JP2002296125A - 残留応力測定方法 - Google Patents
残留応力測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】被測定体表面の残留応力を精度良く測定でき、
かつ、半非破壊的に被測定体の残留応力を測定できる残
留応力測定方法を提供する。 【解決手段】予め被測定体と同種材料に対する一定断面
の圧子による基準圧痕３，４の形状を残留応力の無い状
態下で実験的または解析により求めるとともに、当該材
料に対応する応力の影響による圧痕形状の変形度合を方
向的および寸法的に求めておき、実際の測定に際し、残
留応力のある被測定体の表面に圧子と同一圧子を用いて
同一条件で圧痕を形成し、その際に形成された実圧痕の
形状と基準圧痕３，４の形状とを比較し、その両形状の
方向的および寸法的な差異に基づいて、基準圧痕３，４
の変形から求めておいた応力の値を用いて被測定体の残
留応力を求めることを特徴とする。
かつ、半非破壊的に被測定体の残留応力を測定できる残
留応力測定方法を提供する。 【解決手段】予め被測定体と同種材料に対する一定断面
の圧子による基準圧痕３，４の形状を残留応力の無い状
態下で実験的または解析により求めるとともに、当該材
料に対応する応力の影響による圧痕形状の変形度合を方
向的および寸法的に求めておき、実際の測定に際し、残
留応力のある被測定体の表面に圧子と同一圧子を用いて
同一条件で圧痕を形成し、その際に形成された実圧痕の
形状と基準圧痕３，４の形状とを比較し、その両形状の
方向的および寸法的な差異に基づいて、基準圧痕３，４
の変形から求めておいた応力の値を用いて被測定体の残
留応力を求めることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定体を破壊す
ることなく、被測定体に存在する残留応力を精密に測定
できる残留応力測定方法に関する。
ることなく、被測定体に存在する残留応力を精密に測定
できる残留応力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種構造体に適用される材料の寿命を判
断するために、材料の疲労強度や疲労・応力腐食割れに
よるき裂進展寿命の推定が行われている。材料の表面・
内部に存在する残留応力は、材料の疲労強度に影響を与
え、また、疲労・応力腐食割れによるき裂進展寿命に多
大な影響を与える。従って、材料寿命を精度良く推定す
るため、材料の表面・内部の残留応力を正確に測定する
ことが、重要な技術課題となっている。
断するために、材料の疲労強度や疲労・応力腐食割れに
よるき裂進展寿命の推定が行われている。材料の表面・
内部に存在する残留応力は、材料の疲労強度に影響を与
え、また、疲労・応力腐食割れによるき裂進展寿命に多
大な影響を与える。従って、材料寿命を精度良く推定す
るため、材料の表面・内部の残留応力を正確に測定する
ことが、重要な技術課題となっている。
【０００３】近年、材料の残留応力を測定するために、
切断解放法が適用されている。
切断解放法が適用されている。
【０００４】切断開放法は、被測定体の対象部位に貼付
したひずみゲージの周囲を、ひずみゲージとともに小片
として切り出し、解放されるひずみから残留応力を計算
により求める方法である。
したひずみゲージの周囲を、ひずみゲージとともに小片
として切り出し、解放されるひずみから残留応力を計算
により求める方法である。
【０００５】切断解放法による残留応力測定は、ひずみ
ゲージの周囲を切断するため、被測定体を破壊して測定
する破壊的な測定方法であった。このため、被測定体の
残留応力の測定後は再使用できず、実機そのものに切断
開放法を適用することは困難であった。
ゲージの周囲を切断するため、被測定体を破壊して測定
する破壊的な測定方法であった。このため、被測定体の
残留応力の測定後は再使用できず、実機そのものに切断
開放法を適用することは困難であった。
【０００６】一方、被測定体の残留応力を測定する際、
被測定体を破壊することなく、非破壊的に被測定体の残
留応力を測定する方法として、例えば、Ｘ線回折法が挙
げられる。
被測定体を破壊することなく、非破壊的に被測定体の残
