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MEASUREMENT METHOD AND CALCULATION METHOD OF RESIDUAL STRESS DISTRIBUTION AND PROGRAM

Patent code P200017053
File No. S2018-0990-N0
Posted date Jul 28, 2020
Application number P2018-169714
Publication number P2020-041918A
Date of filing Sep 11, 2018
Date of publication of application Mar 19, 2020
Inventor
  • (In Japanese)柴原 正和
  • (In Japanese)生島 一樹
  • (In Japanese)河原 充
  • (In Japanese)河尻 義貴
  • (In Japanese)沖見 優衣
Applicant
  • (In Japanese)公立大学法人大阪
Title MEASUREMENT METHOD AND CALCULATION METHOD OF RESIDUAL STRESS DISTRIBUTION AND PROGRAM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement method of residual stress distribution which allows for calculation of a residual stress distribution even when a member is right and left asymmetrically cut.
SOLUTION: The measurement method of residual stress distribution of the present invention includes the steps of: calculating a residual force vector that is the sum of a load vector acting on a first metal piece in a cut surface using an analysis model in which a cut surface is added to the cross section of a metal member and a load vector acting on a second metal piece in a cut surface; adding the residual force vector to the cross section of the analysis model of the metal member as a forcible load and thereby calculating a movement amount at the cross section as a corrected displacement vector; correcting the shape of cut surface of the first or second metal piece on the basis of the corrected displacement vector calculated using an analysis model having the measured shape of cut surface of the first or second metal piece; and adding forcible displacement to the analysis model using an analysis model having had the shape of cut surface of the first or second metal piece corrected, and thereby calculating a residual stress distribution in the cut surface.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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)。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2018169714thum.jpg
State of application right Published
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