ず、下記式(12)により、幅方向位置y毎に再配分前後の基準化伸びひずみ差の誤差Δerror(y)を算出する。すなわち、誤差Δerror(y)は、基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)の変化量である。次に、下記式(13)に示すように、各位幅方向位置y毎の2乗誤差を積算することでΔerrorを算出し、この誤差Δerrorと所定の閾値とを比較する。そして、誤差Δerrorが所定の閾値よりも大きければ、再配分された基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)は収束していないと判定して、再計算(理論座屈モデルを用いた固有値解析計算)を行うため、ステップA10に進む。一方、誤差Δerrorが所定の閾値以下であれば、基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)が収束したと判定して、ステップA12に進む。
Δerror(y)=Δεnormal (y)-Δεnormal(y) ・・・(12)
Δerror={Σ(Δerror(y))}>閾値 ・・・(13)
(Step A9)
In step A9 , it is determined whether or not a solution has been found in the convergence calculation . are equal to each other. First, the error Δerror(y) of the standardized elongation strain difference before and after the redistribution is calculated for each width direction position y by the following formula (12). That is, the error Δerror(y) is the amount of change in the normalized elongation strain difference Δε normal (y). Next, as shown in the following equation (13), Δerror * is calculated by accumulating the square error for each position y in the width direction, and this error Δerror * is compared with a predetermined threshold. Then, if the error Δerror * is larger than a predetermined threshold, it is determined that the redistributed normalized elongation strain difference Δε normal * (y) has not converged, and recalculation (eigenvalue using the theoretical buckling model analysis calculation), the process proceeds to step A10. On the other hand, if the error Δerror * is equal to or less than the predetermined threshold, it is determined that the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) has converged, and the process proceeds to step A12.
Δerror(y)=Δε normal * (y)−Δε normal (y) (12)
Δerror * ={Σ(Δerror(y)) 2 }>threshold (13)

(ステップA10)
ステップA10では、ステップA2に戻って再計算で用いる基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)をΔεnormal (y)とΔerror(y)を用いて補正する。具体的には、下記式(14)により、誤差Δerror(y)に緩和係数αをかけたものを、再配分後の基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)に足し合わせて、再計算用の基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)を再設定する。ここで、再計算を行うにあたり、緩和係数αをかけずに誤差Δerror(y)をすべて重ね合わせると、計算結果が振動し、基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)は収束しにくい。そこで本実施形態では、緩和係数αをかけることで基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)を収束させやすくしている。なお、この緩和係数αは任意であるが、本発明者が鋭意検討したところ、0.1~0.4が適切であることを確認している。
Δεnormal(y)=Δεnormal(y)+α×Δerror(y)=Δεnormal(y)+α×{Δεnormal (y)-Δεnormal(y)} ・・・(14)
(Step A10)
In step A10, the process returns to step A2 to correct the normalized elongation strain difference Δε normal (y) used in the recalculation using Δε normal * (y) and Δerror(y). Specifically, according to the following formula (14), the error Δerror (y) multiplied by the relaxation coefficient α is added to the normalized elongation strain difference Δε normal (y) after redistribution, and the recalculation Reset the normalized elongation strain difference Δε normal (y). Here, in performing recalculation, if all the errors Δerror(y) are superimposed without applying the relaxation coefficient α, the calculation result oscillates and the normalized elongation strain difference Δε normal (y) is difficult to converge. Therefore, in the present embodiment, the normalized elongation strain difference Δε normal (y) is facilitated to converge by applying the relaxation coefficient α. Although the relaxation coefficient α is arbitrary, the present inventor has confirmed that 0.1 to 0.4 is appropriate as a result of extensive studies.
Δε normal (y)=Δε normal (y)+α×Δerror(y)=Δε normal (y)+α×{Δε normal * (y)−Δε normal (y)} (14)

次に、ステップA2に戻り、ステップA10で補正された基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)を用いて、以降のステップA3~A10を行う。そして、ステップA2~A10を繰り返し行い、ステップA9における収束判定で、基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)が収束したと判定されるまで、収束計算を行う。 Next, returning to step A2, the following steps A3 to A10 are performed using the normalized elongation strain difference Δε normal (y) corrected in step A10. Then, steps A2 to A10 are repeated, and convergence calculation is performed until it is determined in step A9 that the standardized elongation strain difference Δε normal * (y) has converged.

(ステップA12)
ステップA9において基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)が収束したと判定されると、ステップA12に進み、形状予測は終了する。そして、このときの波ピッチP、波高さh(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)が金属板の形状として予測される。
(Step A12)
When it is determined in step A9 that the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) has converged, the process proceeds to step A12 and shape prediction ends. Then, wave pitch P and wave height h(x, y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) at this time are predicted as the shape of the metal plate.

なお、このように基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)が収束すると、上述した式(9)、(10)により、座屈後も板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)として金属板に残留し、ヤング率Eをかけて、金属板に内在する残留応力σresも算出される。 Note that when the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) converges in this way, the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the plate even after buckling can be calculated from the above-described equations (9) and (10) as Residual stress σ res that remains in the metal plate and is inherent in the metal plate is also calculated by multiplying the Young's modulus E.

ここで、上述したように従来の形状予測方法では、座屈後も形状プロフィールが維持されると仮定していたが、実際には座屈後に再配分される残留応力分布によって変化する形状プロフィールの影響を考慮していなかったため、図4に示したような形状プロフィールの誤差が生じていた。 Here, as described above, in the conventional shape prediction method, it was assumed that the shape profile would be maintained even after buckling. Since the influence was not taken into consideration, an error in the shape profile as shown in FIG. 4 occurred.

この点、本発明者らは、座屈後の形状変形によって形状プロフィールが変わることを見出した。そして、以上の第1の実施形態にかかる形状予測方法によれば、座屈後の形状変形によって再配分される弾性ひずみ差Δεel (y)を算出し、当該弾性ひずみ差Δεel (y)を用いて再計算を行っているので、金属板の形状を適切に予測することができる。 In this regard, the inventors have found that the shape profile changes due to shape deformation after buckling. Then, according to the shape prediction method according to the first embodiment described above, the elastic strain difference Δε el * (y) redistributed by the shape deformation after buckling is calculated, and the elastic strain difference Δε el * ( Since recalculation is performed using y), the shape of the metal plate can be predicted appropriately.

本発明者らは、本第1の実施形態の効果を検証するため、本第1の実施形態を行った形状予測結果(収束解)について、従来の形状予測方法を行った形状予測結果と、FEMによる解析結果と比較した。検証結果を図7及び図8に示す。図7は座屈後に金属板に内在する弾性ひずみ差の幅方向分布を示し、図8は基準化プロフィールの幅方向分布を示している。 In order to verify the effect of the first embodiment, the present inventors used the shape prediction result (convergent solution) obtained by the first embodiment with the shape prediction result obtained by the conventional shape prediction method, It was compared with the analysis result by FEM. The verification results are shown in FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7 shows the widthwise distribution of the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling, and FIG. 8 shows the widthwise distribution of the normalized profile.