留応力を測定する方法として、例えば、Ｘ線回折法が挙
げられる。
【０００７】Ｘ線回折法は、被測定体の結晶の格子面間
隔をゲージ長さに設定し、これを背面反射Ｘ線回折で精
密に測定してひずみを求め、弾性論により応力に変換
し、残留応力を求める方法である。
隔をゲージ長さに設定し、これを背面反射Ｘ線回折で精
密に測定してひずみを求め、弾性論により応力に変換
し、残留応力を求める方法である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｘ
線回折法では、材料の結晶組織の状態、例えば、被測定
体の結晶粒径や結晶配向の影響を受け、残力応力の測定
値にばらつきが生じ、被測定体の残留応力を精密測定す
ることができないという問題を有していた。
線回折法では、材料の結晶組織の状態、例えば、被測定
体の結晶粒径や結晶配向の影響を受け、残力応力の測定
値にばらつきが生じ、被測定体の残留応力を精密測定す
ることができないという問題を有していた。
【０００９】従って、被測定体を破壊せず、かつ、被測
定体の残留応力を精密測定することが課題となってい
た。
定体の残留応力を精密測定することが課題となってい
た。
【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、被測定体表面の残留応力を精度良く測
定でき、かつ、半非破壊的に被測定体の残留応力を測定
できる残留応力測定方法を提供することを目的とする。
れたものであり、被測定体表面の残留応力を精度良く測
定でき、かつ、半非破壊的に被測定体の残留応力を測定
できる残留応力測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々研究した結果、構造物表面に圧痕を付
与した際に残留応力が存在する場合と残留応力が存在し
ない場合とで圧痕形状の方向および変化量の差異があ
り、この差異に基づき被測定体の残留応力を測定できる
ことを見出し、本発明を完成させたものである。
を達成すべく種々研究した結果、構造物表面に圧痕を付
与した際に残留応力が存在する場合と残留応力が存在し
ない場合とで圧痕形状の方向および変化量の差異があ
り、この差異に基づき被測定体の残留応力を測定できる
ことを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１２】すなわち、本発明は、被測定体表面の残留
応力を非破壊的に測定する残留応力測定方法であって、
予め前記被測定体と同種材料に対する一定断面の圧子に
よる基準圧痕の形状を残留応力の無い状態下で実験的ま
たは解析により求めるとともに、当該材料に対応する応
力の影響による前記圧痕形状の変形度合を方向的および
寸法的に求めておき、実際の測定に際し、残留応力のあ
る前記被測定体の表面に前記圧子と同一圧子を用いて同
一条件で圧痕を形成し、その際に形成された実圧痕の形
状と前記基準圧痕の形状とを比較し、その両形状の方向
的および寸法的な差異に基づいて、前記基準圧痕の変形
から求めておいた応力の値を用いて前記被測定体の残留
応力を求めることを特徴とする。
応力を非破壊的に測定する残留応力測定方法であって、
予め前記被測定体と同種材料に対する一定断面の圧子に
よる基準圧痕の形状を残留応力の無い状態下で実験的ま
たは解析により求めるとともに、当該材料に対応する応
力の影響による前記圧痕形状の変形度合を方向的および
寸法的に求めておき、実際の測定に際し、残留応力のあ
る前記被測定体の表面に前記圧子と同一圧子を用いて同
一条件で圧痕を形成し、その際に形成された実圧痕の形
状と前記基準圧痕の形状とを比較し、その両形状の方向
的および寸法的な差異に基づいて、前記基準圧痕の変形
から求めておいた応力の値を用いて前記被測定体の残留
応力を求めることを特徴とする。
【００１３】本発明では、圧痕の深さをごく浅い形状と
したため、被測定体の残留応力を測定した後、圧痕を研
削等により除去して再使用可能なため、実機に適用でき
る。このため、被測定体を破壊することなく被測定体の
残留応力を精密に測定することができる。
したため、被測定体の残留応力を測定した後、圧痕を研
削等により除去して再使用可能なため、実機に適用でき
る。このため、被測定体を破壊することなく被測定体の
