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JP7644342B2 - METHOD FOR PREDICTION OF METAL PLATE SHAPE AND METAL PLATE MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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JP7644342B2 - METHOD FOR PREDICTION OF METAL PLATE SHAPE AND METAL PLATE MANUFACTURING METHOD - Google Patents

METHOD FOR PREDICTION OF METAL PLATE SHAPE AND METAL PLATE MANUFACTURING METHOD Download PDF

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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。 The present invention relates to a method for predicting the shape of a metal sheet after rolling, and a method for manufacturing a metal sheet 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。 Various methods have been proposed to predict the shape of metal plates, such as thin or thick plates, after they have been rolled.

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 discloses a method for evaluating flatness by multiplying the crown ratio change of a rolled material (thick plate) by a shape change coefficient, thereby reducing the thermal strain difference caused by the temperature difference applied to the steel plate during rolling. In the flatness evaluation formula used here, the crown ratio change defined at a fixed point on the steel plate is multiplied by the shape change coefficient to convert it into the steepness (hereafter referred to as flatness) equivalent to residual stress, which is then used as the 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 Document 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, and based on this, the residual stress distribution in the plate longitudinal direction after air cooling is calculated, and the residual stress distribution is then approximated into a rectangle. Next, the residual stress at the buckling critical point is calculated using a predetermined simplified prediction formula from the rectangularly approximated residual stress distribution. The calculated residual stress at the buckling critical point is then compared with the rectangularly approximated residual stress to determine whether or not there is 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 method for predicting the shape of a metal plate, which includes the following steps. That is, this method includes the steps of (a) determining the widthwise distribution of buckling stress using the widthwise distribution of longitudinal residual stress of the metal plate, (b) separating the stress components into those that undergo wave-shape transformation and those that remain in the metal plate after buckling when it is determined that buckling will occur, and (c) predicting the wave shape after buckling using the stress components that undergo wave-shape transformation.

特開平6-15321号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-15321 特開平8-187505号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-187505 特許第4262142号公報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 the Japan Society for Technology of Plasticity: Plasticity and Processing, Vol. 28, No. 312 (1987-1), pp. 58-66

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 Document 1 does not take into consideration the shape dead zone that should exist. In other words, there is no concept of buckling, and all inherent residual stress is converted into a wave shape. Note that the shape dead zone refers to a stress region in which even if residual stress exists in the metal plate, out-of-plane deformation due to buckling does not occur up to the buckling limit.

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。 In addition, the method disclosed in Patent Document 2 takes into account the buckling phenomenon of metal plates, but judges buckling by approximating the residual stress distribution into a rectangle as a simple formula for predicting buckling, and does not provide a model that accurately reflects the stress distribution. The same is true for the method disclosed in Non-Patent Document 1, which approximates the residual stress distribution into a triangle.

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, the method disclosed in Patent Document 3 is a shape prediction method based on residual stress inherent in a metal plate, and enables buckling judgment and shape prediction at the time of buckling by inputting the residual stress distribution distributed in the width direction, thereby improving the accuracy of wave-shaped buckling judgment compared to the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1. However, as a result of careful consideration by the inventors, it was found that there is room for improvement in prediction accuracy, as described below.

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 accurately predicted, it is impossible to determine whether or not to send the metal plate to the straightening line. In other words, if the prediction is not accurate, even if the shape is good, there is a possibility that the plate will be sent to the refinement process, resulting in increased costs. Therefore, it is essential to improve the accuracy of predicting the shape of metal plates.

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 consideration of these points, and aims to provide a method for predicting the shape of a metal plate that is highly accurate and can accurately perform the separation of the metal plate required for the refining process in advance, and a method for manufacturing 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。 To achieve the above objective, the inventors investigated methods for predicting the shape of metal plates, and came to 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 converts into a wave shape and a component that remains in the metal plate even after buckling. The invention of Patent Document 3 uses this component that converts into a wave shape to predict the shape of the metal plate after buckling.

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 of Patent Document 3. After intensive research, the inventors found that in the invention of Patent Document 3, an error occurs in the shape profile because it is assumed that the shape profile calculated by the buckling eigenvalue analysis remains the same even after buckling. The inventors then came up with the idea that the shape of the metal plate can be appropriately predicted by recalculating (eigenvalue analysis calculation using a theoretical buckling model) with the elastic strain difference reallocated due to the occurrence of the shape profile that occurs after buckling, rather than calculating with the plastic elongation strain difference of the evaluation target in the buckling eigenvalue analysis. That is, it was previously thought that the disclosed shape profile after buckling was determined by the plastic elongation strain difference used in the initial calculation, but as a result of intensive research by the inventors, it was found that the shape profile is determined by the elastic strain difference that is reallocated to the metal plate after the buckling shape occurs, that is, the elastic strain difference that exists in the plate 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 is characterized in that when predicting the post-buckling wave shape based on the difference in plastic elongation strain imparted to the metal plate, the wave shape profile is determined by buckling analysis using the difference in elastic strain that remains in the metal plate even after buckling.

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。 The following three algorithms are specific for implementing the metal plate shape prediction method.

1つ目の金属板の形状予測方法(アルゴリズム)は、圧延された金属板が座屈する場合に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみの幅方向の差分である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) includes a first step of setting a plastic elongation-strain difference , which is the difference in the width direction of the strain that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling, when the rolled metal plate buckles ; a second step of converting the plastic elongation-strain difference into a standardized elongation-strain difference in the first calculation of the repeated calculation, and using the standardized elongation-strain difference calculated in the tenth step described below in the second and subsequent calculations of the repeated calculation; and a second step of performing a buckling analysis based on the standardized elongation-strain difference, and calculating the buckling inherent strain difference, the wave pitch, and the standardized shape of the metal plate, which are criteria for determining whether the metal plate buckles. a third step of calculating a profile; a fourth step of determining whether the calculation is the first calculation of the repeated calculations or the second or subsequent calculations; a fifth step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether buckling has occurred if the calculation is the first calculation of the repeated calculations in the fourth step; and a fifth step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether buckling has occurred if the calculation is the second or subsequent calculation of the repeated calculations in the fourth step, or if the plastic elongation strain difference is greater than the buckling inherent strain difference and buckling has occurred in the fifth step. a sixth step of separating the difference between the plastic elongation strain difference and the buckling shape transformation elongation strain difference, which is a component that is converted into the shape of the metal plate and is a difference between the difference between the plastic elongation strain difference and the buckling shape transformation elongation strain difference, calculating an 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 transformation elongation strain difference, and determining a wave height at which an integrated value of the square of the elongation strain error is a minimum value to determine a wave shape profile; a seventh step of adding up the elastic buckling inherent strain difference and the elongation strain error to calculate an elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling; and a seventh step of calculating the elastic strain difference by using the elastic strain difference calculated in the seventh step. a ninth step of calculating an error between the standardized elongation-strain difference set in the second step and the standardized elongation-strain difference calculated in the eighth step and comparing the square of the error with a predetermined threshold; and a tenth step of correcting the standardized elongation-strain difference set in the second step by a value obtained by multiplying the error by a relaxation coefficient if the square of the error in the ninth step is greater than the predetermined threshold, and wherein the second step to the tenth step are repeatedly performed until the square of the error in the ninth step becomes equal to or less than the predetermined threshold.