図7及び図8を参照すると、従来の形状予測結果はFEMによる解析結果と若干のずれがあるのに対し、第1の実施形態の形状予測結果はFEMによる解析結果とほぼ一致している。したがって、第1の実施形態によれば、金属板の形状を適切に予測することができることがわかった。 Referring to FIGS. 7 and 8, while the conventional shape prediction results are slightly different from the FEM analysis results, the shape prediction results of the first embodiment substantially match the FEM analysis results. Therefore, according to 1st Embodiment, it turned out that the shape of a metal plate can be predicted appropriately.

<第2の実施形態にかかる形状予測方法>
第2の実施形態にかかる形状予測方法について説明する。図9は、第2の実施形態にかかる形状予測方法を示すフローチャートである。
<Shape Prediction Method According to Second Embodiment>
A shape prediction method according to the second embodiment will be described. FIG. 9 is a flow chart showing a shape prediction method according to the second embodiment.

第2の実施形態の形状予測方法において、座屈後に生じた形状プロフィールの発生によって再配分された弾性ひずみ差で再計算を行うという技術的特徴は、上記第1の実施形態の形状予測方法と共通している。但し、上記第1の実施形態が収束計算を行っているのに対し、第2の実施形態では、後述するステップB2~B10を繰り返し、逐次計算を行う。 In the shape prediction method of the second embodiment, the technical feature of performing recalculation with the elastic strain difference redistributed by the generation of the shape profile generated after buckling is the same as the shape prediction method of the first embodiment. common. However, while the first embodiment performs convergence calculation, the second embodiment repeats steps B2 to B10 described later to perform sequential calculation.

(ステップB1)
ステップB1では、評価対象の金属板の塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を設定する。このステップB1は上記ステップA1と同様である。
(Step B1)
In step B1, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated is set. This step B1 is the same as the above step A1.

(ステップB2)
ステップB2では、繰り返し計算(逐次計算)の回数を設定し、現在行われている計算が何回目の計算であるかを判定する。本実施形態では、繰り返し計算の回数をM回とする。また、以下の説明において、現在行われている計算をi回目と表記する。
(Step B2)
In step B2, the number of repetition calculations (sequential calculations) is set, and it is determined what number of calculations are currently being performed. In this embodiment, the number of iterative calculations is M times. Also, in the following description, the calculation currently being performed is referred to as the i-th calculation.

(ステップB3)
ステップB3では、繰り返し計算の1回目(i=1)の計算において、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を基準化の0~1の基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)に変換する。繰り返し計算の2回目以降(i=2以降)の計算では、後述するステップB10で補正された基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)をΔεnormal(y)と読み替えて次以降のステップでの基準化伸びひずみ差とする。
(Step B3)
In step B3, in the first iterative calculation (i=1), the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is converted into a normalized 0 to 1 normalized elongation strain difference Δε normal (y). In the calculation after the second iteration (i = 2 or later), the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) corrected in step B10 described later is replaced with Δε normal (y) and used in the following steps. It is the standardized elongation strain difference.

(ステップB4)
ステップB4では、理論座屈モデルを用いて固有値解析計算を行い、座屈固有ひずみ差Δεcr(y)、波ピッチP、0-1の基準化高さプロフィール(形状プロフィール)W(y)を算出する。このステップB4は上記ステップA3と同様であり、基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)、金属板の板厚t、金属板の板幅B、金属板に作用する張力Utを入力すれば、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)に相似形となっている座屈固有ひずみ差Δεcr(y)(座屈発生のクライテリア)、波ピッチP、座屈時の幅方向断面において0~1に基準化高さプロフィール(形状プロフィール)W(y)が出力される。
(Step B4)
In step B4, an eigenvalue analysis calculation is performed using the theoretical buckling model, and the buckling intrinsic strain difference Δε cr (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W (y) of 0-1 are calculated. calculate. This step B4 is the same as step A3 above. Buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criteria for occurrence of buckling), which has a similar shape to the elongation strain difference Δε pl (y), wave pitch P, cross section in the width direction at the time of buckling is based on 0 to 1 A height profile (shape profile) W(y) is output.

(ステップB5)
ステップB5では、繰り返し計算の1回目(i=1)の計算であるか、あるいは2回目以降(i=2以降)の計算であるかの判定を行う。そして、1回目の計算の場合、後述するステップB6に進み、2回目以降の計算の場合、後述するステップB8に進む。ステップB6では座屈の発生有無が判定されるが、2回目以降の計算の場合、金属板が座屈すると判定されているので、ステップB6、B7を省略することができる。
(Step B5)
At step B5, it is determined whether the calculation is the first (i=1) of the repeated calculations or the second or later (i=2 or later) calculations. Then, in the case of the first calculation, the process proceeds to step B6, which will be described later, and in the case of the second and subsequent calculations, the process proceeds to step B8, which will be described later. In step B6, it is determined whether or not buckling occurs. In the case of the second and subsequent calculations, it is determined that the metal plate will buckle, so steps B6 and B7 can be omitted.

(ステップB6)
ステップB6では、座屈の発生の有無を判定する。このステップB6は上記ステップA5と同様であり、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と座屈固有ひずみ差Δεcr(y)を比較する。そして、Δεpl(y)がΔεcr(y)より大きければ、金属板が座屈すると判定して、ステップB7に進む。一方、Δεpl(y)がΔεcr(y)以下であれば、金属板が座屈せず平坦であると判定して、ステップB12に進む。
(Step B6)
At step B6, it is determined whether or not buckling occurs. This step B6 is the same as the above step A5, and compares the plastic elongation strain difference Δε pl (y) and the buckling intrinsic strain difference Δε cr (y). Then, if Δε pl (y) is larger than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is buckled, and the process proceeds to step B7. On the other hand, if Δε pl (y) is equal to or less than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is flat without buckling, and the process proceeds to step B12.

(ステップB12)
ステップB12では、金属板が平坦であることが出力されて、形状予測は終了する。なお、上記式(2)、(3)により、金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel(y)と残留応力σres(y)も算出される。このステップB12は上記ステップA11と同様である。
(Step B12)
At step B12, it is output that the metal plate is flat, and the shape prediction ends. The elastic strain difference Δε el (y) and the residual stress σ res (y) inherent in the metal plate are also calculated from the above equations (2) and (3). This step B12 is the same as the above step A11.

