WO2021182334A1 - 線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法 - Google Patents

線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法 Download PDF

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heating
target shape
analysis
trial
heating line
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正和 柴原
一樹 生島
真奈海 前川
崚 芦田
光 橋詰
悠二 木谷
山田　祐介
義彦 丹後
昇 木治
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公立大学法人大阪
ジャパンマリンユナイテッド株式会社
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Definitions

  • the present invention relates to a method for calculating a heating plan used for bending a metal plate by linear heating.
  • Linear heating is widely used in the shipbuilding field as a bending technique.
  • Linear heating utilizes the thermal deformation that occurs when the surface of a steel sheet is heated with a gas burner, and is a technology that has been used for a long time in many shipyards in Japan.
  • This plastic deformation can be controlled by adjusting the heat input to the steel sheet by changing the moving speed of the gas burner to be heated, the mixing ratio of the combustion gas and the inflow oxygen, the distance between the burner and the steel sheet, and the like.
  • the bending process by linear heating is a processing technique for bringing a steel sheet closer to a desired curved surface shape by arranging a plurality of heating lines at appropriate positions.
  • the deformation that occurs during linear heating is a complicated one in which vertical contraction / horizontal contraction, vertical bending / horizontal bending are mixed, and it depends on the amount of heat input, the moving speed of the gas burner, the heating position, etc. Bending by linear heating is one of the techniques that is difficult to automate because it is extremely difficult.
  • a heating plan calculation method used to realize automation of bending by linear heating has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a calculation method capable of calculating a heating plan including a plurality of heating lines optimal for bringing a metal plate closer to a target shape.
  • the present invention provides a method for calculating a heating plan used for bending a metal plate by linear heating.
  • the finite element method structural analysis is carried out under the first heating condition including at least one first heating line set at the first position of the analysis model of the metal plate, and the analysis result and the first At least one set in the first step of repeating the first trial for comparing with the target shape by changing the position of the first heating line and in the first trial in which the analysis result approaches the first target shape among the repeated first trials.
  • a second step including a second step of selecting the first heating line of the book as the first selective heating line, a first selective heating line, and at least one second heating line set at the second position of the analysis model.
  • a finite element method structural analysis is performed under a third heating condition including at least one third heating line set at the third position of the model, and a third trial for comparing the analysis result with the second target shape is performed.
  • the third selection heating wire is the fifth step of changing the position of the heating wire and repeating, and at least one third heating wire set in the third trial in which the analysis result approaches the second target shape among the repeated third trials.
  • the finite element method under the fourth heating condition including the sixth step of selecting as, the first, second and third selective heating lines, and at least one fourth heating line set at the fourth position of the analysis model.
  • the second purpose is the seventh step of performing structural analysis and repeating the fourth trial of comparing the analysis result with the second target shape by changing the position of the fourth heating line, and the analysis result of the repeated fourth trial. It includes an eighth step of selecting at least one fourth heating wire set in the fourth trial approaching the shape as the fourth selective heating wire.
  • the heating plan includes first, second, third and fourth selective heating wires.
  • the calculation method of the present invention repeatedly selects the heating lines that approach the target shape from the heating lines set at various positions, a heating plan including a plurality of optimal heating lines for bringing the metal plate closer to the target shape is calculated. can do. Further, by heating the metal plate based on the calculated heating plan, it is possible to deform the metal plate into a shape close to the target shape.
  • the heating line set in the trial in which the analysis result approaches the first target shape is selectively heated.
  • the heating line is selected as a line, and in the 5th to 8th steps, the heating line set in the trial in which the analysis result approaches the second target shape among a plurality of trials comparing the analysis result and the second target shape is used as the selected heating line. select. Therefore, it is possible to create a heating plan by setting an intermediate target shape and a final target shape. Further, even if the final target shape is a complicated shape, by setting the target shape in the middle and creating a stepwise heating plan, it is possible to create a heating plan capable of bending the metal plate with high accuracy. .. In addition, if the number of selective heating lines increases too much in the calculation, it is necessary to redo the selection of the selective heating lines. At this time, if the target shape is set on the way, it is possible to return to the target shape on the way and redo the selection of the selective heating line without returning to the first stage. Therefore, the efficiency of creating a heating plan can be improved.
  • (A) to (d) are the analysis results of the structural analysis based on the calculated heating plan.
  • (a) is the target shape (bowl shape) used in the simulation, and (b) is the analysis result of the structural analysis based on the calculated heating plan.
  • 9 is a graph comparing the target shape and the analysis result in the broken lines AA'shown in FIGS. 9A and 9B.
  • 9 is a graph comparing the target shape and the analysis result on the alternate long and short dash line BB'shown in FIGS. 9A and 9B.
  • (a) is the target shape (saddle shape) used in the simulation, and (b) is the analysis result of the structural analysis based on the calculated heating plan. This is the heating plan calculated in the simulation.
  • the present invention is a method for calculating a heating plan used for bending a metal plate by linear heating, and is a first heating including at least one first heating wire set at a first position of an analysis model of the metal plate.
  • a finite element method structural analysis is performed under the conditions, and the first trial of comparing the analysis result with the first target shape is repeated by changing the position of the first heating line.
  • the first step and the repeated first trial are analyzed.
  • a finite element method structural analysis is performed under the second heating condition including at least one second heating line set at the position, and the second trial for comparing the analysis result with the first target shape is performed on the second heating line.
  • At least one second heating line set in the third step of changing the position and repeating and the second trial in which the analysis result approaches the first target shape among the repeated second trials is selected as the second selection heating line.
  • a finite element method structural analysis was carried out under a third heating condition including the fourth step, the first and second selective heating lines, and at least one third heating line set at the third position of the analysis model. The fifth step of repeating the third trial for comparing the analysis result and the second target shape by changing the position of the third heating line, and the third trial in which the analysis result approaches the second target shape among the repeated third trials.
  • the sixth step of selecting at least one third heating line set in step 2 as the third selective heating line, the first, second and third selective heating lines, and at least one set at the fourth position of the analysis model is performed under the fourth heating condition including the fourth heating wire of the book, and the fourth trial for comparing the analysis result with the second target shape is repeated by changing the position of the fourth heating wire. It includes 7 steps and an 8th step of selecting at least one 4th heating line set in the 4th trial in which the analysis result approaches the 2nd target shape among the repeated 4th trials as the 4th selective heating line. ..
  • the heating plan also includes first, second, third and fourth selective heating wires.
  • the fourth step when the analysis result of the finite element method structural analysis under the second heating condition including the first selective heating wire and the second selective heating wire has a large error from the first target shape, the first, second, and so on.
  • the third and fourth steps can be redone
  • the analysis result of the finite element method structural analysis under the fourth heating condition including the first, second, third and fourth selective heating lines is the second. If the error from the target shape is large, the fifth, sixth, seventh, and eighth steps can be redone. As a result, it is possible to prevent the number of selective heating lines included in the heating plan from becoming too large, and it is possible to prevent the heating plan from becoming a heating plan with a high processing cost. In addition, the efficiency of creating a heating plan can be improved.
  • the position where the first, second, third or fourth heating line is set can be determined based on the accumulated processing data or by artificial intelligence trained with the accumulated processing data.
  • the number of trials performed in each heating line selection flow can be reduced, and the calculation speed of the heating plan can be improved.
  • the initial shape of the analysis model of the metal plate can be the shape after bending of the metal plate, and the first or second target shape can be the shape before bending of the metal plate. can.
  • the initial shape of the analysis model of the metal plate can be the shape after the pre-process of the bending process of the metal plate by linear heating. This makes it possible to create a heating plan in the case of processing a metal plate by combining a pre-process such as a press processing process and a bending processing process by linear heating.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are flowcharts of the calculation method of this embodiment
  • FIGS. 3 (a) to 3 (c) are explanatory views of the calculation method
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of selecting elements on the heating line.
  • the calculation method of this embodiment is the calculation method of the heating plan 6 used for bending a metal plate by linear heating.
  • the finite element method structural analysis is carried out under the first heating condition including at least one first heating line 4 set at the first position of the analysis model 2 of the metal plate, and this analysis is performed.
  • the first step of comparing the result 3 with the first target shape 10 is repeated by changing the position of the first heating line 4, and the analysis result 3 of the repeated first trial approaches the first target shape 10.
  • a finite element method structural analysis was performed under the second heating condition including one second heating line 4, and a second trial for comparing the analysis result 3 with the first target shape 10 was performed at the position of the second heating line 4.
  • the second selection heating line 5 is the at least one second heating line 4 set in the third step in which the above is changed and the second trial in which the analysis result 3 approaches the first target shape 10 among the repeated second trials.
  • the finite element method structural analysis under the third heating condition including the fourth step selected as, the first and second selective heating lines 5, and at least one third heating line 4 set at the third position of the analysis model 2.
  • the fifth step of repeating the third trial of comparing the analysis result with the second target shape 10 by changing the position of the third heating line 4, and the analysis result of the repeated third trial is the second purpose.
  • a finite element method structural analysis is performed under a fourth heating condition including at least one fourth heating line 4 set at the fourth position of the model 2, and the analysis result is compared with the second target shape 10.
  • the heating plan also includes the first, second, third and fourth selective heating wires 5.