2つ目の金属板の形状予測方法(アルゴリズム)は、圧延された金属板が座屈する場合に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみの幅方向の差分である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M回と設定する第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 a first step of setting a plastic elongation and strain difference , which is the difference in the width direction of the strain that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling when the rolled metal plate buckles; a second step of setting the number of repeated calculations to M ; a third step of converting the plastic elongation and strain difference into a standardized standardized elongation and strain difference in the first calculation of the repeated calculations, and using the standardized elongation and strain difference corrected in the tenth step described below in the second and subsequent calculations of the repeated calculations; and a third step of performing a buckling analysis based on the standardized elongation and strain difference, and calculating a buckling inherent strain difference, which is a criterion for determining whether the metal plate buckles, a wave pitch, and a shape prediction method for the metal plate. a fourth step of calculating a standardized shape profile of the plastic elongation strain difference; a fifth step of determining whether the calculation is the first calculation of the repeated calculations or the second or subsequent calculations; a sixth step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether buckling has occurred when it is determined in the fifth step that the calculation is the first calculation of the repeated calculations; and a sixth step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether buckling has occurred 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 has occurred, a seventh step of dividing the buckling shape transformation elongation strain difference into M-1 divisions to calculate an M-1 division buckling shape transformation elongation strain difference, and replacing the buckling inherent strain difference of the first iteration of the iterative calculation with an initial buckling inherent strain difference; and if it is determined in the fifth step that the iterative calculation is the second or subsequent iterative calculation, or if it is determined in the sixth step that the plastic elongation strain difference is greater than the buckling inherent strain difference and buckling will occur, correcting the buckling shape transformation elongation strain difference using the M-1 division buckling shape transformation elongation strain difference and the initial buckling inherent strain difference to obtain a geometric shape elongation strain difference that appears in the shape of the metal plate after the out-of-plane deformation and a geometric shape elongation strain difference that appears in the shape of the metal plate after the out-of-plane deformation and a geometric shape elongation strain difference that appears in the shape of the metal plate after the out-of-plane deformation. The method includes an eighth step of calculating an elongation-strain error, which is the difference between the corrected buckling shape transformation elongation-strain difference, and determining a wave height at which the integrated value of the square of the elongation-strain error is the minimum value to determine a wave shape profile; a ninth step of replacing the buckling inherent strain difference with an elastic strain distribution and adding the elongation-strain error to calculate an 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, and is characterized in that the second step to the tenth step are performed the number of times set in the second step.

3つ目の金属板の形状予測方法(アルゴリズム)は、圧延された金属板が座屈する場合に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみの幅方向の差分である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M回と設定する第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。
The third metal plate shape prediction method (algorithm) includes a first step of setting a plastic elongation and strain difference, which is the difference in the width direction of the strain that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling when the rolled metal plate buckles , a second step of setting the number of repeated calculations to M , a third step of dividing the plastic elongation and strain difference into M and calculating a plastic elongation and strain difference according to the number of repeated calculations, and a third step of converting the plastic elongation and strain difference into a standardized standardized elongation and strain difference if the plastic elongation and strain difference is equal to or less than the buckling inherent strain difference in the first calculation of the repeated calculations or in the seventh step described below, and a fourth step of using the normalized elongation and strain difference calculated in the eleventh step below when it is determined that buckling will occur; a fifth step of performing a buckling analysis based on the normalized elongation and strain difference to calculate a buckling inherent strain difference, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate, which are criteria for determining whether buckling will occur in the metal plate; a sixth step of determining whether buckling has occurred in the seventh step below, which is one step before the repeated calculation; a seventh step of comparing the plastic elongation and strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether buckling has occurred in the seventh step; When it is determined that the difference in elongation and strain is equal to or less than the buckling inherent strain difference and buckling will not occur, the number of repeated calculations is checked, and if the number is not the final number, the process returns to the second step in an eighth step. When it is determined that buckling occurs in the sixth step, or when it is determined that the difference in the plastic elongation and strain is greater than the buckling inherent strain difference and buckling will occur in the seventh step, the plastic elongation and strain difference is separated into the buckling inherent strain difference and a buckling shape transformation elongation and strain difference, which is a component that transforms the shape of the metal plate and is a difference between the plastic elongation and strain difference and the buckling inherent strain difference, and a geometric shape elongation and strain difference that appears in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation, The method includes a ninth step of calculating an elongation-strain error, which is the difference with the buckling shape transformation elongation-strain difference, and determining a wave height at which the integrated value of the square of the elongation-strain error is the minimum value to determine a wave shape profile; a tenth step of replacing the buckling inherent strain difference with an elastic strain distribution and adding up the elongation-strain error to calculate an elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling; and an eleventh step of using the elastic strain difference calculated in the tenth step to calculate a normalized elongation-strain difference corresponding to the elastic strain difference, and is characterized in that the second step to the eleventh step are performed the number of times 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を換算して算出される、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 method for predicting a shape of a metal plate, the width direction distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate calculated by converting the buckling inherent strain difference may be regarded as a thermal stress distribution based on the width direction 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を換算して算出される、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 a shape of a metal plate, the width direction distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate calculated by converting the buckling inherent strain difference may be set 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、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を、前記塑性伸びひずみ差に重ね合わせてもよい。
In the method for predicting the shape of a metal plate, the shape of the metal plate before cooling or the shape of the metal plate after cooling may be measured, and the geometric shape elongation strain difference appearing in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation may be superimposed on the plastic elongation strain difference.

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、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、前記形状予測方法で予測された金属板の形状に基づいて、当該金属板が座屈しないように前記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, a flat plate is manufactured by using the metal plate shape prediction method to determine whether or not to perform shape correction in a finishing process, making the width-direction distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate a thermal stress distribution based on the width-direction temperature distribution before and after cooling, and controlling the width-direction temperature distribution so that the metal plate does not buckle, based on the shape of the metal plate predicted by the shape prediction method.