(ステップB7)
ステップB7では、繰り返し計算(逐次計算)の1回計算あたりの金属板の形状を、形状予測モデルを用いて予測する。具体的には先ず、上記式(4)により、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を、座屈後の形状変形に変換する成分(座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y))と、座屈後も金属板に残留して内在する成分(座屈固有ひずみ差Δεcr(y))とに分離する。さらに、下記式(15)を用いて、座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)をM-1分割して、M-1分割座屈形状変換伸びひずみ差Δεts’(y)を算出する。そして、下記式(16)に示すとおり、1回目の座屈固有ひずみ差Δεcr(y)を初期座屈固有ひずみ差Δεcr’(y)と読み替える。
Δεts’(y)=(Δεpl(y)-Δεcr(y))/(M-1) ・・・(15)
Δεcr’(y)=Δεcr(y) ・・・(16)
(Step B7)
In step B7, the shape of the metal plate for each iterative calculation (sequential calculation) is predicted using a shape prediction model. Specifically, first, according to the above formula (4), the component (buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y)) that converts the plastic elongation strain difference Δε pl (y) into the shape deformation after buckling, After buckling, the strain is separated from the component remaining in the metal plate (specific buckling strain difference Δε cr (y)). Furthermore, using the following formula (15), the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) is divided by M−1 to calculate the M−1 divided buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts '(y). do. Then, as shown in the following equation (16), the first buckling specific strain difference Δε cr (y) is read as the initial buckling specific strain difference Δε cr ′(y).
Δε ts ′(y)=(Δε pl (y)−Δε cr (y))/(M−1) (15)
Δε cr ′(y)=Δε cr (y) (16)

(ステップB8)
ステップB8では、繰り返し計算(逐次計算)の各回計算における金属板の形状を、形状予測モデルを用いて予測する。具体的には先ず、下記式(17)により、座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)を算出する。すなわち、この計算では、上記ステップB7で算出したM-1分割座屈形状変換伸びひずみ差Δεts’(y)と初期座屈固有ひずみ差Δεcr’(y)を用いて、座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)を補正する。
Δεts(y)=(Δεts’(y)×(i-1)+Δεcr’(y))-Δεcr(y) ・・・(17)
(Step B8)
In step B8, the shape of the metal plate in each iterative calculation (sequential calculation) is predicted using a shape prediction model. Specifically, first, the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) is calculated by the following formula (17). That is, in this calculation, using the M−1 split buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts '(y) and the initial buckling intrinsic strain difference Δε cr '(y) calculated in step B7, the buckling shape conversion The elongation strain difference Δε ts (y) is corrected.
Δε ts (y)=(Δε ts '(y)×(i−1)+Δε cr '(y))−Δε cr (y) (17)

続く、金属板の形状予測は、上記ステップA6と同様である。すなわち上記式(17)で算出された座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)を用いて、上記式(6)、(7)により幾何学的形状伸びひずみ差Δεgs(y)と伸びひずみ誤差Δεer(y)を算出し、上記式(8)に示した伸びひずみ誤差Δεer(y)の2乗の積算値が最小値となる片振幅波の最大振幅Hを決定することでh(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)を座屈後の金属板の形状として予測する。 The subsequent shape prediction of the metal plate is the same as step A6. That is, using the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) calculated by the above equation (17), the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y) and the elongation are obtained by the above equations (6) and (7). By calculating the strain error Δε er (y) and determining the maximum amplitude H of the single amplitude wave where the integrated value of the square of the elongation strain error Δε er (y) shown in the above formula (8) is the minimum value Predict h(x, y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) as the shape of the metal plate after buckling.

(ステップB9)
ステップB9では、上記式(9)、(10)により、金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)と残留応力σres (y)を算出する。このステップB9は上記ステップA7と同様である。
(Step B9)
In step B9, the elastic strain difference Δε el * (y) and the residual stress σ res * (y) inherent in the metal plate are calculated from the above equations (9) and (10). This step B9 is the same as the above step A7.

(ステップB10)
ステップB10では、座屈後の再配分された金属板の残留応力分布をもとに基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を再度決定する。具体的には、上記式(11)により、再配分された金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)を用いて、これに対応する0~1の値を持つ基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を決定する。このステップB10は上記ステップA8と同様である。そして、この基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)がステップB2に戻って再計算で用いる基準化伸びひずみ差となる。
(Step B10)
In step B10, the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) is determined again based on the redistributed residual stress distribution of the metal plate after buckling. Specifically, according to the above equation (11), using the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the redistributed metal plate, the normalized elongation strain difference having a value of 0 to 1 corresponding to this Determine Δε normal * (y). This step B10 is the same as the above step A8. Then, this normalized elongation strain difference Δε normal * (y) returns to step B2 and becomes the normalized elongation strain difference used for recalculation.

次に、ステップB2に戻り、繰り返し計算の2回目以降を行う。かかる2回目以降の繰り返し計算では、1回前のステップB10で算出された基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)をΔεnormal(y)と読み替えて用いて、以降のステップB4~B10を行う。 Next, the process returns to step B2 to perform the second and subsequent iterative calculations. In the second and subsequent iterative calculations, the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) calculated in step B10 one time before is replaced with Δε normal (y), and the subsequent steps B4 to B10 are performed. .

(ステップB11)
以上のステップB2~B10をM回数繰り返し行い、形状予測は終了する。そして、このときの波振幅高さHが金属板の形状として予測される。なお、このように基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)が収束すると、上述した式(9)、(10)により、座屈後も板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)として金属板に残留し、ヤング率Eをかけて、金属板に内在する残留応力σresも算出される。
(Step B11)
The above steps B2 to B10 are repeated M times, and the shape prediction ends. Then, the wave amplitude height H at this time is predicted as the shape of the metal plate. Note that when the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) converges in this way, the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the plate even after buckling can be calculated from the above-described equations (9) and (10) as Residual stress σ res that remains in the metal plate and is inherent in the metal plate is also calculated by multiplying the Young's modulus E.

以上の本第2の実施形態でも、上記第1の実施形態と同様の効果を享受できる。すなわち、座屈後の形状変形によって再配分される弾性ひずみ差Δεel (y)を算出し、当該弾性ひずみ差Δεel (y)を用いて再計算を行っているので、金属板の形状を適切に予測することができる。 The above-described second embodiment can also enjoy the same effects as the first embodiment. That is, the elastic strain difference Δε el * (y) redistributed due to the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation is performed using the elastic strain difference Δε el * (y). Shapes can be reasonably predicted.

本発明者らは、本第2の実施形態の効果を検証するため、本第2の実施形態を行った形状予測結果について、上記第1の実施形態を行った形状予測結果と、従来の形状予測方法を行った形状予測結果と、FEMによる解析結果と比較した。検証結果を図10及び図11に示す。図10は座屈後に金属板に内在する弾性ひずみ差の幅方向分布を示し、図11は基準化プロフィールの幅方向分布を示している。 In order to verify the effect of the second embodiment, the present inventors investigated the shape prediction result of the second embodiment, the shape prediction result of the first embodiment, and the conventional shape. The shape prediction result obtained by the prediction method was compared with the analysis result by FEM. The verification results are shown in FIGS. 10 and 11. FIG. FIG. 10 shows the widthwise distribution of the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling, and FIG. 11 shows the widthwise distribution of the normalized profile.

図10及び図11を参照すると、従来の形状予測結果はFEMによる解析結果と若干のずれがあるのに対し、第1の実施形態及び第2の実施形態の形状予測結果はFEMによる解析結果とほぼ一致している。したがって、本第2の実施形態によれば、金属板の形状を適切に予測することができることがわかった。 Referring to FIGS. 10 and 11, the conventional shape prediction results are slightly different from the FEM analysis results, whereas the shape prediction results of the first and second embodiments are different from the FEM analysis results. They are almost identical. Therefore, according to the second embodiment, it was found that the shape of the metal plate can be predicted appropriately.

<第3の実施形態にかかる形状予測方法>
第3の実施形態にかかる形状予測方法について説明する。図12は、第3の実施形態にかかる形状予測方法を示すフローチャートである。
<Shape Prediction Method According to Third Embodiment>
A shape prediction method according to the third embodiment will be described. FIG. 12 is a flow chart showing a shape prediction method according to the third embodiment.