  • the heating line 4 in which the analysis result 3 is closest to the first or second target shape 10 may be selected, and the analysis result 3 is the second or third.
  • the heating wire 4 approaching the first or second target shape 10 may be selected.
  • the program of the present embodiment is created so as to cause a computer to execute the calculation method of the present embodiment.
  • the calculation method of the present embodiment is a method of calculating a heating plan used for bending a metal plate by linear heating using a finite element method structural analysis (FEM structural analysis).
  • the heating plan is a plan for heating and bending a metal plate.
  • the analysis model 2 of the metal plate is used.
  • the length, width, thickness, etc. of the metal plate are set in the analysis model 2.
  • the analysis model 2 of the metal plate has a front surface and a back surface. Further, the analysis model 2 is divided into a plurality of elements (mesh) 8.
  • the element 8 may be, for example, a quadrangular or triangular shell, or may be a solid such as a cube, a rectangular parallelepiped, a triangular pyramid, or a triangular prism. Further, each vertex of the element 8 becomes a node 9.
  • the analysis model 2 shown in FIG. 3A the analysis model 2 is divided into 20 ⁇ 20 (400) elements 8, and the elements 8 are quadrangular shells. In this case, the analysis model 2 has a grid pattern, and each intersection has a node 9.
  • the models of the first and second target shapes 10 are used.
  • the first and second target shapes 10 are shapes that are targets for bending a metal plate.
  • the models of the first and second target shapes 10 are created by moving the nodes 9 so that the shape of the analysis model 2 of the metal plate becomes the first or second target shape 10.
  • the second target shape 10 is the final target shape
  • the first target shape 10 is an intermediate target shape before reaching the final target shape.
  • only one intermediate target shape is set, but a plurality of intermediate target shapes (for example, 3 to 10 intermediate target shapes) may be set.
  • a heating plan that can accurately bend the metal plate even if the final target shape is a complicated shape is created. can do.
  • the intermediate target shape can be created based on past machining data.
  • the heating plan 6 can be calculated by causing a computer to execute a program created based on the flowcharts shown in FIGS. 1 and 2.
  • the model of the first target shape 10 and the analysis model 2 are read into a computer.
  • the first target shape 10 is an intermediate target shape.
  • the heating line 4 is set at the first position of the analysis model 2.
  • the first position can be randomly set at an arbitrary position of the analysis model 2.
  • the first position may be a position included in the front surface of the analysis model 2 of the metal plate, or may be a position included in the back surface of the analysis model 2.
  • the heating line 4a shown in FIG. 3A can be set. Further, when setting 5 or more heating lines 4, the heating lines 4a to 4e can be set.
  • FIGS. 3A to 3C do not distinguish between the heating wire 4 or the selective heating wire 5 set on the front surface of the metal plate and the heating wire 4 or the selective heating wire 5 set on the back surface of the metal plate.
  • the heating lines 4a to 4v and the selective heating line 5 are set on the front surface of the metal plate and some are set on the back surface of the metal plate.
  • the finite element method structural analysis is performed using the analysis model 2.
  • strain is applied to the selected element 8 to obtain an analysis result 3 (analysis model deformed by structural analysis).
  • the heating conditions can include the amount of heat input in addition to the position of the heating wire 4.
  • the finite element method structural analysis may be an FEM thermal elasto-plastic analysis or an elastic analysis by the intrinsic strain method.
  • linear heating using a gas burner may be assumed, linear heating using a laser (laser forming or the like) may be assumed, or linear heating using induction heating may be assumed.
  • material physical characteristics Young's modulus, Poisson's ratio, density, etc.
  • the FEM thermal elasto-plastic analysis the vertical contraction, lateral contraction, angular deformation, and vertical contraction of the element 8 selected with respect to the heating conditions (the position of the set heating wire 4 (including the heating surface) and the amount of heat input (J / mm)). Calculate the amount of intrinsic strain of the four components of bending.
  • the thermal and deformation histories are sequentially reproduced and the deformation analysis is performed, so that the transient situation can be analyzed.
  • the deformation of the metal plate (analysis model 2) due to linear heating is caused by the intrinsic deformation. If this intrinsic deformation is known, the deformation of the metal plate (analysis model 2) due to linear heating can be predicted by adding the intrinsic deformation as a forced strain along the heating wire 4 in the elastic analysis. Therefore, in the elastic analysis by the intrinsic strain method, the structural analysis is performed using the intrinsic strain calculated or measured in advance. For example, the intrinsic strain calculated by FEM thermal elasto-plastic analysis or the intrinsic strain obtained by actually measuring a metal plate deformed by linear heating can be used for elastic analysis by the intrinsic strain method.
  • the elastic analysis by the intrinsic strain method can be performed by using an equation expressing the relationship between the amount of heat input calculated or measured in advance and the intrinsic strain.
  • the intrinsic strain method is an elastic analysis, the calculation time is considerably shorter than that of the thermal elasto-plastic analysis.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a comparison between the analysis result 3 and the first target shape 10 when the evaluation index is the out-of-plane displacement amount 13 of the node 9. For example, as shown in FIG. 6, the amount of displacement (error) in the out-of-plane direction from the node 9 of the analysis result 3 to the node 12 of the corresponding first target shape 10 is calculated.
  • the evaluation index is the displacement amount of the node 9
  • the evaluation index is the curvature of the node 9
  • the error between the curvature of the node 9 in the analysis result 3 and the curvature of the node 12 of the first target shape 10 corresponding to the node 9 is calculated.
  • the evaluation index is the curvature
  • the flow from the setting of the heating line 4 to the saving of the error and the position of the set heating line 4 is called the first trial.
  • the second trial basically has the same flow as the first trial, but the heating line 4 of the second trial is set at a position different from the setting position of the heating line 4 of the first trial.
  • This position can be randomly set at an arbitrary position of the analysis model 2. Further, this position may be a position included in the front surface of the analysis model 2 of the metal plate, or may be a position included in the back surface of the analysis model 2.
  • the heating line 4 may be a straight line or a curved line.
  • the element 8 on the set heating wire 4 is selected, the finite element method structural analysis is performed, and the analysis result 3 is obtained.
  • the obtained analysis result 3 is compared with the first target shape 10, and the error and the set position of the heating line 4 are stored in the storage unit.
  • Such a trial is repeated X times. For example, as shown in FIG. 3A, the position of the heating line 4 is set to the heating line 4c to 4k, and the trial can be performed at each position. Further, in each trial, a plurality of heating lines 4 can be set and the trial can be performed. For example, when setting five heating wires, five heating wires 4 are set in each trial and the trial is performed. The number of trials can be, for example, 500.
  • the displacement amount may be used as an index for evaluating the error between the analysis result 3 and the first target shape 10, or the curvature may be used, but the same index as the first time is used.
  • the analysis result 3 in each trial has a shape corresponding to the heating wire 4 at a different position and has a different shape, and the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 is different in each trial.
  • the heating line 4 in the trial in which the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 in each trial is the smallest is selected as the selective heating line 5.
  • the heating line 4 in the trial in which the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 is the second, third, fourth, or fifth is may be selected as the selective heating line 5.
  • Which trial the heating line 4 is selected as the selective heating line 5 can be determined in consideration of the first target shape 10, the size of the bending amount, and the like.
  • the plurality of heating lines 4 are selected as the selective heating lines 5.
  • the heating line 4d can be selected from the heating lines 4a to 4k shown in FIG. 3A.
  • heating lines 4f to 4j can be selected.
  • the process from the first trial to the selection of the selective heating line 5 is referred to as the first heating line selection flow.
  • the second heating line selection flow is basically the same flow as the first heating line selection flow, but when the heating lines 4 are randomly set at arbitrary positions in the analysis model 2, the first heating is performed. Both the selective heating line 5 selected in the line selection flow and the heating line 4 randomly set in each trial of the second heating line selection flow are set, and the element 8 on the selective heating line 5 and the set heating line 4 are set. Select the above element 8. Then, by performing the structural analysis under these heating conditions, it is possible to obtain an analysis result 3 that reflects both the selective heating line 5 and the set heating line 4. In the second heating line selection flow, a plurality of heating lines 4 may be set in each trial.
  • the number of heating lines 4 set in each trial of the first heating line selection flow and the number of heating lines 4 set in each trial of the second heating line selection flow may be different. ..
  • the selective heating line 5 and the heating line 4l shown in FIG. 3B can be set.
  • the selective heating lines (heating lines 4f to 4j) selected in the first heating line selection flow and the heating lines 4l to 4p can be set.
  • the trials are repeated up to X times, and the heating line 4 in the trial in which the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 is the smallest among the trials is selected as the selective heating line 5.
  • the heating line 4 in the trial in which the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 is the second or third smallest may be selected as the selective heating line 5.
  • the plurality of heating lines 4 are selected as the selective heating lines 5.
  • the heating line 4s can be selected from the heating lines 4l to 4v shown in FIG. 3 (b).
  • heating lines 4l to 4p can be selected.
  • Each heating line selection flow (referred to as the Ath heating line selection flow) is basically the same flow as the first heating line selection flow, but at least one heating line 4 at an arbitrary position in the analysis model 2 At least one heating line 4 randomly set in each trial of the Ath heating line selection flow and all the selections selected in the (A-1) or earlier heating line selection flow when randomly setting The heating wire 5 is set. Further, in each trial of the A-th heating line selection flow, a plurality of heating lines 4 can be set and the trial can be performed. For example, when setting five heating lines 4, the five heating lines 4 randomly set in each trial and all the selective heating lines 5 selected in the heating line selection flow before the (A-1) th time.