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 manufacturing method of the metal plate, the predicted steepness may be used to determine whether or not to perform shape correction in the refinement 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 that is redistributed due to the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation is performed using this elastic strain difference (eigenvalue analysis calculation using a theoretical buckling model), so the shape of the metal plate can be predicted with high accuracy. As a result, the separation of the metal plate required for the refining process can be performed with high accuracy. In addition, by using the results of this metal plate shape prediction, it is also possible to manufacture the metal plate flat.

対象となる波形状を説明した図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a target wave shape. 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 flowchart illustrating 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。1 is an explanatory diagram showing a shape prediction result of a metal plate when a conventional shape prediction method and FEM are used; 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。1A and 1B are explanatory diagrams showing the shape of a metal plate when a conventional shape prediction method and FEM are used; 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 flowchart illustrating a feature 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。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a feature 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 the shape prediction method according to the first embodiment is used; 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 the shape prediction method according to the first embodiment is used; 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。10 is a flowchart illustrating a feature prediction method according to a 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。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a shape prediction result of a metal plate when the shape prediction method according to the second embodiment is used. 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。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a shape prediction result of a metal plate when the shape prediction method according to the second embodiment is used. 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。13 is a flowchart illustrating a feature prediction method according to a 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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to avoid 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 wave shape to be considered will be explained using FIG. 1. The X-axis is the longitudinal direction in which periodic waves occur, the Y-axis is the plate width direction, and the Z-axis is the plate thickness or wave height direction. The wave shown in FIG. 1 shows a typical ear wave. Note that periodic buckling waves (X direction in the figure) such as medium waves and quarter waves occurring at an intermediate position between ear waves and medium waves are also included. The definition of steepness or flatness used as the size of the wave is the wave piece amplitude height H of the width direction edge of the metal plate divided by the wave pitch P (period P) and multiplied by 100 to express it as a percentage. In addition, this wave shape is called a width direction position shape profile (wave shape profile) cut out from the Y-Z 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 a standardized profile of 0 to 1 without a height dimension. In this embodiment, the wave shape profile distribution h(x, y) = H x W(y) x Sin(2πx/P) is predicted by multiplying the normalized profile by the wave piece amplitude height H.

<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, before describing the feature prediction method according to this embodiment, a description will be given of the conventional feature prediction method disclosed in Patent Document 3. Fig. 2 is a flowchart showing the conventional feature 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, a plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated at an arbitrary position y divided into N parts by a predetermined width in the plate width direction (y direction) is set. The plastic elongation strain difference Δε pl (y) is the difference in the width direction of the strain (hereinafter referred to as "elongation strain") that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling when the rolled metal plate buckles (when out-of-plane deformation occurs in the steel plate). 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)
In step X2, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is converted into an elongation strain difference Δε normal (y) normalized to a value between 0 (zero) and 1, with 1 being the maximum value.

(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)
In step X3, an eigenvalue analysis calculation is performed using a theoretical buckling model. This theoretical buckling model is a model disclosed in Patent Document 3. That is, the theoretical buckling model is a model that performs buckling analysis using a wave-shaped buckling equation created based on a model formulated with a triangular residual stress distribution shown in Non-Patent Document 1. In the theoretical buckling model, if the normalized elongation strain difference Δε normal (y), the plate thickness t of the metal plate, the plate width B of the metal plate, and the tension Ut acting on the metal plate are input, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criterion for buckling occurrence) similar to the plastic elongation strain difference Δε pl (y), the wave pitch P generated by buckling, and the height profile W (y) normalized to 0 to 1 in the width direction cross section at the time of buckling are output. Note that in the model disclosed in Patent Document 3, the residual stress distribution is input to obtain the buckling stress distribution, but here, elongation strain is used instead of stress.

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, the longitudinal stress acting on a metal plate is essentially a residual stress component that becomes 0 (zero) when integrated in the plate width direction and a tension (unit tension) component overlap. However, in the buckling model, the tension component is given separately, so here, it is assumed that it becomes 0 when integrated in the plate width direction, that is, the residual stress component becomes 0 when the integrated value in the plate width direction or the average in the plate width direction is taken, and 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 following formula (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)
In step X4, the occurrence of buckling is judged. The plastic elongation strain difference Δε pl (y) is compared with the buckling inherent strain difference Δε cr (y). If Δε pl (y) is greater than Δε cr (y), it is judged that the metal plate will buckle, and the process proceeds to step X5. Incidentally, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) has a similar relationship to the plastic elongation strain difference Δε pl (y), so it may be judged at any position in the width direction y, but here the comparison is made at their respective maximum values. On the other hand, if Δε pl (y) is equal to or less than Δε cr (y), it is judged that the metal plate will not buckle and is flat, 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)
In step X5, the shape of the metal sheet is predicted using a shape prediction model. In the shape prediction model, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is separated into a component that is converted into a shape deformation after buckling (buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y)) and a component that remains in the metal sheet even after buckling (buckling inherent strain difference Δε cr (y)), and then, assuming that the wave pitch P calculated in step X3 based on the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) does not change, the wave height distribution h(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) obtained by multiplying the standardized height profile W(y) by the wave piece amplitude height H is determined so that the error with the geometric elongation strain difference distribution is small, thereby predicting the shape of the metal sheet. This shape prediction model is the same as the model disclosed in Patent Document 3. However, while the model disclosed in Patent Document 3 predicts the shape using stress, here, elongation strain difference is used instead of stress.

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 (wave piece amplitude height H) is output in step X5, or the fact that the metal plate is flat is output in step X6, and 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 methods>
In the conventional method, the shape (wave height width distribution h(y)) of the metal sheet is predicted as described above. The inventors verified the shape predicted by 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。 Figures 3 and 4 are explanatory diagrams showing the shape of a metal sheet when using a conventional shape prediction method and FEM under the same metal sheet conditions and the same plastic elongation strain difference. Note that Figure 3 shows the plate thickness direction displacement in the longitudinal direction displacement of the plate width center part, i.e., the wave height direction displacement, and Figure 4 shows an enlarged view of the wave height profile of cross section A in Figure 3.

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 Figure 3, the wave pitch after buckling is almost the same when comparing the conventional shape prediction method with FEM. On the other hand, referring to Figure 4, the wave height displacement in the width direction center part is almost the same when comparing the conventional shape prediction method with FEM, but the wave height displacement in the range surrounded by the dotted line in Figure 4 is different, which shows that an error occurs 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 conducted extensive research and found that the cause of the error in the shape profile is that in the conventional shape prediction method, the shape profile calculated in the buckling eigenvalue analysis in step X3 is assumed to remain the same even after buckling. The inventors then came up with the idea that the shape of the metal plate can be appropriately predicted by recalculating (eigenvalue analysis calculation using a theoretical buckling model) the elastic strain difference that exists in the metal plate as residual stress even after buckling, which is redistributed to the metal plate due to the generation of buckling waves after buckling, rather than calculating using the plastic elongation strain difference of the evaluation target in the buckling eigenvalue analysis. In the following, the shape prediction method for the metal plate according to this embodiment will be described based on the above findings.