以上の第2の実施形態では、ステップB7において座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)をM-1分割して逐次計算を行ったが、第3の実施形態では、ステップC1で設定した塑性伸びひずみ差Δεpl(y)をM分割して逐次計算を行う In the second embodiment described above, the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) was sequentially calculated by dividing it by M−1 in step B7, but in the third embodiment, it was set in step C1 Perform sequential calculation by dividing the plastic elongation strain difference Δε pl (y) into M

(ステップC1~C2)
ステップC1では、評価対象の金属板の塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を設定し、ステップC2では、繰り返し計算(逐次計算)の回数(M回)を設定し、現在行われている計算が何回目(i回目)の計算であるかを判定する。なお、これらステップC1~C2はそれぞれ、上記ステップB1~B2と同様である。
(Steps C1-C2)
In step C1, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated is set, and in step C2, the number of repeated calculations (sequential calculations) is set (M times), and the calculation currently being performed is It is determined what time (i-th time) the calculation is. These steps C1-C2 are the same as steps B1-B2, respectively.

(ステップC3)
ステップC3では、上記ステップC1で設定した、評価対象の金属板の塑性伸びひずみ差Δεpl(y)をM分割し、逐次計算を行う際の塑性伸びひずみ差を定義する。具体的には、下記式(18)によりM分割塑性伸びひずみ差Δεpl’(y)を算出し、さらに下記式(19)により、繰り返し計算のi回目における塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を定義(算出)する。
Δεpl’(y)=Δεpl(y)/M ・・・(18)
Δεpl(y)=Δεpl’(y)×i ・・・(19)
(Step C3)
In step C3, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated, which is set in step C1, is divided by M to define the plastic elongation strain difference for sequential calculation. Specifically, the M-divided plastic elongation strain difference Δε pl '(y) is calculated by the following formula (18), and the following formula (19) is used to calculate the plastic elongation strain difference Δε pl (y) at the i-th iteration calculation. Define (calculate)
Δε pl ′(y)=Δε pl (y)/M (18)
Δε pl (y)=Δε pl ′(y)×i (19)

(ステップC4)
ステップC4では、繰り返し計算の1回目(i=1)の計算において、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を基準化の0~1の基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)に変換する。繰り返し計算の2回目以降(i=2以降)の計算では、後述するステップC7の座屈有無判定(繰り返し計算の1回前の座屈有無判定)において、座屈が発生しないと判定された場合、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)を基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)に変換する。一方、ステップC7の座屈有無判定において、座屈が発生すると判定された場合、後述するステップC11で補正された基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)をΔεnormal(y)と読み替えて次以降のステップでの基準化伸びひずみ差とする。
(Step C4)
In step C4, in the first iterative calculation (i=1), the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is converted into a normalized 0 to 1 normalized elongation strain difference Δε normal (y). When it is determined that buckling does not occur in the buckling presence/absence determination in step C7 described later (buckling presence/absence determination before the repetitive calculation) in the second and subsequent iterative calculations (i=2 and subsequent). , transforming the plastic elongation strain difference Δε pl (y) into a normalized elongation strain difference Δε normal (y). On the other hand, in the buckling presence/absence determination in step C7, if it is determined that buckling occurs, the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) corrected in step C11 described later is read as Δε normal (y), and the following This is the standardized elongation strain difference in the subsequent steps.

(ステップC5)
ステップC5では、理論座屈モデルを用いて固有値解析計算を行い、座屈固有ひずみ差Δεcr(y)、波ピッチP、0-1の基準化高さプロフィール(形状プロフィール)W(y)を算出する。このステップC5は上記ステップB4と同様であり、基準化伸びひずみ差Δεnormal(y)、金属板の板厚t、金属板の板幅B、金属板に作用する張力Utを入力すれば、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)に相似形となっている座屈固有ひずみ差Δεcr(y)(座屈発生のクライテリア)、波ピッチP、座屈時の幅方向断面において0~1に基準化高さプロフィール(形状プロフィール)W(y)が出力される。
(Step C5)
In step C5, eigenvalue analysis calculation is performed using the theoretical buckling model, and the buckling intrinsic strain difference Δε cr (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W (y) of 0-1 are calculated. calculate. This step C5 is the same as step B4 above. Buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criteria for occurrence of buckling), which has a similar shape to the elongation strain difference Δε pl (y), wave pitch P, cross section in the width direction at the time of buckling is based on 0 to 1 A height profile (shape profile) W(y) is output.

(ステップC6)
ステップC6では、後述するステップC7の座屈有無判定(繰り返し計算の1回前の座屈有無判定)の結果に基づいて、次に進むステップを決定する。そして、ステップC7の座屈有無判定において、座屈が発生しないと判定された場合、後述するステップC7に進み、座屈が発生すると判定された場合、後述するステップC9に進む。一旦座屈が発生すると判定されると、ステップC7の座屈有無判定を省略することができる。
(Step C6)
In step C6, the next step is determined based on the result of the buckling presence/absence determination in step C7 described later (buckling presence/absence determination one time before repeated calculation). If it is determined that buckling does not occur in step C7, the process proceeds to step C7, and if it is determined that buckling occurs, the process proceeds to step C9. Once it is determined that buckling occurs, the buckling presence/absence determination in step C7 can be omitted.

(ステップC7)
ステップC7では、座屈の発生の有無を判定する。このステップC7は上記ステップB6と同様であり、塑性伸びひずみ差Δεpl(y)と座屈固有ひずみ差Δεcr(y)を比較する。そして、Δεpl(y)がΔεcr(y)より大きければ、金属板が座屈すると判定して、ステップC9に進む。一方、Δεpl(y)がΔεcr(y)以下であれば、金属板が座屈せず平坦であると判定して、ステップB8に進む。
(Step C7)
At step C7, it is determined whether or not buckling occurs. This step C7 is the same as the above step B6, and compares the plastic elongation strain difference Δε pl (y) and the buckling intrinsic strain difference Δε cr (y). Then, if Δε pl (y) is greater than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is buckled, and the process proceeds to step C9. On the other hand, if Δε pl (y) is equal to or less than Δε cr (y), it is determined that the metal plate is flat without buckling, and the process proceeds to step B8.

(ステップC8)
ステップC8では、繰り返し計算の最終回(i=M)の計算であるか、あるいはそれより前回(i=M-1以前)の計算であるかの判定を行う。そして、繰り返し計算の計算回数が最終回の前である場合、ステップC2に戻って、後続のステップC3以降を行う。これは、逐次計算においては、金属板が座屈しないと判定されたが、最終的に座屈するかどうかを確認するためである。一方、最終のM回目の計算である場合、最終的に金属板が座屈せず平坦であると判定して、ステップC13に進む。
(Step C8)
At step C8, it is determined whether the calculation is the final iteration (i=M) or the previous calculation (before i=M−1). Then, if the number of iterative calculations is before the final one, the process returns to step C2, and subsequent steps C3 and subsequent steps are performed. This is to confirm whether or not the metal plate will finally buckle, although it was determined in the sequential calculation that the metal plate would not buckle. On the other hand, if it is the final M-th calculation, it is finally determined that the metal plate is flat without buckling, and the process proceeds to step C13.

