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残留応力分布の測定方法、算出方法及びプログラム NEW

国内特許コード P200017053
整理番号 S2018-0990-N0
掲載日 2020年7月28日
出願番号 特願2018-169714
公開番号 特開2020-041918
出願日 平成30年9月11日(2018.9.11)
公開日 令和2年3月19日(2020.3.19)
発明者
  • 柴原 正和
  • 生島 一樹
  • 河原 充
  • 河尻 義貴
  • 沖見 優衣
出願人
  • 公立大学法人大阪
発明の名称 残留応力分布の測定方法、算出方法及びプログラム NEW
発明の概要 【課題】本発明は、左右非対称に部材を切断した場合でも残留応力分布の算出が可能となる残留応力分布の測定方法を提供する。
【解決手段】本発明の残留応力分布の測定方法は、金属部材の断面に切断面を付与した解析モデルを用いて切断面において第1金属片に働く荷重ベクトルと、切断面において第2金属片に働く荷重ベクトルの和である残差力ベクトルを算出するステップと、残差力ベクトルを金属部材の解析モデルの断面に強制荷重として付与することにより断面における移動量を修正変位ベクトルとして算出するステップと、測定した第1又は第2金属片の切断面の形状を有する解析モデルを用いて算出した修正変位ベクトルに基づき第1又は第2金属片の切断面の形状を修正するステップと、第1又は第2金属片の切断面の形状を修正した解析モデルを用いて解析モデルに強制変位を付与することにより断面における残留応力分布を算出するステップとを含むことを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

近年、船舶・橋梁を代表とする大型構造物の建造において、部材同士を組上げる際には、部材同士を接合する工程が必ず存在するため、接合技術は必要不可欠である。接合技術の中で、簡便さなどから広く用いられているのが溶接である。しかし、溶接の施工に伴い、溶接部近傍には必然的に高い残留引張り応力が発生し、疲労破壊、応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking: SCC)の要因とされ、ときには脆性破壊を引き起こす場合もある。さらに、この応力と釣り合うために発生する残留圧縮応力は部材が薄板の場合、座屈変形を発生させる可能性があり、組立工程に大きな影響を与えることがある。これらの応力は一般的に溶接残留応力と呼ばれ、溶接部近傍における残留応力分布について評価することは溶接施工上きわめて重要であるといえる。

低コストかつ簡便に部材内部の残留応力測定が可能な手法としてコンター法が挙げられる。コンター法では、測定対象の部材を2つに切断・分割し、残留応力の解放に伴う切断面の弾性変形量を測定し、そして、この測定結果に基づき、切断面全域における残留応力分布を算出する(例えば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野

本発明は、残留応力分布の測定方法、算出方法及びプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属部材の第1金属部と第2金属部との間の断面における残留応力分布を測定する測定方法であって、
第1金属部が第1金属片となり第2金属部が第2金属片となるように前記断面において前記金属部材を切断するステップと、
第1金属片の切断面の形状又は第2金属片の切断面の形状を測定するステップと、
前記金属部材の前記断面に切断面を付与した解析モデルを用いて、前記切断面において第1金属片に働く荷重ベクトルと、前記切断面において第2金属片に働く荷重ベクトルの和である残差力ベクトルを算出するステップと、
前記金属部材の解析モデルの前記断面に前記残差力ベクトルを強制荷重として付与することにより、前記断面における移動量を修正変位ベクトルとして算出するステップと、
測定した第1金属片の切断面の形状を有する解析モデル又は測定した第2金属片の切断面の形状を有する解析モデルを用いて、算出した修正変位ベクトルに基づき第1金属片の切断面の形状又は第2金属片の切断面の形状を修正するステップと、
第1金属片の切断面の形状を修正した解析モデル又は第2金属片の切断面の形状を修正した解析モデルを用いて、解析モデルに強制変位を付与することにより前記断面における残留応力分布を算出するステップとを含むことを特徴とする測定方法。

【請求項2】
前記残留応力分布を算出するステップは、解析モデルに弾性解析により強制変位を付与することにより前記断面における残留応力分布を算出するステップである請求項1に記載の測定方法。

【請求項3】
金属部材の第1金属部と第2金属部との間の断面における残留応力分布を算出する算出方法であって、
前記金属部材の前記断面に切断面を付与した解析モデルを用いて、前記切断面において第1金属片に働く荷重ベクトルと、前記切断面において第2金属片に働く荷重ベクトルの和である残差力ベクトルを算出するステップと、
前記金属部材の解析モデルの前記断面に前記残差力ベクトルを強制荷重として付与することにより、前記断面における移動量を修正変位ベクトルとして算出するステップと、
第1金属部が第1金属片となるように前記金属部材を前記断面で切断することにより得た第1金属片の切断面の形状を有する解析モデル又は第2金属部が第2金属片となるように前記金属部材を前記断面で切断することにより得た第2金属片の切断面の形状を有する解析モデルを用いて、算出した修正変位ベクトルに基づき第1金属片の切断面の形状又は第2金属片の切断面の形状を修正するステップと、
第1金属片の切断面の形状を修正した解析モデル又は第2金属片の切断面の形状を修正した解析モデルを用いて、解析モデルに強制変位を付与することにより前記断面における残留応力分布を算出するステップとを含む算出方法。

【請求項4】
前記残差力ベクトルを算出するステップは、有限要素法構造解析を用いて残差力ベクトルを算出するステップであり、
第1又は第2金属片の切断面の形状を修正するステップは、第1又は第2金属片の切断面の形状を有限要素法構造解析を用いて修正するステップであり、
前記断面における残留応力分布を算出するステップは、解析モデルに弾性解析により強制変位を付与することにより前記断面における残留応力分布を算出するステップである請求項3に記載の算出方法。

【請求項5】
請求項3又は4に記載の算出方法をコンピューターに実行させるためのプログラム。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2018169714thum.jpg
出願権利状態 公開
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