<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。
<Feature Prediction Method According to First Embodiment>
A shape prediction method for a metal plate according to a first embodiment will be described. Fig. 5 is a flowchart showing the shape prediction method according to the first embodiment. Fig. 6 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of the shape prediction method according to the first embodiment. In the first embodiment, steps A2 to A10 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, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) of the metal plate to be evaluated is set as shown in Fig. 6(a) This step A1 is similar to the above-mentioned 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, in the first calculation of the iterative calculation, the plastic elongation-strain difference Δε pl (y) is converted into a normalized elongation-strain difference Δε normal (y) of normalization between 0 and 1. In the second and subsequent calculations of the iterative calculation, the normalized elongation-strain difference Δε normal (y) corrected in step A10 described later is used as the normalized elongation-strain difference in the next and subsequent steps. This step A2 is the same as the above step X2 when there is no iterative 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, an eigenvalue analysis calculation is performed using a theoretical buckling model. This step A3 is the same as step X3, and if the normalized elongation strain difference Δε normal (y), the thickness t of the metal plate, the width B of the metal plate, and the tension Ut acting on the metal plate are input, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criterion for buckling occurrence), which is similar to the plastic elongation strain difference Δε pl (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W (y) of 0 to 1 in the width direction cross section at the time of buckling are output. Note that, in the case of the second or subsequent calculation of the repeated calculation, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) is corrected by the elongation strain error Δε er (y) in step A7 described later, so it is not similar to the plastic elongation strain difference Δε pl (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)
In step A4, it is determined whether the calculation is the first calculation of the repeated calculations or the second or subsequent calculations. If it is the first calculation, the process proceeds to step A5, which will be described later, and if it is the second or subsequent calculations, the process proceeds to step A6, which will be described later. In step A5, it is determined whether buckling has occurred, but in the case of the second or subsequent calculations, since it has been 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)
In step A5, the occurrence of buckling is judged. This step A5 is the same as step X4, and the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is compared with the buckling inherent strain difference Δε cr (y). If Δε pl (y) is greater than Δε cr (y), it is judged that the metal plate buckles, and the process proceeds to step A6. Incidentally, as in the conventional method, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) has a similar relationship with the plastic elongation strain difference Δε pl (y), so it may be judged at any position in the width direction y, but here, the maximum values of each are compared. On the other hand, if Δε pl (y) is equal to or less than Δε cr (y), it is judged that the metal plate does not buckle and is flat, 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)
In step A11, as in 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 an elastic strain difference Δε el (y), that is, the elastic strain difference Δε el (y) existing in the metal plate without buckling is calculated by the following formula (2). Furthermore, the residual stress σ res (y) existing in the metal plate is also calculated by multiplying the elastic strain difference Δε el (y) calculated by the following formula (3) by the Young's modulus E. N represents the number of nodes equally divided in the width direction. Hereinafter, N will be referred to as the number of nodes.
Δε el (y)=-(Δε pl (y)-(ΣΔε pl (y))/N) ...(2)
σ res (y)=E×Δε el (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, the longitudinal stress acting on a metal plate essentially overlaps the residual stress component and tension (unit tension) component, which are zero when integrated in the plate width direction. However, since the tension component is given separately in the buckling model, it is assumed here that integration in the plate width direction is zero, that is, the residual stress component is the integral value in the plate width direction or the average in the plate width direction is zero, and the residual stress distribution and the distribution of the plastic elongation strain difference Δε pl (y) are converted using the above formula (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)
In step A6, the shape of the metal plate is predicted using a shape prediction model. This step A6 is the same as step X5. First, as shown in FIG. 6B, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is separated into a component that is converted into a shape deformation after buckling (buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y)) and a component that remains in the metal plate even after buckling (buckling inherent strain difference Δε cr (y)). Then, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) is subtracted from the plastic elongation strain difference Δε pl (y) to calculate the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) using the following formula (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 transformation elongation strain difference Δε ts (y) calculated from the above formula (4), the wave height width distribution h (x, y) = H × W (y) × Sin (2πx / P) obtained by multiplying the standardized height profile W (y) by the wave piece amplitude height H is predicted as the shape of the metal sheet after buckling. Here, the steepness λ (y) of the waveform after buckling is expressed by the wave piece amplitude height H, the standardized height profile W (y), and the wave pitch P for each width direction position y, that is, it is expressed by the following formula (5) using the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y) that appears in the shape after out-of-plane deformation. However, in general, when expressing the size of the wave in rolling operation, it is often expressed as (5') as a double amplitude of the maximum amplitude H of the half amplitude wave. In addition, this formula (5) is rearranged by the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y) to obtain formula (6).
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 standardized height profile W(y) is a profile standardized as a value between 0 and 1, the geometric shape elongation strain difference Δε gs (P, H, W(y)) can be calculated by assuming the maximum amplitude H of the single amplitude wave. If it is considered to be substantially the same as the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y), the elongation strain difference Δε er (y) (hereinafter referred to as "elongation strain error Δε er (y)") that is not transformed into a wave shape as shown in FIG. 6(c) is expressed by the following formula (7). Then, for example, by using the least squares method, the wave piece amplitude H of the single amplitude wave at which the integrated value of the square of the elongation strain error Δε er (y) expressed by the following formula (8) is the minimum value is determined, and 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)
In 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)) are added together to calculate the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the metal plate redistributed by the occurrence of the buckling wave, according to the following formulas (9) and (9'). In this way, in step A7, the elastic strain difference Δε el * (y) redistributed by the shape deformation after buckling is calculated. In addition, according to the following formula (10), it is possible to calculate the redistributed residual stress σ res * (y) inherent in the metal plate by multiplying the elastic strain difference Δε el * (y) by the Young's modulus E.
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)
σ res * (y) = E×Δε el * (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 residual stress distribution of the redistributed metal plate after buckling. Specifically, in the convergence calculation in which steps A2 to A10 are repeatedly performed as described below, the normalized elongation-strain difference Δε normal * (y) having a corresponding value of 0 to 1 is determined using the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the redistributed metal plate according to the following formula (11). 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, whether or not a solution has been found in the convergence calculation is judged by whether or not the value of the normalized elongation-strain difference Δε normal * (y) after buckling and redistribution is equal to the value of the normalized elongation-strain difference Δε normal (y) before redistribution. First, the error Δerror (y) of the normalized elongation-strain difference before and after redistribution is calculated for each width direction position y according to 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 formula (13), the square error for each width direction position y is integrated to calculate Δerror * , and this error Δerror * is compared with a predetermined threshold value. If the error Δerror * is greater than a predetermined threshold, it is determined that the reallocated normalized elongation-strain difference Δε normal * (y) has not converged, and the process proceeds to step A10 to perform recalculation (eigenvalue analysis calculation using a theoretical buckling model). On the other hand, if the error Δerror * is equal to or smaller than a 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 value (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 normalized elongation-strain difference Δε normal (y) used in the recalculation is corrected by using Δε normal * (y) and Δerror (y) by returning to step A2. Specifically, the error Δerror (y) is multiplied by the relaxation coefficient α according to the following formula (14), and the result is added to the normalized elongation-strain difference Δε normal (y) after reallocation, to reset the normalized elongation-strain difference Δε normal (y) for recalculation. Here, when performing recalculation, if all the errors Δerror (y) are superimposed without multiplying by the relaxation coefficient α, the calculation result will vibrate, and the normalized elongation-strain difference Δε normal (y) will not converge easily. Therefore, in this embodiment, the normalized elongation-strain difference Δε normal (y) is made to converge easily by multiplying by the relaxation coefficient α. The relaxation coefficient α is arbitrary, but after extensive investigation, the inventors have confirmed that a value of 0.1 to 0.4 is appropriate.
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 normalized elongation-strain difference Δε normal (y) corrected in step A10 is used to carry out the subsequent steps A3 to A10. Then, steps A2 to A10 are repeated, and the convergence calculation is performed until it is determined in the convergence determination in step A9 that the normalized 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, where the shape prediction is terminated. Then, the wave pitch P and the wave height h(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) at this time are predicted as the shape of the metal sheet.