(ステップC13)
ステップC13では、最終的に金属板が平坦であることが出力されて、形状予測は終了する。なお、上記式(2)、(3)により、金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel(y)と残留応力σres(y)も算出される。このステップC13は上記ステップB12と同様である。
(Step C13)
At step C13, it is finally output that the metal plate is flat, and the shape prediction ends. The elastic strain difference Δε el (y) and the residual stress σ res (y) inherent in the metal plate are also calculated from the above equations (2) and (3). This step C13 is the same as step B12.

(ステップC9)
ステップC9では、形状予測モデルを用いて金属板の形状を予測する。このステップC9は上記ステップA6と同様であり、上記式(4)により座屈形状変換伸びひずみ差Δεts(y)を算出し、上記式(6)、(7)により幾何学的形状伸びひずみ差Δεgs(y)と伸びひずみ誤差Δεer(y)を算出し、上記式(8)に示した伸びひずみ誤差Δεer(y)の2乗の積算値が最小値となる片振幅波の最大振幅Hを決定することでh(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P)を座屈後の金属板の形状として予測する。
(Step C9)
At step C9, the shape of the metal plate is predicted using the shape prediction model. This step C9 is the same as the above step A6, the buckling shape conversion elongation strain difference Δε ts (y) is calculated by the above formula (4), and the geometric shape elongation strain is calculated by the above formulas (6) and (7). Calculate the difference Δε gs (y) and the elongation strain error Δε er (y), and the sum of the squares of the elongation strain error Δε er (y) shown in the above formula (8) is the minimum value of the single amplitude wave By determining the maximum amplitude H, h(x, y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) is predicted as the shape of the metal plate after buckling.

(ステップC10)
ステップC10では、上記式(9)、(10)により、金属板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)と残留応力σres (y)を算出する。このステップC10は上記ステップB9と同様である。
(Step C10)
In step C10, the elastic strain difference Δε el * (y) and the residual stress σ res * (y) inherent in the metal plate are calculated from the above equations (9) and (10). This step C10 is the same as the above step B9.

(ステップC11)
ステップC11では、座屈後の再配分された金属板の残留応力分布をもとに基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を再度決定し、上記式(11)により、補正後の基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を決定する。このステップC11は上記ステップB10と同様である。
(Step C11)
In step C11, the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) is determined again based on the redistributed residual stress distribution of the metal plate after buckling, and the corrected normalized Determine the elongation strain difference Δε normal * (y). This step C11 is the same as step B10.

次に、ステップC2に戻り、繰り返し計算を行う。かかる繰り返し計算では、1回前のステップC11で算出された基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)を用いて、以降のステップB4~B11を行う。 Next, the process returns to step C2 and repeats the calculation. In such repeated calculation, subsequent steps B4 to B11 are performed using the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) calculated in step C11 one time before.

(ステップC12)
以上のステップC2~C11をM回数繰り返し行い、形状予測は終了する。そして、このときの波振幅高さHが金属板の形状として予測される。なお、このように基準化伸びひずみ差Δεnormal (y)が収束すると、上述した式(9)、(10)により、座屈後も板に内在する弾性ひずみ差Δεel (y)として金属板に残留し、ヤング率Eをかけて、金属板に内在する残留応力σresも算出される。
(Step C12)
The above steps C2 to C11 are repeated M times, and the shape prediction ends. Then, the wave amplitude height H at this time is predicted as the shape of the metal plate. Note that when the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) converges in this way, the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the plate even after buckling can be calculated from the above-described equations (9) and (10) as Residual stress σ res that remains in the metal plate and is inherent in the metal plate is also calculated by multiplying the Young's modulus E.

以上の本第3の実施形態でも、上記第1、2の実施形態と同様の効果を享受できる。すなわち、座屈後の形状変形によって再配分される弾性ひずみ差Δεel (y)を算出し、当該弾性ひずみ差Δεel (y)を用いて再計算を行っているので、金属板の形状を適切に予測することができる。 The third embodiment described above can also enjoy the same effects as those of the first and second embodiments. That is, the elastic strain difference Δε el * (y) redistributed due to the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation is performed using the elastic strain difference Δε el * (y). Shapes can be reasonably predicted.

<他の実施形態>
以上のステップA6、B7、C9において塑性伸びひずみ差Δεpl(y)から分離され、座屈後も金属板に残留して内在する座屈固有ひずみ差Δεcr(y)について、当該座屈固有ひずみ差Δεcr(y)に対応する金属板の残留応力は、冷却時の変態を考慮したFEM解析結果で考察すると、金属板の幅に渡る長手方向の残留応力分布を冷却前及び冷却後の幅方向温度分布に基づく熱応力とすれば良いことを確認した。従って、残留応力は冷却前及び後の温度分布を基に決定する。かかる場合、温度を測定するだけで、残留応力分布の予測が可能となり、冷却時の形状を予測することが可能となる。
<Other embodiments>
Regarding the inherent buckling strain difference Δε cr (y) that is separated from the plastic elongation strain difference Δε pl (y) in steps A6, B7, and C9 above and remains in the metal plate even after buckling, The residual stress of the metal plate corresponding to the strain difference Δε cr (y) is considered in the FEM analysis results considering the transformation during cooling, and the residual stress distribution in the longitudinal direction across the width of the metal plate is It was confirmed that the thermal stress based on the temperature distribution in the width direction would suffice. Therefore, the residual stress is determined based on the temperature distribution before and after cooling. In such a case, it is possible to predict the residual stress distribution and the shape at the time of cooling only by measuring the temperature.

また、上述した座屈固有ひずみ差Δεcr(y)に対応する金属板の残留応力は、測定された金属板の長手方向残留応力の幅方向分布に、少なくとも圧延又は矯正時に付与される残留応力分布を加算して定義してもよい。かかる場合、制御冷却しない金属板の圧延もしくは矯正後の残留応力分布並びに冷間形状を予測することができる。 In addition, the residual stress of the metal plate corresponding to the above-described inherent buckling strain difference Δε cr (y) is added to the width direction distribution of the measured longitudinal direction residual stress of the metal plate, at least the residual stress given during rolling or straightening. It may be defined by summing the distributions. In such a case, the residual stress distribution and cold shape after rolling or straightening of the metal sheet without controlled cooling can be predicted.

また、ステップA1、B1、C1で設定される塑性伸びひずみ差Δεpl(y)に対して、冷却前の金属板の形状或いは冷却後の金属板の形状を測定し、形状が平坦になったと仮定した場合に得られる伸びひずみ差を、重ね合わせてもよい。かかる場合、圧延形状によるひずみと冷却前或いは冷却後の熱ひずみを重ね合わせることでさらに精度の良い残留応力及び形状を予測することが可能になり、形状矯正可否判定の精度が向上する。 In addition, the shape of the metal plate before cooling or the shape of the metal plate after cooling is measured with respect to the plastic elongation strain difference Δε pl (y) set in steps A1, B1, and C1, and the shape becomes flat. The elongation strain differences obtained for the hypothetical cases may be superimposed. In such a case, by superimposing the strain due to the rolling shape and the thermal strain before or after cooling, it becomes possible to predict the residual stress and the shape with higher accuracy, and the accuracy of determining whether the shape can be corrected is improved.