  • the selective heating line 5 (4d) selected in the first heating line selection flow the selective heating line 5 (4s) selected in the second heating line selection flow, and 3.
  • At least one heating wire 4 to be randomly set in each trial of the second heating wire selection flow is set. That is, the number of selective heating lines 5 to be set increases as the number of heating line selection flows increases.
  • the trials are repeated up to X times, and the heating line 4 in the trial in which the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 is the smallest among the trials is selected as the selection heating line 5.
  • the heating line 4 in the trial in which the error between the analysis result 3 and the first target shape 10 is the second or third smallest may be selected as the selective heating line 5.
  • the plurality of heating lines 4 are selected as the selective heating lines 5.
  • An upper limit can be set for the number of heating line selection flows. This upper limit can be set to a number exceeding the number of selective heating wires 5 considered necessary to reach the first target shape 10.
  • the process is restarted from the first heating line selection flow. As a result, it is possible to prevent the number of selective heating wires 5 included in the heating plan from becoming too large, and it is possible to prevent the heating plan from becoming a heating plan with a high processing cost.
  • the model of the second target shape 10 is read into the computer and the target shape is obtained.
  • the heating line selection flow is repeated ((n + 1) times to m times).
  • the second target shape 10 is the final target shape.
  • the (n + 1) th heating line selection flow the (n + 1) selective heating line is selected, in the (n + 2) th heating line selection flow, the (n + 2) selective heating line is selected, and in the Bth heating line selection flow.
  • the Bth selective heating line is selected.
  • the heating plan 6 includes, for example, a plurality of selective heating lines 5 as shown in FIG. 3C.
  • the selective heating line 5 selected in the heating line selection flow using the first target shape 10 is also set and the finite element method is used.
  • the structural analysis is performed, the analysis result having a small error from the first target shape or the first target shape may be read, and the heating line 4 may be set in the read analysis model (in this case, the first purpose).
  • the selected heating line 5 selected in the heating line selection flow using the shape 10 is not set).
  • the upper limit of the number of heating line selection flows can be set. This upper limit can be set to a number exceeding the number of selective heating wires 5 considered necessary to reach the second target shape 10.
  • the process is restarted from the (n + 1) th heating line selection flow.
  • the index for evaluating the error between the analysis result 3 and the first or second target shape 10 is changed between the heating line selection flow using the first target shape 10 and the heating line selection flow using the second target shape 10.
  • the displacement amount can be used as an index in the heating line selection flow using the first target shape 10
  • the curvature can be used as an index in the heating line selection flow using the second target shape 10.
  • the processing speed can be increased in the heating in the selective heating line 5 selected in the heating line selection flow using the first target shape 10, and the selection selected in the heating line selection flow using the second target shape 10.
  • the processing accuracy can be improved by heating in the heating wire 5. Therefore, it is possible to achieve both processing efficiency and processing accuracy.
  • the metal plate By linearly heating and bending the metal plate based on the obtained heating plan 6, it is possible to deform the metal plate into a shape close to the final target shape. Further, even if the final target shape is a complicated shape, the metal plate can be bent with high accuracy by using the heating plan 6 created by setting the target shape on the way.
  • the bending process of the metal plate may be performed by an operator or may be performed automatically by a machine.
  • a plurality of selective heating wires 5 may be heated at the same time.
  • the heating plan 6 can include the order of the selective heating lines 5 corresponding to the order of the heating line selection flows.
  • the selective heating wire 5 can be heated according to this order. This makes it possible to deform the metal plate into a shape closer to the target shape.
  • the step of comparing the analysis result 3 of the finite element method structural analysis carried out under the heating conditions including the selective heating line 5 and the three-dimensional shape of the metal plate based on the comparison result are described above.
  • a step of heating the metal plate so as to approach the analysis result 3 can be provided.
  • the step of measuring the three-dimensional shape of the metal plate can be performed using a three-dimensional measuring device.
  • the coordinate measuring device may be a contact type, or may be a scanning laser probe type or an optical type non-contact type. This makes it possible to deform the metal plate into a shape closer to the target shape.
  • a processing device that automatically processes a metal plate based on the heating plan 6 can include, for example, a heating unit that heats the metal plate and a control unit that controls the processing device.
  • the control unit is provided so that the heating plan 6 can be read in, and is provided so as to control the heating unit so as to heat the metal plate according to the heating plan 6.
  • the position where the heating wire 4 is set in each trial of the second embodiment was randomly set in the first embodiment, but in the second embodiment, the accumulated machining data is learned based on the accumulated machining data or the accumulated machining data is learned. Determined by artificial intelligence. As a result, the number of trials performed in each heating line selection flow can be reduced, and the calculation speed of the heating plan can be improved.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the description of the first embodiment also applies to the second embodiment as long as there is no contradiction.
  • the initial shape of the analysis model 2 of the metal plate is the shape of the metal plate after bending (the final target shape of the first embodiment), and the first The target shape is a shape in the middle of processing (the target shape in the middle of the first embodiment), and the second target shape is a shape before bending of the metal plate (a flat plate shape in the first embodiment).
  • the calculation method of the heating plan is the same as that of the first embodiment, but the order of the selective heating lines 5 included in the heating plan is reversed.
  • the heat lines are arranged in the order from the first selective heating line to the m selective heating line, but in the heating plan calculated in the second embodiment, from the m selective heating line. They are arranged in reverse order to the first selection heating line.
  • An excellent heating plan can be calculated by such a calculation method.
  • the first target shape and the second target shape are set, but in the calculation method of the third embodiment, only one target shape may be set.
  • Other configurations are the same as in the first or second embodiment.
  • the description of the first or second embodiment also applies to the third embodiment as long as there is no contradiction.
  • the initial shape of the analysis model 2 of the metal plate is the shape after the pre-process of the bending process of the metal plate by linear heating.
  • the pre-process is, for example, a press working process.
  • a heating plan (target shape: bowl type, saddle type, torsion type) is calculated using the calculation method of the present invention (structural analysis: elastic analysis by the intrinsic strain method), and the calculated heating scheme is used by the intrinsic strain method.
  • a simulation was performed to perform elastic analysis (structural analysis).
  • the intrinsic strain applied to the element for the deformation analysis by the intrinsic strain method was obtained from the deformation result by performing FEM thermal elasto-plastic analysis on the analysis model.
  • a plate-shaped analysis model with a plate length of 500 mm and a plate width of 500 mm is used, and the analysis model is a quadrangular shell element so that the number of nodes and the number of elements are 2,601 and 2,500, respectively. Divided.
  • the material of the metal plate was assumed to be SM490A (rolled steel for welded structure), and the plate thickness was assumed to be 16 mm.
  • the material constants of SM490A are shown in Table 1. In the simulation, three types (bowl type, saddle type, and twist type) were set as the target shapes. The number of trials spent in determining the position of one selective heating wire was set to 500.
  • the analysis model was set to a plate length of 500 mm, a plate width of 500 mm, and a plate thickness of 16 mm, and the number of nodes and elements was 61,711, 50,000.
  • the welding conditions were current 150A, voltage 20V, welding speed 2.286mm / sec, and welding efficiency 0.8.
  • Table 2 shows the natural strains (longitudinal contraction, lateral contraction, longitudinal curvature, lateral curvature) obtained as a result.
  • FIGS. 7 (a) to 7 (e) are heating plans calculated assuming that the number of selective heating lines is 10, 20, 30, 40, and 55, respectively
  • (D) are the analysis results when the structural analysis by the intrinsic strain method is performed based on the heating plan calculated by assuming that the number of selective heating lines is 10, 20, 30, and 40, respectively.
  • FIG. 9A shows the target shape used for the structural analysis
  • FIG. 9B shows the analysis result when the structural analysis is performed by the intrinsic strain method based on the heating plan calculated with the number of selective heating lines being 55.
  • FIG. 10 shows an out-of-plane displacement distribution comparing the target shape and the analysis result in the broken lines AA'of FIGS. 9 (a) and 9 (b)
  • FIG. 11 shows one point in FIGS. 9 (a) and 9 (b). It is an out-of-plane displacement distribution comparing the target shape and the analysis result on the chain line BB'.
  • the curvature at the node was used as an index to evaluate the error between the target shape and the analysis result.
  • the number of selective heating wires was 10, 20, 30, 40, and 55.
  • the heating plan shown in FIGS. 7A to 7E could be calculated.
  • the analysis results shown in FIGS. 8 (a) to 8 (d) and 9 (b) could be obtained.
  • the solid line in FIG. 7 represents the selective heating line on the front surface of the metal plate, and the dotted line represents the selective heating line on the back surface of the metal plate.
  • FIGS. 8A to 8D when the number of selective heating lines is 10, the bowl-shaped tendency is captured, and when the number of selective heating lines is 20, a shape that almost matches the target shape is formed. I found that it was done. After that, it was confirmed that the shape was finely adjusted or the number of selective heating lines that had almost no effect on the shape increased. Focusing on the heating positions shown in FIG. 7, it was found that many selective heating lines were arranged in the diagonal direction of the base metal. In order to form a bowl-shaped shape with a dent in the center, the position of the selective heating line is selected so that the entire base metal is bent evenly using both angular deformation and vertical bending. It is considered that this is the result.