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。 When the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) converges in this manner, it remains in the metal plate as an elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the plate even after buckling, and by multiplying this by the Young's modulus E, the residual stress σ res inherent in the metal plate can also be calculated using the above-mentioned equations (9) and (10).

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。 As mentioned above, the conventional shape prediction method assumes that the shape profile is maintained even after buckling. However, in reality, the effect of the shape profile changing due to the residual stress distribution that is redistributed after buckling is not taken into account, resulting in an error in the shape profile as shown in Figure 4.

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 the shape deformation after buckling. According to the shape prediction method of the first embodiment described above, the elastic strain difference Δε e l * (y) reallocated due to the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation is performed using the elastic strain difference Δε e l * (y), so that the shape of the metal plate can be appropriately predicted.

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。 To verify the effect of the first embodiment, the inventors compared the shape prediction results (converged solutions) obtained by performing the first embodiment with the shape prediction results obtained by a conventional shape prediction method and the analysis results obtained by FEM. The verification results are shown in Figs. 7 and 8. Fig. 7 shows the width-wise distribution of the elastic strain difference present in the metal plate after buckling, and Fig. 8 shows the width-wise 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 Figures 7 and 8, the conventional shape prediction results are slightly different from the analysis results by FEM, whereas the shape prediction results of the first embodiment are almost the same as the analysis results by FEM. Therefore, it was found that the shape of the metal plate can be appropriately predicted according to the first embodiment.

<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。
<Feature Prediction Method According to Second Embodiment>
A feature prediction method according to the second embodiment will now be described with reference to a flowchart shown in FIG.

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。 The shape prediction method of the second embodiment shares with the shape prediction method of the first embodiment the technical feature of performing recalculation using the elastic strain difference reallocated due to the occurrence of a shape profile that occurs after buckling. However, whereas the first embodiment performs convergent calculations, the second embodiment repeats steps B2 to B10, which will be described later, to perform sequential calculations.

(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 similar to 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 iterative calculations (sequential calculations) is set, and it is determined which iteration of the calculation currently being performed is. In this embodiment, the number of iterative calculations is M. In the following description, the calculation currently being performed is represented 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 to a normalized elongation-strain difference Δε normal (y) of normalization between 0 and 1. In the second and subsequent iterative calculations (i=2 and subsequent), the normalized elongation-strain difference Δε normal * (y) corrected in step B10 described later is replaced with Δε normal (y) and used as the normalized elongation-strain difference in the subsequent steps.

(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 a theoretical buckling model to calculate the buckling inherent strain difference Δε cr (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W(y) of 0-1. This step B4 is similar to the above step A3, and by inputting the normalized elongation strain difference Δε normal (y), the sheet thickness t of the metal sheet, the sheet width B of the metal sheet, and the tension Ut acting on the metal sheet, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criterion for the occurrence of buckling) which is similar to the plastic elongation strain difference Δε pl (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W(y) of 0 to 1 in the width direction cross section at the time of buckling are 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)
In step B5, it is determined whether the calculation is the first iteration (i=1) or the second or subsequent iteration (i=2 or subsequent iteration). If it is the first iteration, the process proceeds to step B6, which will be described later, and if it is the second or subsequent iteration, the process proceeds to step B8, which will be described later. In step B6, it is determined whether buckling has occurred, but in the case of the second or subsequent iteration, since it has been determined that the metal plate will buckle, 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)
In step B6, the occurrence of buckling is judged. This step B6 is the same as step A5, and the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is compared with the buckling inherent strain difference Δε cr (y). If Δε pl (y) is greater than Δε cr (y), it is judged that the metal plate will buckle, 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 judged that the metal plate will not buckle and is flat, 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)
In step B12, the fact that the metal plate is flat is output, 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 by 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 per calculation of the repeated calculation (sequential calculation) is predicted using a shape prediction model. Specifically, first, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is separated into a component that is converted into a shape deformation after buckling (buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y)) and a component that remains in the metal plate even after buckling (buckling inherent strain difference Δε cr (y)). Furthermore, the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) is divided into M-1 using the following formula (15), and the M-1 division buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts '(y) is calculated. Then, as shown in the following formula (16), the first buckling inherent strain difference Δε cr (y) is read as the initial buckling inherent 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 iteration of the repeated calculation (sequential calculation) is predicted using a shape prediction model. Specifically, first, the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) is calculated by the following formula (17). That is, in this calculation, the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) is corrected using the M-1 division buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts '(y) and the initial buckling inherent strain difference Δε cr ' (y) calculated in step B7.
Δε ts (y) = (Δε ts '(y) x (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 in step A6. That is, the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y) and the elongation strain error Δε er (y) are calculated by the above formulas (6) and (7) using the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts ( y) calculated by the above formula (17), and the maximum amplitude H of the half amplitude wave at which the integrated value of the square of the elongation strain error Δε er (y) shown in the above formula (8) is the minimum is determined, and h(x, y) = H × W(y) × Sin (2πx/P) is predicted 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) existing in the metal plate are calculated by the above formulas (9) and (10). This step B9 is similar to 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 residual stress distribution of the redistributed metal plate after buckling. Specifically, the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) having a corresponding value of 0 to 1 is determined using the elastic strain difference Δε el * (y) inherent in the redistributed metal plate according to the above formula ( 11). This step B10 is the same as the above step A8. Then, this normalized elongation strain difference Δε normal * (y) is returned to step B2 and becomes the normalized elongation strain difference used in the 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, and the second and subsequent iterative calculations are performed. In the second and subsequent iterative calculations, the normalized elongation-strain difference Δε normal * (y) calculated in the previous step B10 is used as 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 is completed. The wave amplitude height H at this time is predicted as the shape of the metal plate. When the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) converges in this way, the elastic strain difference Δε el * (y) remains in the metal plate even after buckling, and the residual stress σ res in the metal plate is calculated by multiplying it by the Young's modulus E according to the above equations (9) and (10).