以上の第1の実施形態、第2の実施形態又は第3の実施形態にかかる金属板の形状予測方法を用いれば、平坦な金属板を製造することが可能となる。 A flat metal plate can be manufactured by using the metal plate shape prediction method according to the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment.

具体的には、上記実施形態によって金属板の形状を予測し、当該予測結果に基づいて、精整工程での形状矯正を実施するかどうかの可否判定を行う。かかる場合、精度の高い形状予測が可能となるので、座屈しないように冷却前及び冷却後の幅方向温度分布を制御することにより、平坦な板を製造することができる。 Specifically, the shape of the metal plate is predicted according to the above-described embodiment, and whether or not to perform shape correction in the refining process is determined based on the prediction result. In such a case, the shape can be predicted with high accuracy, so that a flat plate can be manufactured by controlling the temperature distribution in the width direction before and after cooling so as not to cause buckling.

ここで、精整工程での形状矯正を実施するかどうかの可否判断は、座屈の有無に加え、ユーザーにニーズに応じた平坦度、例えば2%以下、1%以下、0.5%以下等が基準とされる場合がある。このような場合、座屈の有無だけで判断するのではなく、ユーザーにニーズに応じた判定基準を設けたほうが実用的である。 Here, in addition to the presence or absence of buckling, the determination of whether or not to perform shape correction in the finishing process depends on the flatness according to the user's needs, such as 2% or less, 1% or less, or 0.5% or less. etc. may be used as a standard. In such a case, it is more practical to provide judgment criteria according to the user's needs, instead of judging only by the presence or absence of buckling.

そこで、上述した精整工程での形状矯正を実施するかどうかの判定として、予測した急峻度で判定してもよい。かかる場合、座屈の有無で判定するのではなく、所定の急峻度で判定するので、金属板の平坦度のランク付けが可能となり、ランク及び客先のニーズに応じた矯正工程の適用判定が可能となる。このため、より実用的な範囲での判断が可能となり、矯正工程の最適化を図ることができる。 Therefore, the predicted steepness may be used to determine whether or not to perform shape correction in the above-described refinement process. In this case, it is not determined by the presence or absence of buckling, but by a predetermined steepness, so it is possible to rank the flatness of the metal plate, and it is possible to determine the application of the straightening process according to the rank and the customer's needs. It becomes possible. Therefore, it becomes possible to make a judgment within a more practical range, and it is possible to optimize the correction process.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and these are also within the technical scope of the present invention. be understood to belong to

厚板の製造工程を例にとって、金属板の平坦度予測(形状予測)を行い、精整工程への通板可否判定実験を行った。金属板としての厚板鋼板の製造工程において、厚板鋼板は仕上げ圧延機を通り、ホットレベラーを通り、加速冷却設備で所定の温度まで水冷却され、冷却床で空冷される。この時、圧延機出側、加速冷却前の温度計を用いて熱ひずみ、熱応力分布を求め、比較例のモデル(特許文献3 特許第4262142号)及び、本モデル(第1の実施形態のモデル)で形状予測を行い、冷間状態で測定した板形状と比較した。また、用いた鋼板は、加速冷却設備で強冷される形状予測が困難な鋼種とした。 Taking the thick plate manufacturing process as an example, flatness prediction (shape prediction) of a metal plate was performed, and an experiment was conducted to determine whether the plate could be passed to the finishing process. In the process of manufacturing a thick steel plate as a metal plate, the steel plate passes through a finish rolling mill, a hot leveler, is water-cooled to a predetermined temperature in accelerated cooling equipment, and air-cooled in a cooling bed. At this time, the thermal strain and thermal stress distribution are obtained using a thermometer on the delivery side of the rolling mill and before accelerated cooling, and the model of the comparative example (Patent Document 3 Patent No. 4262142) and the present model (of the first embodiment) The shape was predicted using a model) and compared with the plate shape measured in the cold state. In addition, the steel plate used was a steel type that is hard-cooled in an accelerated cooling facility and whose shape is difficult to predict.

その結果、形状が悪く精整通板が必要なのに形状を良と判定する誤検知率は、比較例で1%(200コイル中2コイル)であったのに比べて、本願の実施例では0%(200コイル中2コイル)であった。 As a result, the erroneous detection rate of determining that the shape is good even though the shape is bad and requires a fine threading plate was 1% (2 coils out of 200 coils) in the comparative example, whereas it was 0 in the example of the present application. % (2 coils out of 200 coils).

本発明は、圧延後の金属板の形状を予測して制御する際に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in predicting and controlling the shape of a rolled metal plate.

Claims (9)