  • Target shape Saddle shape Fig. 12 (a) is the target shape used for structural analysis, and Fig. 12 (b) is structural analysis by the intrinsic strain method based on the heating plan calculated assuming that the number of selective heating lines is 40. It is the analysis result at the time.
  • FIG. 13 is a heating plan calculated assuming that the number of selective heating lines is 40.
  • FIG. 14 is an out-of-plane displacement distribution comparing the target shape and the analysis result in the broken lines AA'of FIGS. 12 (a) and 12 (b), and FIG. 15 is one point of FIGS. 12 (a) and 12 (b). It is an out-of-plane displacement distribution comparing the target shape and the analysis result on the chain line BB'.
  • the out-of-plane displacement amount at the node was used as an index to evaluate the error between the target shape and the analysis result.
  • the number of selective heating wires was set to 40.
  • the heating plan shown in FIG. 13 could be calculated.
  • the analysis result shown in FIG. 12B could be obtained. It was confirmed that the analysis results shown in FIGS. 12, 14, 15 to 12 (b) well captured the tendency of the target shape.
  • FIG. 16 Twist type Fig. 16 (a) is the target shape used for structural analysis, and Fig. 16 (b) is structural analysis by the intrinsic strain method based on a heating plan calculated with 16 selective heating lines. It is the analysis result at the time.
  • FIG. 17 is a heating plan calculated assuming that the number of selective heating lines is 16.
  • FIG. 18 is an out-of-plane displacement distribution comparing the target shape and the analysis result in the broken lines AA'of FIGS. 16 (a) and 16 (b), and FIG. 19 shows one point of FIGS. 16 (a) and 16 (b). It is an out-of-plane displacement distribution comparing the target shape and the analysis result on the chain line BB'.
  • the amount of displacement in the out-of-plane direction at the node is used as an index for evaluating the error between the target shape and the analysis result. Further, the number of selective heating wires was set to 16. In this simulation, the heating plan shown in FIG. 17 could be calculated. Moreover, when the structural analysis by the intrinsic strain method was performed based on the calculated heating plan, the analysis result shown in FIG. 16B could be obtained. It was confirmed that the analysis results shown in FIGS. 16, 18, 19 to 16 (b) well captured the tendency of the target shape.

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Abstract

本発明は線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法である。この算出方法は、解析モデルに設定した加熱線を含む第１加熱条件で構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第１試行を加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、繰り返した第１試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第１試行で設定した加熱線を第１選択加熱線として選択するステップと、第１選択加熱線と、解析モデルに設定した加熱線を含む第２加熱条件で構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第２試行を加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、繰り返した第２試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第２試行で設定した加熱線を第２選択加熱線として選択するステップとを備える。

Description

線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法
　本発明は、線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法に関する。
　船舶には船首部やバルバス・バウ、船尾部などに複雑な曲面形状が存在する。これらの曲面形状を作成するために複数の鋼板に対して曲げ加工を行い、それらを溶接により接合する。曲げ加工の技術として、造船分野においては線状加熱が広く用いられている。
線状加熱とは、鋼板の表面をガスバーナーで加熱した際に発生する熱変形を利用するものであり、現在国内の多くの造船所で古くから採用されている技術である。線状加熱により鋼板の曲げ加工をする際、ガスバーナーの炎で鋼板を局所的に加熱しつつ、鋼板に水をかけることにより加熱部を急冷却すると、鋼板に塑性変形が発生する。この塑性変形は、加熱するガスバーナーの移動速度、燃焼ガスと流入酸素と混合比、バーナーと鋼板の距離などを変化させて鋼板への入熱を調整することにより制御することができる。また、線状加熱による曲げ加工は、複数の加熱線を適当な位置に配置することによって、鋼板を目的の曲面形状に近づける加工技術である。
　しかし、線状加熱時に生じる変形は、縦収縮・横収縮、縦曲り・横曲がりが混在する複雑なものであり、入熱量やガスバーナーの移動速度、加熱位置等にも依存するため、予測が非常に困難であることから、線状加熱による曲げ加工は自動化が困難とされる技術の一つである。
　線状加熱による曲げ加工の自動化を実現するために用いる加熱方案算出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－６６９０２号公報
　従来の加熱方案算出方法では、目的形状から算出した目的固有ひずみに基づき加熱方案を算出するため、加熱線が密集した部分において複雑な補正をする必要がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、金属板を目的形状に近づけるために最適な複数の加熱線を含む加熱方案を算出することができる算出方法を提供する。
　本発明は線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法を提供する。本発明の算出方法は、前記金属板の解析モデルの第１位置に設定した少なくとも１本の第１加熱線を含む第１加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第１試行を第１加熱線の位置を変えて繰り返す第１ステップと、繰り返した第１試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第１試行で設定した少なくとも１本の第１加熱線を第１選択加熱線として選択する第２ステップと、第１選択加熱線と、前記解析モデルの第２位置に設定した少なくとも１本の第２加熱線とを含む第２加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第２試行を第２加熱線の位置を変えて繰り返す第３ステップと、繰り返した第２試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第２試行で設定した少なくとも１本の第２加熱線を第２選択加熱線として選択する第４ステップと、第１及び第２選択加熱線と、前記解析モデルの第３位置に設定した少なくとも１本の第３加熱線を含む第３加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第３試行を第３加熱線の位置を変えて繰り返す第５ステップと、繰り返した第３試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第３試行で設定した少なくとも１本の第３加熱線を第３選択加熱線として選択する第６ステップと、第１、第２及び第３選択加熱線と、前記解析モデルの第４位置に設定した少なくとも１本の第４加熱線とを含む第４加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第４試行を第４加熱線の位置を変えて繰り返す第７ステップと、繰り返した第４試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第４試行で設定した少なくとも１本の第４加熱線を第４選択加熱線として選択する第８ステップとを備える。前記加熱方案は、第１、第２、第３及び第４選択加熱線を含む。