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 second embodiment described above can also provide the same effects as the first embodiment, that is, the elastic strain difference Δε e l * (y) reallocated due to the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation is performed using the elastic strain difference Δε e l * (y), so that the shape of the metal plate can be appropriately 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。 To verify the effect of the second embodiment, the inventors compared the shape prediction results obtained by performing the second embodiment with the shape prediction results obtained by performing the first embodiment, the shape prediction results obtained by performing a conventional shape prediction method, and the analysis results using FEM. The verification results are shown in Figs. 10 and 11. Fig. 10 shows the width-wise distribution of the elastic strain difference present in the metal plate after buckling, and Fig. 11 shows the width-wise 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 Figures 10 and 11, the shape prediction results of the conventional method deviate slightly from the analysis results using FEM, whereas the shape prediction results of the first and second embodiments are almost identical to the analysis results using FEM. Therefore, it was found that the shape of the metal plate can be appropriately predicted according to the second embodiment.

<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。
<Feature Prediction Method According to Third Embodiment>
A feature prediction method according to the third embodiment will now be described with reference to a flowchart of FIG.

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 transformation elongation strain difference Δε ts (y) is divided into M−1 parts and sequential calculation is performed in step B7. In the third embodiment, the plastic elongation strain difference Δε pl (y) set in step C1 is divided into M parts and sequential calculation is performed.

(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 to 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) (M times) is set, and it is determined which calculation (i-th calculation) is currently being performed. Note that these steps C1 to C2 are similar to the above steps B1 to 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 set in step C1 is divided into M parts, and the plastic elongation strain difference when performing the sequential calculation is defined. Specifically, the M-partitioned plastic elongation strain difference Δε pl '(y) is calculated by the following formula (18), and the plastic elongation strain difference Δε pl (y) in the i-th iterative calculation is defined (calculated) by the following formula (19).
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 iteration (i=1) of the iterative calculation, the plastic elongation-strain difference Δε pl (y) is converted to a normalized elongation-strain difference Δε normal (y) of 0 to 1. In the second and subsequent iterative calculations (i=2 and subsequent), if it is determined that buckling does not occur in the buckling presence/absence determination in step C7 (the buckling presence/absence determination one iteration before the iterative calculation), the plastic elongation-strain difference Δε pl (y) is converted to a normalized elongation-strain difference Δε normal (y). On the other hand, if it is determined that buckling occurs in the buckling presence/absence determination in step C7, the normalized elongation-strain difference Δε normal * (y) corrected in step C11 (to be described later) is replaced with Δε normal (y) and used as the normalized elongation-strain difference in the next and 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, an eigenvalue analysis calculation is performed using a theoretical buckling model to calculate the buckling inherent strain difference Δε cr (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W(y) of 0-1. This step C5 is similar to step B4, and by inputting the normalized elongation strain difference Δε normal (y), the thickness t of the metal plate, the width B of the metal plate, and the tension Ut acting on the metal plate, the buckling inherent strain difference Δε cr (y) (criterion for buckling occurrence) similar to the plastic elongation strain difference Δε pl (y), the wave pitch P, and the normalized height profile (shape profile) W(y) of 0 to 1 in the width direction cross section at the time of buckling are 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 to proceed to is determined based on the result of the buckling determination in step C7 described later (the buckling determination in the previous iterative calculation). If it is determined in the buckling determination in step C7 that buckling will not occur, the process proceeds to step C7 described later, and if it is determined that buckling will occur, the process proceeds to step C9 described later. Once it is determined that buckling will occur, the buckling 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)
In step C7, the occurrence of buckling is judged. This step C7 is the same as step B6, and the plastic elongation strain difference Δε pl (y) is compared with the buckling inherent strain difference Δε cr (y). If Δε pl (y) is greater than Δε cr (y), it is judged that the metal plate will buckle, 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 judged that the metal plate is flat and not buckled, 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)
In step C8, it is determined whether the calculation is the final iteration (i=M) or the calculation before that (i=M-1). If the calculation is before the final iteration, the process returns to step C2 and performs the subsequent steps C3 and onward. This is to confirm whether the metal plate will buckle in the final iteration, although it was determined in the sequential calculations that it would not buckle. On the other hand, if it is the final Mth calculation, it is determined that the metal plate will not buckle and is flat, 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)
In step C13, the metal plate is finally output as being 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 by the above equations (2) and (3). This step C13 is similar to the above 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)
In step C9, the shape of the metal sheet is predicted using a shape prediction model. This step C9 is the same as step A6, and involves calculating the buckling shape transformation elongation strain difference Δε ts (y) using the above formula (4), calculating the geometric shape elongation strain difference Δε gs (y) and the elongation strain error Δε er (y) using the above formulas (6) and (7), and determining the maximum amplitude H of the half amplitude wave at which the integrated value of the square of the elongation strain error Δε er (y) shown in the above formula (8) is the minimum, thereby predicting h(x,y)=H×W(y)×Sin(2πx/P) as the shape of the metal sheet 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) existing in the metal plate are calculated by the above formulas (9) and (10). This step C10 is similar to 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 residual stress distribution of the metal plate redistributed after buckling, and the corrected normalized elongation-strain difference Δε normal *(y) is determined by the above formula (11). This step C11 is the same as the above 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 to repeat the calculations, in which the subsequent steps B4 to B11 are performed using the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) calculated in the previous step C11.

(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 is completed. The wave amplitude height H at this time is predicted as the shape of the metal plate. When the normalized elongation strain difference Δε normal * (y) converges in this way, the elastic strain difference Δε el * (y) remains in the metal plate even after buckling, and the residual stress σ res in the metal plate is calculated by multiplying it by the Young's modulus E according to the above equations (9) and (10).