残留応力を精密に測定することができる。
【００１４】ここで、残留応力がない状態の基準測定体
の圧痕形状は実験的に求めても良く、有限要素法（以
下、ＦＥＭとする）等の解析的手法により求めても良
い。
の圧痕形状は実験的に求めても良く、有限要素法（以
下、ＦＥＭとする）等の解析的手法により求めても良
い。
【００１５】なお、圧痕を形成するための圧子形状は、
球状、円錐形状、楔形形状などのいずれの形状としても
良い。
球状、円錐形状、楔形形状などのいずれの形状としても
良い。
【００１６】また、上記残留応力測定方法において、前
記基準圧痕の形状および寸法値と負荷した応力との関係
をデータベースとして記憶手段に格納し、前記被測定体
表面に形成した圧痕の方向的および寸法的な測定値を用
いて、前記データベースから前記被測定体の残留応力を
計算システムにより求めることを特徴とする。
記基準圧痕の形状および寸法値と負荷した応力との関係
をデータベースとして記憶手段に格納し、前記被測定体
表面に形成した圧痕の方向的および寸法的な測定値を用
いて、前記データベースから前記被測定体の残留応力を
計算システムにより求めることを特徴とする。
【００１７】本発明によれば、予め基準測定体の圧痕の
単軸方向に負荷した応力と、単軸応力負荷により形成さ
れた圧痕寸法との関係をデータベースとして記憶手段に
格納しておき、被測定体の圧痕寸法を測定することによ
り、測定値に用いてデータベースを参照することによ
り、即時に被測定体の残留応力を算出できる。
単軸方向に負荷した応力と、単軸応力負荷により形成さ
れた圧痕寸法との関係をデータベースとして記憶手段に
格納しておき、被測定体の圧痕寸法を測定することによ
り、測定値に用いてデータベースを参照することによ
り、即時に被測定体の残留応力を算出できる。
【００１８】上記残留応力測定方法において、前記被測
定体に対する圧痕の形成時の荷重または押し込み深さ
は、基準圧痕形成時における圧子の押し付け荷重または
押し込み深さと同一とすることを特徴とする。
定体に対する圧痕の形成時の荷重または押し込み深さ
は、基準圧痕形成時における圧子の押し付け荷重または
押し込み深さと同一とすることを特徴とする。
【００１９】また、上記残留応力測定方法において、前
記被測定体の圧痕寸法を測定した後に、前記被測定体の
圧痕形成分を除去することを特徴とする。
記被測定体の圧痕寸法を測定した後に、前記被測定体の
圧痕形成分を除去することを特徴とする。
【００２０】本発明によれば、被測定体に形成された圧
痕を除去することにより、圧痕からの割れ発生等を防止
できる。また、圧痕の除去方法は、グラインダー等によ
る研削または紙やすり等による研磨としても良い。
痕を除去することにより、圧痕からの割れ発生等を防止
できる。また、圧痕の除去方法は、グラインダー等によ
る研削または紙やすり等による研磨としても良い。
【００２１】さらに、上記残留応力測定方法において、
被測定体の表面に圧痕を形成し、この被測定体表面の２
軸方向における圧痕寸法を測定する工程と、前記被測定
体と同質の材料について予め実験的または解析的に１軸
以上の方向から単位応力を負荷した場合について圧痕の
２軸方向における圧痕寸法を求めておく工程と、前記基
準測定体の単位応力を負荷した際の圧痕形状を定数と
し、この定数に乗じることにより前記被測定体の圧痕寸
法となる数値を測定し、前記被測定体の残留応力を求め
る工程と、を有することを特徴とする。
被測定体の表面に圧痕を形成し、この被測定体表面の２
軸方向における圧痕寸法を測定する工程と、前記被測定
体と同質の材料について予め実験的または解析的に１軸
以上の方向から単位応力を負荷した場合について圧痕の
２軸方向における圧痕寸法を求めておく工程と、前記基
準測定体の単位応力を負荷した際の圧痕形状を定数と
し、この定数に乗じることにより前記被測定体の圧痕寸
法となる数値を測定し、前記被測定体の残留応力を求め
る工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る残留応力測定
方法について、図１〜図６を用いて説明する。
方法について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２３】被測定体の残留応力測定方法の手順を示