　本発明の算出方法により、様々な位置に設定した加熱線から目的形状に近づく加熱線の選択を繰り返し行うため、金属板を目的形状に近づけるために最適な複数の加熱線を含む加熱方案を算出することができる。また、算出した加熱方案に基づき金属板を加熱することにより、金属板を目的形状に近い形状に変形させることが可能である。
　本発明の算出方法では、第１～第４ステップでは、解析結果と第１目的形状とを比較した複数の試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた試行で設定した加熱線を選択加熱線として選択し、第５～第８ステップでは、解析結果と第２目的形状とを比較した複数の試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた試行で設定した加熱線を選択加熱線として選択する。このため、途中目的形状と最終目的形状とを設定して加熱方案を作成することができる。また、最終目的形状が複雑な形状であっても、途中目的形状を設定し段階的な加熱方案を作成することにより、精度よく金属板を曲げ加工することができる加熱方案を作成することができる。
　また、算出において選択加熱線の数が増えすぎた場合、選択加熱線の選択をやり直す必要がある。この際、途中目的形状を設定しておくと、最初の段階まで戻らず途中目的形状にまで戻って選択加熱線の選択をやり直すことができる。このため、加熱方案の作成効率を向上させることができる。
本発明の一実施形態の算出方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態の算出方法のフローチャートである。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の一実施形態の算出方法の説明図である。 本発明の一実施形態の算出方法に含まれる加熱線の設定方法の説明図である。 本発明の一実施形態の算出方法に含まれる加熱線上の要素を選び出す方法の説明図である。 本発明の一実施形態の算出方法に含まれる解析結果と目的形状との比較の説明図である。 （ａ）～（ｅ）は、シミュレーションにおいて算出した加熱方案である。 （ａ）～（ｄ）は、算出した加熱方案に基づく構造解析の解析結果である。 (ａ)はシミュレーションで用いた目的形状（椀型）であり、（ｂ）は算出した加熱方案に基づく構造解析の解析結果である。 図９（ａ）（ｂ）に示した破線Ａ－Ａ’における目的形状と解析結果とを比較したグラフである。 図９（ａ）（ｂ）に示した一点鎖線Ｂ－Ｂ’における目的形状と解析結果とを比較したグラフである。 (ａ)はシミュレーションで用いた目的形状（鞍型）であり、（ｂ）は算出した加熱方案に基づく構造解析の解析結果である。 シミュレーションにおいて算出した加熱方案である。 図１２（ａ）（ｂ）に示した破線Ａ－Ａ’における目的形状と解析結果とを比較したグラフである。 図１２（ａ）（ｂ）に示した破線Ｂ－Ｂ’における目的形状と解析結果とを比較したグラフである。 (ａ)はシミュレーションで用いた目的形状（捩れ型）であり、（ｂ）は算出した加熱方案に基づく構造解析の解析結果である。 シミュレーションにおいて算出した加熱方案である。 図１６（ａ）（ｂ）に示した破線Ａ－Ａ’における目的形状と解析結果とを比較したグラフである。 図１６（ａ）（ｂ）に示した破線Ｂ－Ｂ’における目的形状と解析結果とを比較したグラフである。
　本発明は、線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法であって、前記金属板の解析モデルの第１位置に設定した少なくとも１本の第１加熱線を含む第１加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第１試行を第１加熱線の位置を変えて繰り返す第１ステップと、繰り返した第１試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第１試行で設定した少なくとも１本の第１加熱線を第１選択加熱線として選択する第２ステップと、第１選択加熱線と、前記解析モデルの第２位置に設定した少なくとも１本の第２加熱線とを含む第２加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第２試行を第２加熱線の位置を変えて繰り返す第３ステップと、繰り返した第２試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第２試行で設定した少なくとも１本の第２加熱線を第２選択加熱線として選択する第４ステップと、第１及び第２選択加熱線と、前記解析モデルの第３位置に設定した少なくとも１本の第３加熱線を含む第３加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第３試行を第３加熱線の位置を変えて繰り返す第５ステップと、繰り返した第３試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第３試行で設定した少なくとも１本の第３加熱線を第３選択加熱線として選択する第６ステップと、第１、第２及び第３選択加熱線と、前記解析モデルの第４位置に設定した少なくとも１本の第４加熱線とを含む第４加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第４試行を第４加熱線の位置を変えて繰り返す第７ステップと、繰り返した第４試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第４試行で設定した少なくとも１本の第４加熱線を第４選択加熱線として選択する第８ステップとを備える。また、前記加熱方案は、第１、第２、第３及び第４選択加熱線を含む。
　第４ステップにおいて第１選択加熱線と第２選択加熱線とを含む第２加熱条件での有限要素法構造解析の解析結果が第１目的形状との誤差が大きい場合、第１、第２、第３及び第４ステップをやり直すことができ、第８ステップにおいて第１、第２、第３及び第４選択加熱線とを含む第４加熱条件での有限要素法構造解析の解析結果が第２目的形状との誤差が大きい場合、第５、第６、第７及び第８ステップをやり直すことができる。このことにより、加熱方案に含まれる選択加熱線が多くなりすぎることを抑制することができ、加工コストが高い加熱方案となることを抑制することができる。また、加熱方案の作成効率を向上させることができる。
　本発明の算出方法において、第１、第２、第３又は第４加熱線を設定する位置を、蓄積した加工データに基づき又は蓄積した加工データを学習させた人工知能により決定することができる。このことにより、各加熱線選択フローにおいて行う試行の回数を減らすことができ、加熱方案の算出速度を向上させることができる。
　本発明の算出方法において、金属板の解析モデルの初期形状を金属板の曲げ加工後の形状とすることができ、第１又は第２目的形状を金属板の曲げ加工前の形状とすることができる。このことにより優れた加熱方案を算出することができる。
　本発明の算出方法において、金属板の解析モデルの初期形状を、線状加熱による金属板の曲げ加工の前工程後の形状とすることができる。このことにより、プレス加工工程などの前工程と、線状加熱による曲げ処理工程とを組み合わせて金属板を加工する場合における加熱方案を作成することができる。
　以下、複数の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
第１実施形態
　図１及び図２は本実施形態の算出方法のフローチャートであり、図３（ａ）～（ｃ）は算出方法の説明図であり、図４は加熱線の設定方法の説明図である。また、図５は加熱線上の要素を選び出す方法の説明図である。
　本実施形態の算出方法は、線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案６の算出方法である。また、本実施形態の算出方法は、金属板の解析モデル２の第１位置に設定した少なくとも１本の第１加熱線４を含む第１加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果３と第１目的形状１０とを比較する第１試行を第１加熱線４の位置を変えて繰り返す第１ステップと、繰り返した第１試行のうち解析結果３が第１目的形状１０に近づいた第１試行で設定した少なくとも１本の第１加熱線４を第１選択加熱線５として選択する第２ステップと、第１選択加熱線５と、解析モデル２の第２位置に設定した少なくとも１本の第２加熱線４とを含む第２加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果３と第１目的形状１０とを比較する第２試行を第２加熱線４の位置を変えて繰り返す第３ステップと、繰り返した第２試行のうち解析結果３が第１目的形状１０に近づいた第２試行で設定した少なくとも１本の第２加熱線４を第２選択加熱線５として選択する第４ステップと、第１及び第２選択加熱線５と、解析モデル２の第３位置に設定した少なくとも１本の第３加熱線４を含む第３加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状１０とを比較する第３試行を第３加熱線４の位置を変えて繰り返す第５ステップと、繰り返した第３試行のうち解析結果が第２目的形状１０に近づいた第３試行で設定した少なくとも１本の第３加熱線４を第３選択加熱線５として選択する第６ステップと、第１、第２及び第３選択加熱線５と、解析モデル２の第４位置に設定した少なくとも１本の第４加熱線４とを含む第４加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状１０とを比較する第４試行を第４加熱線４の位置を変えて繰り返す第７ステップと、繰り返した第４試行のうち解析結果が第２目的形状１０に近づいた第４試行で設定した少なくとも１本の第４加熱線４を第４選択加熱線５として選択する第８ステップとを備える。また、前記加熱方案は、第１、第２、第３及び第４選択加熱線５を含む。
　第２、第４、第６又は第８ステップにおいて、解析結果３が最も第１又は第２目的形状１０に近づいた加熱線４を選択してもよく、解析結果３が２番目又は３番目に第１又は第２目的形状１０に近づいた加熱線４を選択してもよい。
　また、本実施形態のプログラムは、本実施形態の算出方法をコンピューターに実行させるように作成されている。
　本実施形態の算出方法は、有限要素法構造解析（ＦＥＭ構造解析）を利用して線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案を算出する方法である。
　加熱方案は、金属板を加熱し曲げ加工するためのプランである。