金属板の形状を予測する方法であって
金属板に付与された塑性伸びひずみ差に基づいて座屈後の波形状の予測をする際に、座屈後も金属板に内在する弾性ひずみ差を用いた座屈解析で波形状プロフィールを決定することを特徴とする、金属板の形状予測方法。
This is a method for predicting the shape of a metal plate. When predicting the wave shape after buckling based on the plastic elongation strain difference given to the metal plate, the elastic strain difference inherent in the metal plate even after buckling is used. A method for predicting the shape of a metal plate, characterized in that the corrugation profile is determined by the buckling analysis used.
前記塑性伸びひずみ差を設定する第1ステップと、
繰り返し計算の1回目の計算においては、前記塑性伸びひずみ差を基準化された基準化伸びひずみ差に変換し、前記繰り返し計算の2回目以降の計算においては、下記第10ステップで算出された基準化伸びひずみ差を用いる第2ステップと、
前記基準化伸びひずみ差に基づいて座屈解析を行い、金属板の座屈発生の判定基準となる座屈固有ひずみ差と、波ピッチと、金属板の基準化された形状プロフィールとを算出する第3ステップと、
前記繰り返し計算の1回目の計算であるか、又は2回目以降の計算であるかの判定を行う第4ステップと、
前記第4ステップで前記繰り返し計算の1回目の計算であると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差を比較して、座屈の発生の有無を判定する第5ステップと、
前記第4ステップで前記繰り返し計算の2回目以降の計算であると判定された場合、又は前記第5ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差を、前記座屈固有ひずみ差と、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差の差分であって金属板の形状に変換する成分である座屈形状変換伸びひずみ差と、に分離し、面外変形後の金属板の形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差と、前記座屈形状変換伸びひずみ差との差分である伸びひずみ誤差を算出し、当該伸びひずみ誤差の2乗の積算値が最小値となる波高さを求めて波形状プロフィールを決定する第6ステップと、
弾性の座屈固有ひずみ差と前記伸びひずみ誤差を足し合わせて、座屈後の金属板に内在する弾性ひずみ差を算出する第7ステップと、
前記第7ステップで算出された前記弾性ひずみ差を用いて、当該弾性ひずみ差に対応する基準化伸びひずみ差を算出する第8ステップと、
前記第2ステップで設定された基準化伸びひずみ差と、前記第8ステップで算出された基準化伸びひずみ差との誤差を算出し、当該誤差の2乗を所定の閾値と比較する第9ステップと、
前記第9ステップで前記誤差の2乗が所定の閾値より大きい場合、前記第2ステップで設定された基準化伸びひずみ差を、前記誤差に緩和係数をかけた値で補正する第10ステップと、を有し、
前記第9ステップにおける前記誤差の2乗が所定の閾値以下になるまで、前記第2ステップから前記第10ステップを繰り返し行うことを特徴とする、請求項1に記載の金属板の形状予測方法。
A first step of setting the plastic elongation strain difference;
In the first calculation of the repeated calculation, the plastic elongation strain difference is converted to a normalized normalized elongation strain difference, and in the second and subsequent calculations of the repeated calculation, the standard calculated in the tenth step below a second step using the strain difference;
A buckling analysis is performed based on the normalized elongation strain difference, and a buckling inherent strain difference, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate, which are criteria for determining the occurrence of buckling in the metal plate, are calculated. a third step;
A fourth step of determining whether it is the first calculation of the repeated calculation or the calculation after the second time;
If it is determined that the fourth step is the first calculation of the repeated calculation, the fifth step of determining whether or not buckling occurs by comparing the plastic elongation strain difference and the buckling intrinsic strain difference When,
If it is determined in the fourth step that the calculation is the second or later iterative calculation, or in the fifth step it is determined that the plastic elongation strain difference is greater than the buckling intrinsic strain difference and that buckling occurs In the case, the plastic elongation strain difference is the buckling inherent strain difference and the buckling shape conversion elongation strain, which is the difference between the plastic elongation strain difference and the buckling inherent strain difference and is a component that converts the shape of the metal plate. The elongation strain error, which is the difference between the geometric shape elongation strain difference that appears in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation and the buckling shape conversion elongation strain difference, is calculated, and the elongation strain is calculated. a sixth step of determining the waveform profile by obtaining the wave height at which the integrated value of the square of the error is the minimum value;
a seventh step of adding the elastic buckling inherent strain difference and the elongation strain error to calculate the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling;
An eighth step of calculating a normalized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference using the elastic strain difference calculated in the seventh step;
Calculate the error between the standardized elongation strain difference set in the second step and the standardized elongation strain difference calculated in the eighth step, and compare the square of the error with a predetermined threshold A ninth step When,
A tenth step of correcting the normalized elongation strain difference set in the second step by a value obtained by multiplying the error by a relaxation coefficient when the square of the error is larger than a predetermined threshold in the ninth step; has
2. The metal plate shape prediction method according to claim 1, wherein the second step to the tenth step are repeated until the square of the error in the ninth step becomes equal to or less than a predetermined threshold value.
前記塑性伸びひずみ差を設定する第1ステップと、
繰り返し計算の回数を設定する第2ステップと、
繰り返し計算の1回目の計算においては、前記塑性伸びひずみ差を基準化された基準化伸びひずみ差に変換し、前記繰り返し計算の2回目以降の計算においては、下記第10ステップで補正された基準化伸びひずみ差を用いる第3ステップと、
前記基準化伸びひずみ差に基づいて座屈解析を行い、金属板の座屈発生の判定基準となる座屈固有ひずみ差と、波ピッチと、金属板の基準化された形状プロフィールとを算出する第4ステップと、
前記繰り返し計算の1回目の計算であるか、又は2回目以降の計算であるかの判定を行う第5ステップと、
前記第5ステップで前記繰り返し計算の1回目の計算であると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差を比較して、座屈の発生の有無を判定する第6ステップと、
前記第6ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差を、前記座屈固有ひずみ差と、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差の差分であって金属板の形状に変換する成分である座屈形状変換伸びひずみ差と、に分離し、前記座屈形状変換伸びひずみ差をM-1分割して、M-1分割座屈形状変換伸びひずみ差を算出し、前記繰り返し計算の1回目の前記座屈固有ひずみ差を初期座屈固有ひずみ差と読み替える第7ステップと、
前記第5ステップで前記繰り返し計算の2回目以降の計算であると判定された場合、又は前記第6ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記M-1分割座屈形状変換伸びひずみ差と前記初期座屈固有ひずみ差を用いて、前記座屈形状変換伸びひずみ差を補正し、面外変形後の金属板の形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差と、前記補正された座屈形状変換伸びひずみ差との差分である伸びひずみ誤差を算出し、当該伸びひずみ誤差の2乗の積算値が最小値となる波高さを求めて波形状プロフィールを決定する第8ステップと、
前記座屈固有ひずみ差を弾性ひずみ分布に置き換え前記伸びひずみ誤差を足し合わせて、座屈後の金属板に内在する弾性ひずみ差を算出する第9ステップと、
前記第9ステップで算出された前記弾性ひずみ差を用いて、当該弾性ひずみ差に対応する基準化伸びひずみ差を算出する第10ステップと、を有し、
前記第2ステップから前記第10ステップを、前記第2ステップで設定した前記繰り返し計算の回数行うことを特徴とする、請求項1に記載の金属板の形状予測方法。
A first step of setting the plastic elongation strain difference;
a second step of setting the number of iterations;
In the first calculation of the repeated calculation, the plastic elongation strain difference is converted to a normalized normalized elongation strain difference, and in the second and subsequent calculations of the repeated calculation, the standard corrected in the tenth step below a third step using the change elongation strain difference;
A buckling analysis is performed based on the normalized elongation strain difference, and a buckling inherent strain difference, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate, which are criteria for determining the occurrence of buckling in the metal plate, are calculated. a fourth step;
A fifth step of determining whether it is the first calculation of the repeated calculation or the calculation after the second time;
If it is determined that the fifth step is the first calculation of the repeated calculation, the sixth step of determining whether or not buckling occurs by comparing the plastic elongation strain difference and the buckling intrinsic strain difference When,
When it is determined in the sixth step that the plastic elongation strain difference is greater than the buckling inherent strain difference and that buckling occurs, the plastic elongation strain difference is defined as the buckling inherent strain difference and the plastic elongation strain difference. The buckling shape transformation elongation strain difference, which is the difference in the buckling intrinsic strain difference and is the component that converts to the shape of the metal plate, is separated into M−1 division of the buckling shape transformation elongation strain difference, A seventh step of calculating the M-1 split buckling shape conversion elongation strain difference and replacing the first buckling inherent strain difference of the repeated calculation with the initial buckling inherent strain difference;