す。
す。
【００２４】まず、図１に示す球状の圧子１を用いて、
基準測定体表面に圧痕を形成した。図１に示す（ａ）は
球状圧子１の側面図、（ｂ）は球状圧子１の平面図であ
る。なお、基準測定体は、後述する被測定体と同一成分
の材料から形成したものであり、残留応力が存在しない
材料とした。
基準測定体表面に圧痕を形成した。図１に示す（ａ）は
球状圧子１の側面図、（ｂ）は球状圧子１の平面図であ
る。なお、基準測定体は、後述する被測定体と同一成分
の材料から形成したものであり、残留応力が存在しない
材料とした。
【００２５】図２は、基準測定体２に形成された圧痕形
状を示す図であり、（ａ）は、ｘ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕３の形状を示す平面図、（ｂ）はその
断面図である。また、（ｃ）はｙ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕４の形状を示す平面図、（ｄ）はその
断面図を示す。
状を示す図であり、（ａ）は、ｘ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕３の形状を示す平面図、（ｂ）はその
断面図である。また、（ｃ）はｙ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕４の形状を示す平面図、（ｄ）はその
断面図を示す。
【００２６】図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、ｘ
方向またはｙ方向に単位引張応力を各々負荷して形成さ
れた圧痕３，４の形状を測定した。なお、圧痕形状は実
験的に求めても良いし、ＦＥＭ等の解析的手法により求
めても良い。
方向またはｙ方向に単位引張応力を各々負荷して形成さ
れた圧痕３，４の形状を測定した。なお、圧痕形状は実
験的に求めても良いし、ＦＥＭ等の解析的手法により求
めても良い。
【００２７】各圧痕３，４の形状を測定した結果、ｘ方
向に単位引張応力を負荷した際における応力負荷方向に
おける圧痕形状をｕ（ｘ，ｙ）とし、ｙ方向に単位引張
応力を負荷したときの圧痕形状をｖ（ｘ，ｙ）とした。
向に単位引張応力を負荷した際における応力負荷方向に
おける圧痕形状をｕ（ｘ，ｙ）とし、ｙ方向に単位引張
応力を負荷したときの圧痕形状をｖ（ｘ，ｙ）とした。
【００２８】次に、上記球状圧子１を用いて、被測定体
である構造物の表面に圧痕を形成した。なお、被測定体
への圧痕形成は、上記基準測定体と同一の押し込み荷重
を負荷して圧痕形成したものである。これを図３に示
す。
である構造物の表面に圧痕を形成した。なお、被測定体
への圧痕形成は、上記基準測定体と同一の押し込み荷重
を負荷して圧痕形成したものである。これを図３に示
す。
【００２９】図３に示す（ａ）は圧痕５を形成した構造
物６の平面図であり、（ｂ）は構造物６の断面図を示
す。図３（ａ）に示すように、構造物６の表面方向をｘ
方向、ｙ方向とし、図３（ｂ）に示すように圧痕５の深
さ方向をｚ方向とした。この圧痕５形状を接触式または
非接触式のいずれかの形状測定装置を用いて測定した。
具体的には、接触式の形状測定は触針式の三次元形状測
定器を用い、非接触式の形状測定はレーザ三次元形状測
定器などを用いた。そして、測定した圧痕５の形状をｚ
（ｘ，ｙ）とした。
物６の平面図であり、（ｂ）は構造物６の断面図を示
す。図３（ａ）に示すように、構造物６の表面方向をｘ
方向、ｙ方向とし、図３（ｂ）に示すように圧痕５の深
さ方向をｚ方向とした。この圧痕５形状を接触式または
非接触式のいずれかの形状測定装置を用いて測定した。
具体的には、接触式の形状測定は触針式の三次元形状測
定器を用い、非接触式の形状測定はレーザ三次元形状測
定器などを用いた。そして、測定した圧痕５の形状をｚ
（ｘ，ｙ）とした。
【００３０】上記方法により得られたｚ（ｘ，ｙ），ｕ
（ｘ，ｙ），ｖ（ｘ，ｙ）の測定値から、以下に示す式
１の関係式を満たすｋおよびｈを、最小自乗法を用いて
算出した。なお、ｋは圧痕のｘ方向の残留応力であり、
ｈは圧痕のｙ方向の残留応力である。