　本実施形態の算出方法では、金属板の解析モデル２を用いる。解析モデル２には、金属板の長さ、幅、厚さなどを設定する。また、金属板の解析モデル２は、表面と裏面とを有する。また、解析モデル２を複数個の要素（メッシュ）８に分割する。要素８は、例えば、四角形又は三角形のシェルであってもよく、立方体、直方体、三角錐、三角柱などのソリッドであってもよい。また、要素８の各頂点が節点９となる。例えば、図３（ａ）に示した解析モデル２では、解析モデル２は、２０×２０（４００）個の要素８に分割され、この要素８は、４角形のシェルである。この場合、解析モデル２は格子状となり、各交点が節点９となる。
　本実施形態の算出方法では、第１及び第２目的形状１０のモデルを用いる。第１及び第２目的形状１０は、金属板の曲げ加工の目標となる形状である。第１及び第２目的形状１０のモデルは、金属板の解析モデル２の形状が第１又は第２目的形状１０となるように節点９を動かして作成する。第２目的形状１０は最終目的形状であり、第１目的形状１０は最終目的形状に到達する前の途中目的形状である。ここでは、途中目的形状を１つしか設定していないが、複数の途中目的形状（例えば３～１０の途中目的形状）を設定してもよい。このように、途中目的形状と最終目的形状を設定して加熱方案を作成することにより、最終目的形状が複雑な形状であっても、精度よく金属板を曲げ加工することができる加熱方案を作成することができる。
　途中目的形状は、過去の加工データに基づき作成することができる。
　本実施形態の算出方法では、例えば、図１、図２に示したフローチャートに基づき作成したプログラムをコンピューターに実行させることにより加熱方案６を算出することができる。ここでは、図１、図２に示したフローチャートに沿って説明する。
　まず、コンピューターに第１目的形状１０のモデル及び解析モデル２を読み込む。第１目的形状１０は、途中目的形状である。
　次に、解析モデル２の第１位置に加熱線４を設定する。第１位置は、解析モデル２の任意の位置にランダムに設定することができる。第１位置は、金属板の解析モデル２の表面に含まれる位置であってもよく、解析モデル２の裏面に含まれる位置であってもよい。加熱線４は直線であってもよく、曲線であってもよい。また、複数の加熱線４を設定してもよい。例えば、５本の加熱線４を設定することができる。
　例えば、加熱線４が直線である場合、図４に示したように、解析モデル２の任意の２つの節点９（ｘ1、ｙ1）、（ｘ2、ｙ2）をランダムに選択し、この２つの節点９を結ぶ直線に加熱線４を設定することができる。この場合、設定した加熱線４は、式：ｙ＝｛（ｙ2－ｙ1）／（ｘ2－ｘ1）｝ｘ＋｛（ｘ2ｙ1－ｘ1ｙ2）／（ｘ2－ｘ1）｝で表すことができる。
　例えば、図３（ａ）に示した加熱線４ａを設定することができる。また、５数の加熱線４を設定する場合、加熱線４ａ～４ｅを設定することができる。図３（ａ）～（ｃ）では、金属板の表面に設定した加熱線４又は選択加熱線５と、金属板の裏面に設定した加熱線４又は選択加熱線５とを区別していないが、加熱線４ａ～４ｖ、選択加熱線５には、金属板の表面に設定されたものもあれば、金属板の裏面に設定されたものもある。
　次に、設定した加熱線４上の要素８を選び出す。要素８の各辺のうち少なくとも１つの辺が加熱線４と交わればその要素８は加熱線４上にあるとすることができる。例えば、図５に示した解析モデル２では、要素（１）、（２）、（３）は加熱線４上にあるが、要素（４）は加熱線４上にない。複数の加熱線４を設定している場合には、複数の加熱線４上の要素８を選び出す。
　次に、解析モデル２で有限要素法構造解析を行う。有限要素法構造解析では、設定した加熱線４を線状加熱する加熱条件において、選び出した要素８にひずみを付与して解析結果３（構造解析により変形させた解析モデル）を得る。加熱条件は、加熱線４の位置に加えて入熱量を含むことができる。第１加熱線４を金属板の解析モデル２の表面に設定した場合、解析において金属板は表面側から加熱される。第１加熱線４を金属板の解析モデル２の裏面に設定した場合、解析において金属板は裏面側から加熱される。
　有限要素法構造解析はＦＥＭ熱弾塑性解析であってもよく、固有ひずみ法による弾性解析であってもよい。構造解析では、ガスバーナーを用いる線状加熱を想定してもよく、レーザを用いる線状加熱（レーザーフォーミング等）を想定してもよく、誘導加熱を用いる線状加熱を想定してもよい。また、構造解析では、曲げ加工の対象となる金属板の材料物性値（ヤング率、ポアソン比、密度など）を用いる。
　ＦＥＭ熱弾塑性解析では、加熱条件（設定した加熱線４の位置（加熱面を含む）及び入熱量(J/mm)）に対して選び出した要素８の縦収縮，横収縮，角変形，縦曲りの４成分の固有ひずみ量を算出する。ＦＥＭ熱弾塑性解析では、熱及び変形履歴を逐次再現し変形解析を行うため、過渡の状況を解析できる。
　固有ひずみ法による弾性解析では、線状加熱による金属板（解析モデル２）の変形は、固有変形によって発生すると考える。この固有変形が既知であれば、線状加熱による金属板（解析モデル２）の変形が，弾性解析において加熱線４に沿って固有変形を強制ひずみとして加える事で予測可能になる。従って、固有ひずみ法による弾性解析では、予め算出した又は測定した固有ひずみを用いて構造解析をおこなう。例えば、ＦＥＭ熱弾塑性解析を用いて算出した固有ひずみ、又は実際に線状加熱して変形させた金属板を測定することにより得られる固有ひずみを固有ひずみ法による弾性解析に用いることができる。また、固有ひずみ法による弾性解析は、予め算出又は測定した入熱量と固有ひずみとの関係を表す式を用いて行うことができる。
　また、固有ひずみ法は、弾性解析であるため，計算時間が熱弾塑性解析に比べてかなり短時間であることが特徴として挙げられる。
　次に、解析結果３と第１目的形状１０とを比較し、解析結果３と第１目的形状１０との誤差を評価する。そして、この誤差及び設定した加熱線４の位置を記憶部に保存する。
　評価指標としては、例えば、節点９の面外方向変位量（変位量）又は曲率とすることができる。
　図６は、評価指標を節点９の面外方向変位量１３とした場合における解析結果３と第１目的形状１０との比較の説明図である。例えば図６のように、解析結果３の節点９から対応する第１目的形状１０の節点１２までの面外方向の変位量（誤差）を算出する。このように、評価指標を節点９の変位量とすると、金属板を比較的速く第１目的形状に近づけることができる加熱方案を算出することができる。
　評価指標を節点９の曲率とした場合、解析結果３の節点９の曲率と、この節点９に対応する第１目的形状１０の節点１２の曲率との誤差を算出する。このように、評価指標を曲率とすると、金属板を精度よく第１目的形状に近づけることができる加熱方案を算出することができる。
　評価指標に変位量を用いるか曲率を用いるかは、第１目的形状、加工効率などを考慮して決定することができる。
　加熱線４の設定から誤差及び設定した加熱線４の位置の保存までのフローを１回目の試行という。
　１回目の試行が終わると、次に２回目の試行を行う。２回目の試行は、基本的には１回目の試行と同じフローであるが、２回目の試行の加熱線４は、１回目の試行の加熱線４の設定位置とは異なる位置に設定する。この位置は、解析モデル２の任意の位置にランダムに設定することができる。また、この位置は、金属板の解析モデル２の表面に含まれる位置であってもよく、解析モデル２の裏面に含まれる位置であってもよい。２回目の試行においても、加熱線４は直線であってもよく、曲線であってもよい。また、複数の加熱線４を設定してもよい。例えば、図３（ａ）に示した加熱線４ｂを設定する。また、５本の加熱線４を設定する場合、例えば、加熱線４ｆ～４ｊを設定することができる。そして、設定した加熱線４上の要素８を選び出し、有限要素法構造解析を実施し、解析結果３を得る。得られた解析結果３と第１目的形状１０とを比較し、誤差及び設定した加熱線４の位置を記憶部に保存する。
　このような試行をＸ回繰り返す。例えば、図３（ａ）に示したように、加熱線４の位置を加熱線４ｃ～４ｋとして、それぞれの位置で試行を行うことができる。また、各試行において複数の加熱線４を設定して試行を行うことができる。例えば、５本の加熱線を設定する場合、各試行において５本の加熱線４を設定して試行を行う。試行回数は、例えば、５００回とすることができる。
　２回目からＸ回目まで試行では、解析結果３と第１目的形状１０との誤差を評価する指標に変位量を用いてもよく、曲率を用いてもよいが、１回目と同じ指標を用いる。
　各試行のおける解析結果３は、異なる位置の加熱線４に対応した形状となり、それぞれ違う形状となり、解析結果３と第１目的形状１０との誤差は各試行で異なる。
　次に、各試行のうち解析結果３と第１目的形状１０との誤差が最も小さい試行における加熱線４を選択加熱線５として選択する。各試行のうち解析結果３と第１目的形状１０との誤差が２番目、３番目、４番目又は５番目に小さい試行における加熱線４を選択加熱線５として選択してもよい。どの試行における加熱線４を選択加熱線５として選択するかは、第１目的形状１０、曲げ量の大きさなどを考慮して決めることができる。また、試行において複数の加熱線４を設定している場合、複数の加熱線４を選択加熱線５として選択する。例えば、図３（ａ）に示した加熱線４ａ～４ｋのうち加熱線４ｄを選択することができる。また、各試行において加熱線４を５本設定している場合、例えば、加熱線４ｆ～４ｊを選択することができる。
　１回目の試行から選択加熱線５を選択するまでを１回目の加熱線選択フローという。
　１回目の加熱線選択フローが終わると、次に２回目の加熱線選択フローを行う。２回目の加熱線選択フローは、基本的には１回目の加熱線選択フローと同じフローであるが、解析モデル２の任意の位置に加熱線４をランダムに設定する際に、１回目の加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線５と、２回目の加熱線選択フローの各試行においてランダムに設定する加熱線４の両方を設定し、選択加熱線５上の要素８及び設定した加熱線４上の要素８を選び出す。そして、この加熱条件で構造解析を行うことにより、選択加熱線５と設定した加熱線４の両方を反映した解析結果３を得ることができる。２回目の加熱線選択フローにおいても各試行で複数の加熱線４を設定してもよい。また、１回目の加熱線選択フローの各試行において設定する加熱線４の本数と、２回目の加熱線選択フローの各試行において設定する加熱線４の本数とは、違う本数であってもよい。例えば、図３（ｂ）に示した選択加熱線５と加熱線４ｌを設定することができる。また、各試行において加熱線４を５本設定している場合、例えば、１回目の加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線（加熱線４ｆ～４ｊ）と加熱線４ｌ～４ｐを設定することができる。
　２回目の加熱線選択フローにおいてＸ回まで試行を繰り返し、各試行のうち解析結果３と第１目的形状１０との誤差が最も小さい試行における加熱線４を選択加熱線５として選択する。各試行のうち解析結果３と第１目的形状１０との誤差が２番目又は３番目に小さい試行における加熱線４を選択加熱線５として選択してもよい。また、試行において複数の加熱線４を設定している場合、複数の加熱線４を選択加熱線５として選択する。例えば、図３（ｂ）に示した加熱線４ｌ～４ｖのうち加熱線４ｓを選択することができる。また、各試行において加熱線４を５本設定している場合、例えば、加熱線４ｌ～４ｐを選択することができる。