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 provide the same effects as the first and second embodiments. That is, the elastic strain difference Δε e l * (y) reallocated due to the shape deformation after buckling is calculated, and recalculation is performed using the elastic strain difference Δε e l * (y), so that the shape of the metal plate can be appropriately 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 buckling inherent strain difference Δε cr (y) that is separated from the plastic elongation strain difference Δε pl (y) in the above steps A6, B7, and C9 and remains in the metal plate even after buckling, it was confirmed that the residual stress of the metal plate corresponding to the buckling inherent strain difference Δε cr (y) can be determined by considering the results of FEM analysis taking into account the transformation during cooling, and that the longitudinal residual stress distribution across the width of the metal plate can be determined as thermal stress based on the width-wise temperature distribution before and after cooling. 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 during cooling simply 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。 The residual stress of the metal plate corresponding to the above-mentioned buckling inherent strain difference Δε cr (y) may be defined by adding at least the residual stress distribution imparted during rolling or straightening to the measured width-direction distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate. In such a case, the residual stress distribution and cold shape of a metal plate without controlled cooling after rolling or straightening 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 difference in elongation strain Δε pl (y) set in steps A1, B1, and C1 may be superimposed on the difference in elongation strain obtained by measuring the shape of the metal sheet before or after cooling and assuming that the shape has become flat. In this 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 shape with higher accuracy, and the accuracy of the judgment of whether or not 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。 By using the metal plate shape prediction method according to the first, second or third embodiment described above, it is possible to manufacture flat metal plates.

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 using the above embodiment, and a decision is made on whether or not to perform shape correction in the refining process based on the prediction result. In this case, highly accurate shape prediction is possible, and a flat plate can be manufactured by controlling the width-wise temperature distribution before and after cooling to prevent 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, the decision on whether or not to perform shape correction in the refinement process may be based on the presence or absence of buckling as well as on the flatness level according to the user's needs, for example, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less. In such cases, it is more practical to set judgment criteria according to the user's needs rather than judging only on 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-mentioned refinement process. In such a case, the judgment is made based on a predetermined steepness rather than on the presence or absence of buckling, which makes it possible to rank the flatness of the metal plate and determine whether or not to apply a correction process according to the rank and customer needs. This allows for judgment within a more practical range, and allows for optimization of 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 these examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

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 manufacturing process of thick plates as an example, we predicted the flatness (shape prediction) of metal plates and conducted an experiment to determine whether the plates could be passed through the finishing process. In the manufacturing process of thick steel plates as metal plates, the thick steel plates pass through a finishing rolling mill, a hot leveler, are water-cooled to a specified temperature in accelerated cooling equipment, and are air-cooled on a cooling bed. At this time, the thermal strain and thermal stress distribution were obtained using a thermometer on the exit side of the rolling mill and before accelerated cooling, and shape predictions were made using a comparative model (Patent Document 3, Patent No. 4262142) and this model (model of the first embodiment), and the plate shapes measured in the cold state were compared. In addition, the steel plates used were a type of steel that is difficult to predict the shape of when strongly cooled in accelerated cooling equipment.

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 rate of false positives, where the shape was judged to be good even though it was poor and required fine threading, was 1% (2 coils out of 200 coils) in the comparative example, while it was 0% (2 coils out of 200 coils) in the example of this application.

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。 The present invention is useful for predicting and controlling the shape of metal sheets after rolling.

Claims (8)