（ｘ，ｙ），ｖ（ｘ，ｙ）の測定値から、以下に示す式
１の関係式を満たすｋおよびｈを、最小自乗法を用いて
算出した。なお、ｋは圧痕のｘ方向の残留応力であり、
ｈは圧痕のｙ方向の残留応力である。
【００３１】
【数１】
【００３２】このようにして上記式１に基づきｋ，ｈを
算出することにより、ｘ方向およびｙ方向の各残留応力
を求めることができる。
算出することにより、ｘ方向およびｙ方向の各残留応力
を求めることができる。
【００３３】さらに、基準測定体に形成した圧痕に単位
せん断応力を負荷して圧痕を形成し、この圧痕形状を測
定してｗ（ｘ，ｙ）として示した。
せん断応力を負荷して圧痕を形成し、この圧痕形状を測
定してｗ（ｘ，ｙ）として示した。
【００３４】上述したｚ（ｘ，ｙ），ｕ（ｘ，ｙ），ｖ
（ｘ，ｙ）の測定値と、ｗ（ｘ，ｙ）の測定値に基づ
き、以下に示す式２の関係式を満たすようなｋ，ｈ，ｍ
について、最小自乗法を用いて算出した。なお、ｋは圧
痕のｘ方向の残留応力σｘ，ｈは圧痕のｙ方向の残留応
力σｙ，ｍはせん断応力τｘｙを示す。
（ｘ，ｙ）の測定値と、ｗ（ｘ，ｙ）の測定値に基づ
き、以下に示す式２の関係式を満たすようなｋ，ｈ，ｍ
について、最小自乗法を用いて算出した。なお、ｋは圧
痕のｘ方向の残留応力σｘ，ｈは圧痕のｙ方向の残留応
力σｙ，ｍはせん断応力τｘｙを示す。
【００３５】
【数２】
【００３６】上記式２に基づきｋ，ｈ，ｍを算出するこ
とにより、ｘ方向およびｙ方向の各残留応力およびせん
断応力を求めることができる。さらに、ｋ，ｈ，ｍの各
値によりモールの応力円を用いて残留応力の最大値、す
なわち、主応力とその方向を計算することができる。
とにより、ｘ方向およびｙ方向の各残留応力およびせん
断応力を求めることができる。さらに、ｋ，ｈ，ｍの各
値によりモールの応力円を用いて残留応力の最大値、す
なわち、主応力とその方向を計算することができる。
【００３７】なお、上述した被測定体の残留応力測定方
法の手順では、球状圧子１を用いたが、圧子は、図４に
示す円錐状の圧子７を適用しても良い。図４の（ａ）は
圧子の側面図であり、（ｂ）は圧子の平面図である。
法の手順では、球状圧子１を用いたが、圧子は、図４に
示す円錐状の圧子７を適用しても良い。図４の（ａ）は
圧子の側面図であり、（ｂ）は圧子の平面図である。
【００３８】図４に示す円錐状の圧子７を用いた場合に
は、基準測定体に圧痕形成すると、軸対称形状の圧痕と
することができる。このため、ｙ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕形状は、ｘ方向に単位引張応力を負荷
した際の圧痕形状を９０゜回転させたものと同一とな
る。従って、ｘ方向に単位引張応力を負荷した試験を行
い、圧痕形状を解析するだけで良く、ｙ方向に単位引張
応力を負荷した試験・解析を省略できる。
は、基準測定体に圧痕形成すると、軸対称形状の圧痕と
することができる。このため、ｙ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕形状は、ｘ方向に単位引張応力を負荷
した際の圧痕形状を９０゜回転させたものと同一とな
る。従って、ｘ方向に単位引張応力を負荷した試験を行
い、圧痕形状を解析するだけで良く、ｙ方向に単位引張
応力を負荷した試験・解析を省略できる。
【００３９】さらに、楔形形状とした圧子を用いて、被
測定体の残留応力測定方法を以下に示す。
測定体の残留応力測定方法を以下に示す。
【００４０】図５は、楔形形状の圧子８を示す図であ
る。楔形形状の圧子８を適用した場合には、残留応力存
在下における圧痕９の形状変化は、図５に示すＡ方向の
応力成分の影響を最も強く受ける。このため、図５に示
す応力成分、すなわち、上述した式１に示すｘ方向また
はｙ方向のいずれか（なお、ここではｘ方向をＡ方向と
みなして測定した。）に単位引張応力を負荷した際の圧
痕形状を測定し、下記に示す式３に基づきｋを算出する
ことにより、ｘ方向、すなわち、Ａ方向の残留応力を求
めることができる。
る。楔形形状の圧子８を適用した場合には、残留応力存
在下における圧痕９の形状変化は、図５に示すＡ方向の
応力成分の影響を最も強く受ける。このため、図５に示
す応力成分、すなわち、上述した式１に示すｘ方向また