　３、４、・・・、ｎ回目の加熱線選択フローを順におこなう。各加熱線選択フロー（Ａ回目の加熱線選択フローという）は、基本的には１回目の加熱線選択フローと同じフローであるが、解析モデル２の任意の位置に少なくとも１本の加熱線４をランダムに設定する際に、Ａ回目の加熱線選択フローの各試行においてランダムに設定する少なくとも１本の加熱線４と、（Ａ－１）回目以前の加熱線選択フローにおいて選択したすべての選択加熱線５とを設定する。また、Ａ回目の加熱線選択フローの各試行において複数の加熱線４を設定して試行を行うことができる。例えば、５本の加熱線４を設定する場合、各試行においてランダムに設定する５本の加熱線４と、（Ａ－１）回目以前の加熱線選択フローにおいて選択したすべての選択加熱線５とを設定して試行を行う。
　例えば、３回目の加熱線選択フローでは、１回目の加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線５(４ｄ)と、２回目の加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線５(４ｓ)と、３回目の加熱線選択フローの各試行においてランダムに設定する少なくとも１本の加熱線４とを設定する。つまり、加熱線選択フローの回数を重ねるにつれて設定する選択加熱線５の数が増えていく。
　そして、すべての選択加熱線５上の要素８及び設定した加熱線４上の要素８を選び出し、この加熱条件で構造解析を行うことにより、すべての選択加熱線５と設定した加熱線４とを反映した解析結果３を得ることができる。
　Ａ回目の加熱線選択フローにおいてＸ回まで試行を繰り返し、各試行のうち解析結果３と第１目的形状１０との誤差が最も小さい試行における加熱線４を選択加熱線５として選択する。各試行のうち解析結果３と第１目的形状１０との誤差が２番目又は３番目に小さい試行における加熱線４を選択加熱線５として選択してもよい。また、試行において複数の加熱線４を設定している場合、複数の加熱線４を選択加熱線５として選択する。
　ｎ回目の加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線５を含む加熱条件での解析結果３と第１目的形状１０との誤差が小さいと判断すると、第１目的形状１０を用いる加熱線選択フローの繰り返しを終了する。
　加熱線選択フローの回数に上限を設定することができる。この上限は、第１目的形状１０に到達するために必要と考えられる選択加熱線５の数を上回る数に設定することができる。加熱線選択フローの回数が上限に達し、解析結果３と第１目的形状１０との誤差が大きい場合、１回目の加熱線選択フローからやり直す。このことにより、加熱方案に含まれる選択加熱線５が多くなりすぎることを抑制することができ、加工コストが高い加熱方案となることを抑制することができる。
　解析結果を第１目的形状１０に近づけるための加熱線選択フローの繰り返しが終わると、次に、図２のフローチャートに示したように、コンピューターに第２目的形状１０のモデルを読み込み、目的形状を第１目的形状１０から第２目的形状１０に代えて、加熱線選択フローの繰り返しを続ける（(ｎ＋１)回目～ｍ回目）。第２目的形状１０は、最終目的形状である。(ｎ＋１)回目の加熱線選択フローでは第(ｎ＋１)選択加熱線を選択し、(ｎ＋２)回目の加熱線選択フローでは第(ｎ＋２)選択加熱線を選択し、Ｂ回目の加熱線選択フローでは第Ｂ選択加熱線を選択する。
　そして、ｍ回目の加熱線選択フローにおいて選択した第ｍ選択加熱線５を含む加熱条件での解析結果３と第２目的形状１０との誤差が小さいと判断すると、第２目的形状１０を用いる加熱線選択フローの繰り返しを終了し、１～ｎ回目、（ｎ＋１）～ｍ回目の加熱線選択フローで選択した選択加熱線５を含む加熱方案６が完成する。加熱方案６は、例えば、図３（ｃ）のように複数の選択加熱線５を含む。
　図２に示したフローチャートでは、第２目的形状１０を用いる加熱線選択フローの各試行において、第１目的形状１０を用いた加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線５も設定して有限要素法構造解析を実施しているが、第１目的形状又は第１目的形状との誤差の小さい解析結果を読み込み、この読み込んだ解析モデルに加熱線４を設定してもよい（この場合、第１目的形状１０を用いた加熱線選択フローにおいて選択した選択加熱線５は設定しない）。
　第２目的形状１０を用いる加熱線選択フローの繰り返しにおいても、加熱線選択フローの回数に上限を設定することができる。この上限は、第２目的形状１０に到達するために必要と考えられる選択加熱線５の数を上回る数に設定することができる。加熱線選択フローの回数が上限に達し、解析結果３と第２目的形状１０との誤差が大きい場合、（ｎ＋１）回目の加熱線選択フローからやり直す。このことにより、加熱方案に含まれる選択加熱線５が多くなりすぎることを抑制することができ、加工コストが高い加熱方案となることを抑制することができる。また、加熱方案に含まれる選択加熱線５の数が増えすぎた場合、最初の段階まで戻らず途中目的形状にまで戻って選択加熱線５の選択をやり直すことができる。このため、加熱方案の作成効率を向上させることができる。
　第１目的形状１０を用いる加熱線選択フローと、第２目的形状１０を用いる加熱線選択フローとで、解析結果３と第１又は第２目的形状１０との誤差を評価する指標を変えてもよい。例えば、第１目的形状１０を用いる加熱線選択フローにおける指標に変位量を用いることができ、第２目的形状１０を用いる加熱線選択フローにおける指標に曲率を用いることができる。このことにより、第１目的形状１０を用いる加熱線選択フローで選択した選択加熱線５における加熱では、加工速度を速くすることができ、第２目的形状１０を用いる加熱線選択フローで選択した選択加熱線５における加熱では、加工精度を高くすることができる。従って、加工効率と加工精度を両立させることが可能になる。
　得られた加熱方案６に基づき金属板を線状加熱し曲げ加工することにより、金属板を最終目的形状に近い形状に変形させることが可能である。また、最終目的形状が複雑な形状であっても、途中目的形状を設定して作成した加熱方案６を用いることにより精度よく金属板を曲げ加工することができる。
　金属板の曲げ加工は、作業者が行ってもよく、機械で自動的に行ってもよい。機械で金属板の曲げ加工をする場合、複数の選択加熱線５を同時に加熱してもよい。
　加熱方案６は、加熱線選択フローの順序に対応した選択加熱線５の順序を含むことができる。加熱方案６に基づき金属板を線状加熱し曲げ加工する際、この順序に従って、選択加熱線５を加熱することができる。このことにより、金属板を目的形状により近い形状に変形させることが可能である。
　得られた加熱方案６に基づき金属板を加工する加工方法は、Ａ回目（Ａ＝１～ｎ）又はＢ回目（Ｂ＝(ｎ＋１)～ｍ）の加熱線選択フローで選択した選択加熱線５を含む加熱条件で金属板を線状加熱し、金属板に曲げ加工を施すステップと、曲げ加工が施された金属板の立体形状を計測するステップと、計測された金属板の立体形状と、Ａ回目又はＢ回目の加熱線選択フローにおいて選択加熱線５を含む加熱条件で実施した有限要素法構造解析の解析結果３とを比較するステップと、比較した結果に基づき金属板の立体形状が前記解析結果３に近づくように金属板を加熱するステップとを備えることができる。
　金属板の立体形状を計測するステップは、三次元測定器を用いて行うことができる。三次元測定器は、接触式であってもよく、走査レーザプローブタイプ又は光学タイプの非接触式であってもよい。このことにより、金属板を目的形状により近い形状に変形させることが可能である。
　加熱方案６に基づく金属板の加工を自動で行う加工装置は、例えば、金属板を加熱する加熱部と、加工装置を制御する制御部とを備えることができる。制御部は、加熱方案６を読み込む込むことができるように設けられ、加熱方案６に従って金属板を加熱するように加熱部を制御するように設けられる。
第２実施形態
　各試行において加熱線４を設定する位置は、第１実施形態ではランダムに設定していたが、第２実施形態では、蓄積した加工データに基づき又は蓄積した加工データを学習させた人工知能により決定される。このことにより、各加熱線選択フローにおいて行う試行の回数を減らすことができ、加熱方案の算出速度を向上させることができる。
　その他の構成は第１実施形態と同様である。また、第１実施形態についての記載は矛盾がない限り第２実施形態についても当てはまる。
第３実施形態
　第３実施形態の加熱方案の算出方法では、金属板の解析モデル２の初期形状は、金属板の曲げ加工後の形状（第１実施形態の最終目的形状）であり、第１目的形状は加工途中の形状（第１実施形態の途中目的形状）であり、第２目的形状は、金属板の曲げ加工前の形状（第１実施形態では平板形状）である。加熱方案の算出方法は、第１実施形態と同様であるが、加熱方案に含まれる選択加熱線５の順序が逆になる。つまり、第１実施形態で算出する加熱方案では、第１選択加熱線から第ｍ選択加熱線への順序で並んでいたが、第２実施形態で算出する加熱方案では、第ｍ選択加熱線から第１選択加熱線への逆の順序で並んでいる。このような算出方法により優れた加熱方案を算出することができる。
　また、第１実施形態の算出方法では第１目的形状と第２目的形状を設定していたが、第３実施形態の算出方法では、１つの目的形状だけを設定してもよい。
　その他の構成は第１又は第２実施形態と同様である。また、第１又は第２実施形態についての記載は矛盾がない限り第３実施形態についても当てはまる。
第４実施形態
　第４実施形態の加熱方案の算出方法では、金属板の解析モデル２の初期形状は、線状加熱による金属板の曲げ加工の前工程後の形状である。前工程は、例えば、プレス加工工程などである。このような算出方法により、プレス加工工程などの前工程と、線状加熱による曲げ処理工程とを組み合わせて金属板を加工する場合における加熱方案を作成することができる。
　その他の構成は第１、第２又は第３実施形態と同様である。また、第１、第２又は第３実施形態についての記載は矛盾がない限り第４実施形態についても当てはまる。
シミュレーション
　本発明の算出方法（構造解析：固有ひずみ法による弾性解析）を用いて加熱方案（目的形状：椀型、鞍型、捩れ型）を算出し、算出した加熱方案を用いて固有ひずみ法による弾性解析（構造解析）を行うシミュレーションを実施した。
　固有ひずみ法による変形解析のために要素に付与する固有ひずみは、解析モデルに対しＦＥＭ熱弾塑性解析を実施し、その変形結果より取得した。
　固有ひずみ法による構造解析では、板長さ：500mm、板幅：500mmの板状の解析モデルを用い、解析モデルは、節点数、要素数がそれぞれ2,601、2,500となるように四角形のシェル要素に分割した。また、金属板の材料はSM490A（溶接構造用圧延鋼材）と仮定し、板厚は16mmと仮定した。SM490Aの材料定数を表１に示す。また、シミュレーションでは、目的形状として３種類（椀型、鞍型、捩れ型）を設定した。１本の選択加熱線の位置決定に費やす試行回数は500回とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　固有ひずみを得るためのＦＥＭ熱弾塑性解析では、解析モデルは板長さを500mm，板幅を500mm，板厚16mmとし，節点数および要素数は61,711，50,000とした．溶接条件は電流150A，電圧20V，溶接速度2.286mm/sec，溶接効率は0.8とした．その結果得られた固有ひずみ（縦収縮、横収縮、縦曲率、横曲率）を表２に示す．