If it is determined in the fifth step that the calculation is the second or later calculation of the repeated calculation, or in the sixth step it is determined that the plastic elongation strain difference is greater than the buckling intrinsic strain difference and that buckling occurs In the case, the M-1 split buckling shape conversion elongation strain difference and the initial buckling intrinsic strain difference are used to correct the buckling shape conversion elongation strain difference, and the geometry that appears in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation Calculate the elongation strain error, which is the difference between the mechanical shape elongation strain difference and the corrected buckling shape conversion elongation strain difference, and obtain the wave height at which the integrated value of the square of the elongation strain error is the minimum value. an eighth step of determining a wave shape profile by
a ninth step of replacing the inherent buckling strain difference with an elastic strain distribution and adding the elongation strain errors to calculate the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling;
and a tenth step of calculating a standardized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference using the elastic strain difference calculated in the ninth step,
2. The metal plate shape prediction method according to claim 1, wherein said second step to said tenth step are repeated the number of times set in said second step.
前記塑性伸びひずみ差を設定する第1ステップと、
繰り返し計算の回数を設定する第2ステップと、
前記塑性伸びひずみ差をM分割し、繰り返し計算の回数に応じた塑性伸びひずみ差を算出する第3ステップと、
繰り返し計算の1回目の計算において、又は下記第7ステップで前記塑性伸びひずみ差が座屈固有ひずみ差以下であった場合においては、前記塑性伸びひずみ差を基準化された基準化伸びひずみ差に変換し、前記繰り返し計算の2回目以降で且つ下記第7ステップで座屈が発生すると判定された場合においては、下記第11ステップで算出された基準化伸びひずみ差を用いる第4ステップと、
前記基準化伸びひずみ差に基づいて座屈解析を行い、金属板の座屈発生の判定基準となる座屈固有ひずみ差と、波ピッチと、金属板の基準化された形状プロフィールとを算出する第5ステップと、
前記繰り返し計算の1回前の下記第7ステップで座屈が発生したかどうかの判定を行う第6ステップと、
前記第6ステップで座屈無しと判定された場合、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差を比較して、座屈の発生の有無を判定する第7ステップと、
前記第7ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差以下で座屈が発生しないと判定された場合、前記繰り返し計算の回数を確認し、当該回数が最終回でない場合、前記第2ステップに戻る第8ステップと、
前記第6ステップで座屈有りと判定された場合、又は前記第7ステップで前記塑性伸びひずみ差が前記座屈固有ひずみ差より大きく座屈が発生すると判定された場合、前記塑性伸びひずみ差を、前記座屈固有ひずみ差と、前記塑性伸びひずみ差と前記座屈固有ひずみ差の差分であって金属板の形状に変換する成分である座屈形状変換伸びひずみ差と、に分離し、面外変形後の金属板の形状に現れる幾何学的形状伸びひずみ差と、前記座屈形状変換伸びひずみ差との差分である伸びひずみ誤差を算出し、当該伸びひずみ誤差の2乗の積算値が最小値となる波高さを求めて波形状プロフィールを決定する第9ステップと、
前記座屈固有ひずみ差を弾性ひずみ分布に置き換え前記伸びひずみ誤差を足し合わせて、座屈後の金属板に内在する弾性ひずみ差を算出する第10ステップと、
前記第10ステップで算出された前記弾性ひずみ差を用いて、当該弾性ひずみ差に対応する基準化伸びひずみ差を算出する第11ステップと、を有し、
前記第2ステップから前記第11ステップを、前記第2ステップで設定した前記繰り返し計算の回数行うことを特徴とする、請求項1に記載の金属板の形状予測方法。
A first step of setting the plastic elongation strain difference;
a second step of setting the number of iterations;
A third step of dividing the plastic elongation strain difference by M and calculating the plastic elongation strain difference according to the number of repeated calculations;
In the first calculation of the repeated calculation, or when the plastic elongation strain difference is less than the buckling intrinsic strain difference in the seventh step below, the plastic elongation strain difference is normalized to the normalized elongation strain difference If it is determined that buckling occurs in the second and subsequent repeated calculations and in the seventh step below, a fourth step using the standardized elongation strain difference calculated in the eleventh step below;
A buckling analysis is performed based on the normalized elongation strain difference, and a buckling inherent strain difference, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate, which are criteria for determining the occurrence of buckling in the metal plate, are calculated. a fifth step;
A sixth step of determining whether or not buckling has occurred in the following seventh step, which is one time before the repeated calculation;
a seventh step for determining whether or not buckling occurs by comparing the plastic elongation strain difference and the buckling intrinsic strain difference when it is determined that there is no buckling in the sixth step;
If it is determined in the seventh step that the plastic elongation strain difference is equal to or less than the buckling intrinsic strain difference and buckling does not occur, the number of iterations is checked, and if the number is not the final time, the second an eighth step returning to a step;
If it is determined that there is buckling in the sixth step, or if it is determined in the seventh step that the plastic elongation strain difference is greater than the inherent buckling strain difference and buckling occurs, the plastic elongation strain difference is , the buckling intrinsic strain difference, and the buckling shape transformation elongation strain difference, which is the difference between the plastic elongation strain difference and the buckling intrinsic strain difference and is the component that converts to the shape of the metal plate, and the surface Calculate the elongation strain error, which is the difference between the geometric shape elongation strain difference that appears in the shape of the metal plate after external deformation and the buckling shape conversion elongation strain difference, and the integrated value of the square of the elongation strain error a ninth step of determining the wave shape profile by obtaining the minimum wave height;
a tenth step of replacing the inherent buckling strain difference with an elastic strain distribution and adding the elongation strain errors to calculate the elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling;
and an eleventh step of calculating a standardized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference using the elastic strain difference calculated in the tenth step,
2. The metal plate shape prediction method according to claim 1, wherein said second step to said eleventh step are repeated the number of times set in said second step.
前記座屈固有ひずみ差に対応した、金属板の長手方向残留応力の幅方向分布を、冷却前及び冷却後の幅方向温度分布に基づく熱応力分布とすることを特徴とする、請求項2~4のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法。 Claims 2 to 3, wherein the widthwise distribution of the residual stress in the longitudinal direction of the metal plate corresponding to the inherent buckling strain difference is a thermal stress distribution based on the temperature distribution in the widthwise direction before and after cooling. 5. The metal plate shape prediction method according to any one of 4. 前記座屈固有ひずみ差に対応した、金属板の長手方向残留応力の幅方向分布を、少なくとも圧延又は矯正時に付与される残留応力分布とすることを特徴とする、請求項2~4のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法。 5. The distribution of residual stress in the longitudinal direction corresponding to the inherent buckling strain difference in the width direction of the metal plate is defined as the residual stress distribution imparted at least during rolling or straightening. The method for predicting the shape of the metal plate according to item 1. 冷却前の金属板の形状或いは冷却後の金属板の形状を測定し、形状が平坦になったと仮定した場合に得られる伸びひずみ差を、前記塑性伸びひずみ差に重ね合わせることを特徴とする、請求項2~4のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法。 The shape of the metal plate before cooling or the shape of the metal plate after cooling is measured, and the elongation strain difference obtained when it is assumed that the shape is flattened is superimposed on the plastic elongation strain difference, The metal plate shape prediction method according to any one of claims 2 to 4. 請求項1~7のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法によって精整工程での形状矯正を実施するかどうかの可否判定を行い、座屈しないように冷却前及び冷却後の幅方向温度分布を制御することにより、平坦な板を製造することを特徴とする、金属板の製造方法。 Determine whether or not to perform shape correction in the refinement process by the metal plate shape prediction method according to any one of claims 1 to 7, and the width before and after cooling so as not to buckle A method for producing a metal plate, characterized in that a flat plate is produced by controlling a directional temperature distribution. 精整工程での形状矯正を実施するかどうかの判定として、予測した急峻度で判定することを特徴とする、請求項8に記載の金属板の製造方法。 9. The method of manufacturing a metal plate according to claim 8, wherein a predicted steepness is used to determine whether or not shape correction is to be performed in the finishing step.
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