はｙ方向のいずれか（なお、ここではｘ方向をＡ方向と
みなして測定した。）に単位引張応力を負荷した際の圧
痕形状を測定し、下記に示す式３に基づきｋを算出する
ことにより、ｘ方向、すなわち、Ａ方向の残留応力を求
めることができる。
【００４１】
【数３】 ｚ（ｘ，ｙ）＝ｋ・ｕ（ｘ，ｙ） ……（式３）
【００４２】この楔形形状の圧子８を使用して形成され
た圧痕に応力を負荷した後の中央開口量δと、Ａ方向の
残留応力との関係を各種測定し、これをデータベース化
し、圧痕の中央開口量δからＡ方向の残留応力を測定す
ることもできる。これを図６に示す。
た圧痕に応力を負荷した後の中央開口量δと、Ａ方向の
残留応力との関係を各種測定し、これをデータベース化
し、圧痕の中央開口量δからＡ方向の残留応力を測定す
ることもできる。これを図６に示す。
【００４３】まず、図６（ａ）に示すように、基準測定
体２に楔形形状の圧子８を用いて圧痕９を形成し、この
圧痕９の単軸方向に応力σを負荷した。次に、図６
（ｂ）に示すように、圧痕の中央開口量δを測定した。
さらに、基準測定体２の単軸方向に負荷する応力σの大
きさを種々変えて、圧痕の中央開口量δをそれぞれ測定
した。その後、図６（ｃ）に示すように、基準測定体２
の単軸方向に負荷する応力σを横軸とし、圧痕の中央開
口量δを縦軸にとり、両者の相関関係を示し、これをデ
ータベース化し、記憶手段に格納した。
体２に楔形形状の圧子８を用いて圧痕９を形成し、この
圧痕９の単軸方向に応力σを負荷した。次に、図６
（ｂ）に示すように、圧痕の中央開口量δを測定した。
さらに、基準測定体２の単軸方向に負荷する応力σの大
きさを種々変えて、圧痕の中央開口量δをそれぞれ測定
した。その後、図６（ｃ）に示すように、基準測定体２
の単軸方向に負荷する応力σを横軸とし、圧痕の中央開
口量δを縦軸にとり、両者の相関関係を示し、これをデ
ータベース化し、記憶手段に格納した。
【００４４】その後、被測定体である構造物６表面に楔
形形状の圧子８により圧痕を形成し、圧痕の中央開口量
δを測定した。そして、この測定値δから上記データベ
ースに基づき応力を算出し、構造物６表面に付与された
楔形のＡ方向の残留応力を測定した。
形形状の圧子８により圧痕を形成し、圧痕の中央開口量
δを測定した。そして、この測定値δから上記データベ
ースに基づき応力を算出し、構造物６表面に付与された
楔形のＡ方向の残留応力を測定した。
【００４５】なお、上記応力測定方法において、被測定
体および基準測定体に同一押し付け荷重を負荷して圧痕
形成をした場合には、圧痕中央の開口量δは残留応力に
よる変形のし易さを示す。また、被測定体および基準測
定体に同一押し込み深さにより圧痕形成をした場合に
は、圧痕中央の開口量δは除荷時の弾性変形、すなわ
ち、残留応力によるスプリングバック量を示すことにな
る。本実施形態においては、同一押し付け荷重を負荷す
るか、あるいは、同一押し込み深さにより圧痕形成をし
ても、いずれの方法を用いても良い。
体および基準測定体に同一押し付け荷重を負荷して圧痕
形成をした場合には、圧痕中央の開口量δは残留応力に
よる変形のし易さを示す。また、被測定体および基準測
定体に同一押し込み深さにより圧痕形成をした場合に
は、圧痕中央の開口量δは除荷時の弾性変形、すなわ
ち、残留応力によるスプリングバック量を示すことにな
る。本実施形態においては、同一押し付け荷重を負荷す
るか、あるいは、同一押し込み深さにより圧痕形成をし
ても、いずれの方法を用いても良い。
【００４６】本実施形態によれば、被測定体表面の残留
応力を精度良く測定でき、かつ、残留応力測定により被
測定体表面に形成する圧痕を微小とし、この圧痕を研削
等により容易に除去できるため、半破壊的に被測定体の
残留応力を測定でき、構造物の運用に支障をきたすこと
なく残留応力の測定後においても被測定体を再使用でき
る。
応力を精度良く測定でき、かつ、残留応力測定により被
測定体表面に形成する圧痕を微小とし、この圧痕を研削
等により容易に除去できるため、半破壊的に被測定体の
残留応力を測定でき、構造物の運用に支障をきたすこと
なく残留応力の測定後においても被測定体を再使用でき
る。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る残留