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
目的形状：椀型
　図７（ａ）～（ｅ）は、選択加熱線の本数をそれぞれ１０本、２０本、３０本、４０本、５５本として算出した加熱方案であり、図８（ａ）～（ｄ）は、選択加熱線の本数をそれぞれ１０本、２０本、３０本、４０本として算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったときの解析結果である。図９（ａ）は構造解析に用いた目的形状であり、図９（ｂ）は選択加熱線の本数を５５本として算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったときの解析結果である。図１０は、図９（ａ）（ｂ）の破線Ａ－Ａ’において目的形状と解析結果とを比較した面外方向変位分布であり、図１１は、図９（ａ）（ｂ）の一点鎖線Ｂ－Ｂ’において目的形状と解析結果とを比較した面外方向変位分布である。
　目的形状を椀型としたシミュレーションでは、目的形状と解析結果との誤差を評価する指標に節点における曲率を採用した。また、選択加熱線の本数を１０本、２０本、３０本、４０本、５５本とした。
　このシミュレーションでは、図７（ａ）～（ｅ）に示した加熱方案を算出することができた。また、算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったところ、図８（ａ）～（ｄ）、図９（ｂ）に示した解析結果を得ることができた。なお、図７の実線は金属板の表面の選択加熱線を表し、点線は金属板の裏面の選択加熱線を表す。
　図８（ａ）～（ｄ）からわかるように，選択加熱線が１０本の時点で椀型の傾向を捉えており、選択加熱線が２０本の時点ではほぼ目的形状と一致する形状を成形できていることがわかった。それ以降では形状を微調整する、ないしは形状にほとんど影響を与えないような選択加熱線が増える様子が確認できた。また図７に示した加熱位置に注目すると，母材の対角線方向に多く選択加熱線が配置されていることがわかった。これは中央部が落ちくぼむような椀型の形状を成形するために，角変形と縦曲りの両者を用いて母材全体を万遍なく曲げるような選択加熱線の位置が選択されていった結果であると考えられる．
　また、図９（ａ）（ｂ）、図１０、図１１から図９（ｂ）に示した解析結果は目的形状の傾向を良好に捉えていることが確認できた。従って、本発明の算出方法により算出した加熱方案に基づき金属板を加熱することにより、金属板を目的形状に近い形状に曲げ加工できることがわかった。
目的形状：鞍型
　図１２（ａ）は構造解析に用いた目的形状であり、図１２（ｂ）は選択加熱線の本数を４０本として算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったときの解析結果である。図１３は、選択加熱線の本数を４０本として算出した加熱方案である。図１４は、図１２（ａ）（ｂ）の破線Ａ－Ａ’において目的形状と解析結果とを比較した面外方向変位分布であり、図１５は、図１２（ａ）（ｂ）の一点鎖線Ｂ－Ｂ’において目的形状と解析結果とを比較した面外方向変位分布である。
　目的形状を鞍型としたシミュレーションでは、目的形状と解析結果との誤差を評価する指標に節点における面外方向変位量を採用した。また、選択加熱線の本数を４０本とした。
　このシミュレーションでは、図１３に示した加熱方案を算出することができた。また、算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったところ、図１２（ｂ）に示した解析結果を得ることができた。
　図１２、図１４、図１５から図１２（ｂ）に示した解析結果は目的形状の傾向を良好に捉えていることが確認できた。
目的形状：捩れ型
　図１６（ａ）は構造解析に用いた目的形状であり、図１６（ｂ）は選択加熱線の本数を１６本として算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったときの解析結果である。図１７は、選択加熱線の本数を１６本として算出した加熱方案である。図１８は、図１６（ａ）（ｂ）の破線Ａ－Ａ’において目的形状と解析結果とを比較した面外方向変位分布であり、図１９は、図１６（ａ）（ｂ）の一点鎖線Ｂ－Ｂ’において目的形状と解析結果とを比較した面外方向変位分布である。
　目的形状を捩れ型としたシミュレーションでは、目的形状と解析結果との誤差を評価する指標に節点における面外方向変位量を採用した。また、選択加熱線の本数を１６本とした。
　このシミュレーションでは、図１７に示した加熱方案を算出することができた。また、算出した加熱方案に基づき固有ひずみ法による構造解析を行ったところ、図１６（ｂ）に示した解析結果を得ることができた。
　図１６、図１８、図１９から図１６（ｂ）に示した解析結果は目的形状の傾向を良好に捉えていることが確認できた。
　２： 解析モデル　　３：解析結果　　４、４ａ～４ｖ：加熱線　　５：選択加熱線　　６：加熱方案　　８：要素　　９：節点　　１０：目的形状　　１１：目的形状の要素　　１２：目的形状の節点　　１３：解析結果と目的形状との変位量

Claims (5)

  1. 　線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法であって、
    前記金属板の解析モデルの第１位置に設定した少なくとも１本の第１加熱線を含む第１加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第１試行を第１加熱線の位置を変えて繰り返す第１ステップと、
    繰り返した第１試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第１試行で設定した少なくとも１本の第１加熱線を第１選択加熱線として選択する第２ステップと、
    第１選択加熱線と、前記解析モデルの第２位置に設定した少なくとも１本の第２加熱線とを含む第２加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第１目的形状とを比較する第２試行を第２加熱線の位置を変えて繰り返す第３ステップと、
    繰り返した第２試行のうち解析結果が第１目的形状に近づいた第２試行で設定した少なくとも１本の第２加熱線を第２選択加熱線として選択する第４ステップと、
    第１及び第２選択加熱線と、前記解析モデルの第３位置に設定した少なくとも１本の第３加熱線を含む第３加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第３試行を第３加熱線の位置を変えて繰り返す第５ステップと、
    繰り返した第３試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第３試行で設定した少なくとも１本の第３加熱線を第３選択加熱線として選択する第６ステップと、
    第１、第２及び第３選択加熱線と、前記解析モデルの第４位置に設定した少なくとも１本の第４加熱線とを含む第４加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と第２目的形状とを比較する第４試行を第４加熱線の位置を変えて繰り返す第７ステップと、
    繰り返した第４試行のうち解析結果が第２目的形状に近づいた第４試行で設定した少なくとも１本の第４加熱線を第４選択加熱線として選択する第８ステップとを備え、
    前記加熱方案は、第１、第２、第３及び第４選択加熱線を含むことを特徴とする算出方法。
  2. 　第４ステップにおいて第１選択加熱線と第２選択加熱線とを含む第２加熱条件での有限要素法構造解析の解析結果が第１目的形状との誤差が大きい場合、第１、第２、第３及び第４ステップをやり直し、
    第８ステップにおいて第１、第２、第３及び第４選択加熱線とを含む第４加熱条件での有限要素法構造解析の解析結果が第２目的形状との誤差が大きい場合、第５、第６、第７及び第８ステップをやり直す請求項１に記載の算出方法。
  3. 　第１、第２、第３又は第４加熱線を設定する位置は、蓄積した加工データに基づき又は前記加工データを学習させた人工知能により決定される請求項１又は２に記載の算出方法。
  4. 　前記金属板の解析モデルの初期形状は、前記金属板の曲げ加工後の形状であり、
    第１又は第２目的形状は、前記金属板の曲げ加工前の形状である請求項１～３のいずれか１つに記載の算出方法。
  5. 　前記金属板の解析モデルの初期形状は、前記曲げ加工の前工程後の形状である請求項１～４のいずれか１つに記載の算出方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0775835A (ja) * 1993-09-07 1995-03-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 線状加熱による金属板の曲げ加工方法
JP2002192240A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 線状加熱の加熱方案策定方法
KR20080105522A (ko) * 2007-05-31 2008-12-04 삼성중공업 주식회사 선체 외판 곡면 가공 시스템 및 그 방법
JP2013066902A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Ihi Marine United Inc 線状加熱の加熱方案算出方法
JP2020040092A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 公立大学法人大阪 線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0775835A (ja) * 1993-09-07 1995-03-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 線状加熱による金属板の曲げ加工方法
JP2002192240A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 線状加熱の加熱方案策定方法
KR20080105522A (ko) * 2007-05-31 2008-12-04 삼성중공업 주식회사 선체 외판 곡면 가공 시스템 및 그 방법
JP2013066902A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Ihi Marine United Inc 線状加熱の加熱方案算出方法
JP2020040092A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 公立大学法人大阪 線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法

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