金属板の形状を予測する方法であって、
圧延された金属板が座屈する場合に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみの幅方向の差分である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、金属板の形状予測方法。
1. A method for predicting a shape of a metal sheet, comprising:
A first step of setting a plastic elongation strain difference , which is a difference in the width direction of the strain that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling when the rolled metal plate buckles ;
In the first calculation of the repeated calculation, the plastic elongation and strain difference is converted into a standardized elongation and strain difference, and in the second and subsequent calculations of the repeated calculation, the standardized elongation and strain difference calculated in the tenth step below is used;
A third step of performing a buckling analysis based on the normalized elongation strain difference to calculate a buckling inherent strain difference, which is a criterion for determining whether or not the metal plate will buckle, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate;
a fourth step of determining whether the calculation is the first calculation of the repeated calculations or the second or subsequent calculations;
A fifth step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether or not buckling has occurred when it is determined in the fourth step that this is the first calculation of the repeated calculations;
a sixth step of separating the plastic elongation-strain difference into the buckling inherent strain difference and a buckling shape transformation elongation-strain difference, which is a difference between the plastic elongation-strain difference and the buckling inherent strain difference and is a component that is transformed into the shape of the metal plate, calculating an elongation-strain error, which is a difference between a geometric shape elongation-strain difference that appears in the shape of the metal plate after out-of-plane deformation and the buckling shape transformation elongation-strain difference, and determining a wave height at which an integrated value of the square of the elongation-strain error is a minimum value to determine a wave shape profile;
A seventh step of calculating an elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling by adding the elastic buckling inherent strain difference and the elongation strain error;
An eighth step of calculating a normalized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference calculated in the seventh step by using the elastic strain difference calculated in the seventh step;
A ninth step of calculating an error between the standardized elongation-strain difference set in the second step and the standardized elongation-strain difference calculated in the eighth step, and comparing the square of the error with a predetermined threshold value;
and a tenth step of correcting the standardized 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 greater than a predetermined threshold value in the ninth step,
A method for predicting a shape of a metal plate, comprising repeating steps 2 to 10 until the square of the error in step 9 becomes equal to or smaller than a predetermined threshold value.
金属板の形状を予測する方法であって、
圧延された金属板が座屈する場合に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみの幅方向の差分である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M回と設定する第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、金属板の形状予測方法。
1. A method for predicting a shape of a metal sheet, comprising:
A first step of setting a plastic elongation strain difference , which is a difference in the width direction of the strain that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling when the rolled metal plate buckles ;
A second step of setting the number of iterations to M ;
A third step of converting the plastic elongation-strain difference into a standardized elongation-strain difference in the first calculation of the iterative calculation, and using the standardized elongation-strain difference corrected in the tenth step below in the second and subsequent calculations of the iterative calculation;
A fourth step of performing a buckling analysis based on the normalized elongation strain difference to calculate a buckling inherent strain difference, which is a criterion for determining whether or not the metal plate will buckle, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate;
A fifth step of determining whether the calculation is the first calculation of the repeated calculations or the second or subsequent calculations;
A sixth step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether or not buckling has occurred when it is determined in the fifth step that this is the first calculation of the repeated calculations;
a seventh step of dividing the plastic elongation strain difference into the buckling inherent strain difference and a buckling shape transformation elongation strain difference, which is a difference between the plastic elongation strain difference and the buckling inherent strain difference and is a component for transforming the shape of the metal plate, dividing the buckling shape transformation elongation strain difference into M-1, calculating M-1 divided buckling shape transformation elongation strain differences, and replacing the buckling inherent strain difference in the first iterative calculation with an initial buckling inherent strain difference;
an eighth step of correcting the buckling shape transformation elongation strain difference using the M-1 division buckling shape transformation elongation strain difference and the initial buckling shape transformation elongation strain difference when it is determined in the fifth step that the calculation is the second or subsequent iteration of the repeated calculations, or when it is determined in the sixth step that the plastic elongation strain difference is greater than the buckling inherent strain difference and buckling will occur, calculating an elongation strain error, which is the difference between the geometric shape elongation strain difference appearing in the shape of the metal plate after the out-of-plane deformation and the corrected buckling shape transformation elongation strain difference, and determining a wave height at which the integrated value of the square of the elongation strain error is the minimum value to determine a wave shape profile;
A ninth step of calculating an elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling by replacing the buckling inherent strain difference with an elastic strain distribution and adding the elongation strain error;
A tenth step of calculating a standardized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference calculated in the ninth step,
A method for predicting a shape of a metal plate, comprising: repeating the second step to the tenth step a number of times set in the second step.
金属板の形状を予測する方法であって、
圧延された金属板が座屈する場合に、圧延時に金属板の長手方向に伸びるひずみの幅方向の差分である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M回と設定する第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、金属板の形状予測方法。
1. A method for predicting a shape of a metal sheet, comprising:
A first step of setting a plastic elongation strain difference , which is a difference in the width direction of the strain that elongates in the longitudinal direction of the metal plate during rolling when the rolled metal plate buckles ;
A second step of setting the number of iterations to M ;
A third step of dividing the plastic elongation and strain difference into M parts and calculating a plastic elongation and strain difference according to the number of repeated calculations;
In the first calculation of the repeated calculation or in the seventh step below, if the plastic elongation-strain difference is equal to or less than the buckling inherent strain difference, the plastic elongation-strain difference is converted into a standardized standardized elongation-strain difference, and in the second or subsequent calculation of the repeated calculation and in the seventh step below, if it is determined that buckling occurs, the standardized elongation-strain difference calculated in the eleventh step below is used in the fourth step;
A fifth step of performing a buckling analysis based on the normalized elongation strain difference to calculate a buckling inherent strain difference, which is a criterion for determining whether or not the metal plate will buckle, a wave pitch, and a normalized shape profile of the metal plate;
A sixth step of determining whether or not buckling has occurred in the seventh step immediately before the iterative calculation;
A seventh step of comparing the plastic elongation strain difference with the buckling inherent strain difference to determine whether or not buckling has occurred when it is determined in the sixth step that buckling has not occurred;
In the seventh step, if it is determined that the difference in plastic elongation strain is equal to or less than the difference in inherent buckling strain and buckling does not occur, the number of times of the repeated calculation is confirmed, and if the number is not the final time, the eighth step returns to the second step;
a ninth step of separating the plastic elongation-strain difference into the buckling inherent strain difference and a buckling shape transformation elongation-strain difference, which is a difference between the plastic elongation-strain difference and the buckling inherent strain difference and is a component that is transformed into the shape of the metal plate, calculating an 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 transformation elongation-strain difference, and determining a wave height at which an integrated value of the square of the elongation-strain error is a minimum value to determine a wave shape profile;
A tenth step of calculating an elastic strain difference inherent in the metal plate after buckling by replacing the buckling inherent strain difference with an elastic strain distribution and adding the elongation strain error;
An eleventh step of calculating a standardized elongation strain difference corresponding to the elastic strain difference calculated in the tenth step,
A method for predicting a shape of a metal plate, comprising: repeating the second step to the eleventh step a number of times set in the second step.
前記座屈固有ひずみ差を換算して算出される、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、請求項のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法。 The shape prediction method of a metal plate according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the width direction distribution of the longitudinal residual stress of the metal plate, calculated by converting the buckling inherent strain difference, is set to a thermal stress distribution based on the width direction temperature distributions before and after cooling. 前記座屈固有ひずみ差を換算して算出される、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、請求項のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法。 The method for predicting a shape of a metal plate according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that a width direction distribution of a longitudinal residual stress of the metal plate, calculated by converting the buckling inherent strain difference, is set to a residual stress distribution imparted at least during rolling or straightening . 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、前記幾何学的形状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、請求項のいずれか一項に記載の金属板の形状予測方法。 The method for predicting a shape of a metal plate according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that a shape of the metal plate before cooling or a shape of the metal plate after cooling is measured, and the geometric shape elongation strain difference is superimposed on the plastic elongation strain difference. 請求項1~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、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、前記形状予測方法で予測された金属板の形状に基づいて、当該金属板が座屈しないように前記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。 A method for manufacturing a metal plate, comprising: determining whether or not to perform shape correction in a finishing process by using the metal plate shape prediction method according to any one of claims 1 to 6 ; setting a width direction distribution of longitudinal residual stress in the metal plate as a thermal stress distribution based on width direction temperature distributions before and after cooling; and controlling the width direction temperature distribution so that the metal plate does not buckle based on the shape of the metal plate predicted by the shape prediction method, thereby manufacturing a flat plate. 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、請求項に記載の金属板の製造方法。
8. The method for manufacturing a metal plate according to claim 7 , wherein the judgment as to whether or not to perform shape correction in the finishing step is made based on the predicted steepness.
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JP2012218010A (en) 2011-04-05 2012-11-12 Nippon Steel Corp Shape measuring method in hot rolling of steel sheet and steel plate, and hot-rolling method of the same
JP6172401B2 (en) 2014-09-16 2017-08-02 新日鐵住金株式会社 Rolling control method of metal plate, rolling control device, and manufacturing method of rolled metal plate
JP2019018209A (en) 2017-07-11 2019-02-07 新日鐵住金株式会社 Method for predicting flatness of hot rolled steel sheet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4262142B2 (en) 2003-10-28 2009-05-13 新日本製鐵株式会社 Metal plate shape prediction method and metal plate manufacturing method
JP2012218010A (en) 2011-04-05 2012-11-12 Nippon Steel Corp Shape measuring method in hot rolling of steel sheet and steel plate, and hot-rolling method of the same
JP6172401B2 (en) 2014-09-16 2017-08-02 新日鐵住金株式会社 Rolling control method of metal plate, rolling control device, and manufacturing method of rolled metal plate
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