応力測定方法によれば、構造物の表面に微小な圧痕を付
与するのみで半非破壊的に残留応力の測定が可能とな
り、実構造物に適用可能である。
応力測定方法によれば、構造物の表面に微小な圧痕を付
与するのみで半非破壊的に残留応力の測定が可能とな
り、実構造物に適用可能である。
【図１】本発明の実施形態における、球状の圧子を示す
図。
図。
【図２】本発明の実施形態における、基準測定体に圧痕
形成した基準測定体を示す図。
形成した基準測定体を示す図。
【図３】本発明の実施形態を説明する図。
【図４】本発明の実施形態における、円錐状の圧子を示
す図。
す図。
【図５】本発明の実施形態における、楔形の圧子を示す
図。
図。
【図６】本発明の実施形態における、残留応力と圧痕形
状との関係をデータベース化する手順図。
状との関係をデータベース化する手順図。
１…球状圧子，２…基準測定体，３…ｘ方向に単位引張
応力を負荷した際の圧痕，４…ｙ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕，５…圧痕，６…構造物，７…円錐状
の圧子，８…楔形形状の圧子，９…圧痕。
応力を負荷した際の圧痕，４…ｙ方向に単位引張応力を
負荷した際の圧痕，５…圧痕，６…構造物，７…円錐状
の圧子，８…楔形形状の圧子，９…圧痕。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 淺野 政之 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定体表面の残留応力を非破壊的に測
定する残留応力測定方法であって、予め前記被測定体と
同種材料に対する一定断面の圧子による基準圧痕の形状
を残留応力の無い状態下で実験的または解析により求め
るとともに、当該材料に対応する応力の影響による前記
圧痕形状の変形度合を方向的および寸法的に求めてお
き、実際の測定に際し、残留応力のある前記被測定体の
表面に前記圧子と同一圧子を用いて同一条件で圧痕を形
成し、その際に形成された実圧痕の形状と前記基準圧痕
の形状とを比較し、その両形状の方向的および寸法的な
差異に基づいて、前記基準圧痕の変形から求めておいた
応力の値を用いて前記被測定体の残留応力を求めること
を特徴とする残留応力測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の残留応力測定方法におい
て、前記基準圧痕の形状および寸法値と負荷した応力と
の関係をデータベースとして記憶手段に格納し、前記被
測定体表面に形成した圧痕の方向的および寸法的な測定
値を用いて、前記データベースから前記被測定体の残留
応力を計算システムにより求めることを特徴とする残留
応力測定方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の残留応力測定方
法において、前記被測定体に対する圧痕の形成時の荷重
または押し込み深さは、基準圧痕形成時における圧子の
押し付け荷重または押し込み深さと同一とすることを特
徴とする残留応力測定方法。 - 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
残留応力測定方法において、前記被測定体の圧痕寸法を
測定した後に、前記被測定体の圧痕形成分を除去するこ
とを特徴とする残留応力測定方法。 - 【請求項５】 被測定体の表面に圧痕を形成し、この被
測定体表面の２軸方向における圧痕寸法を測定する工程
と、前記被測定体と同質の材料について予め実験的また
は解析的に１軸以上の方向から単位応力を負荷した場合
について圧痕の２軸方向における圧痕寸法を求めておく
工程と、前記基準測定体の単位応力を負荷した際の圧痕
形状を定数とし、この定数に乗じることにより前記被測
定体の圧痕寸法となる数値を測定し、前記被測定体の残
留応力を求める工程と、を有することを特徴とする残留
応力測定方法。
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-
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