JP2003194508A - 歪み計測方法、歪み計測装置および歪み計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表側のみにゲージを設けるだけで、曲げ歪み
εｂを計測することのできる歪み計測方法を提供する。 【解決手段】 （ａ） 厚みＨを有するベース部１１に
第１の歪みゲージ１２を有し前記ベース部の前記第１の
歪みゲージから前記厚み方向に離間した位置に第２の歪
みゲージ１３を有する歪み計測装置１０を提供するステ
ップと、（ｂ）前記歪み計測装置が測定対象物３０の表
面に接触するように前記歪み計測装置を設置するステッ
プと、（ｃ） 前記第１の歪みゲージの検出値εＡと、
前記第２の歪みゲージの検出値εＢに基づいて、前記測
定対象物の曲げ歪みを求めるステップとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歪み計測方法、歪
み計測装置および歪み計測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】歪みゲージは、板の表面に貼付されて、
その板の歪みを計測するために用いられる。通常一般の
歪みゲージは、その長さ方向に変化したときの歪みを計
測するためのものである。

【０００３】板の引張り歪みεｔおよび板の曲げ歪みε
ｂを計測するためには、板の表と裏の両面に、歪みゲー
ジを貼付する必要があった。

【０００４】図６を参照して、上記のように、測定対象
の板３０の表と裏の両面に歪みゲージを貼付して、板３
０の引張り歪みεｔおよび曲げ歪みεｂを計測する方法
について説明する。

【０００５】上向きに凸となるように変形している板３
０の板厚ｔの板厚中心に、引張り歪みεｔが生じている
場合、その板３０の表面には、（εｔ＋εｂ）の歪みが
生じており、その板３０の裏面には、（εｔ−εｂ）の
歪みが生じている。

【０００６】そこで、図７に示すように、板３０の表面
に歪みゲージ４１を設けておけば、その歪みゲージ４１
の検出値（ε表）は、ε表＝（εｔ＋εｂ）である。同
様に、板３０の裏面に歪みゲージ４２を設けておけば、
その歪みゲージ４２の検出値（ε裏）は、ε裏＝（εｔ
−εｂ）である。

【０００７】よって、板３０の表面および裏面にそれぞ
れ歪みゲージ４１、４２を設けておけば、その板３０の
引張り歪みεｔと曲げ歪みεｂを、次式から評価するこ
とができる。 εｔ＝（ε表＋ε裏）／２． εｂ＝（ε表−ε裏）／２．

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】板状の試験供試体の標
定部の引張り歪みεｔと板の曲げ歪みεｂを計測する際
には、事前に、その板の表・裏の両面に歪みゲージを貼
付していれば問題は無い。しかしながら、試験の途中で
別の標定部を計測したい場合には、表側の面には、歪み
ゲージを追加的に貼付できたとしても、袋状になってい
る部位（例えば、航空機の翼）の裏側の面（例えば、燃
料タンクとなっている主翼の内部の面）には、歪みゲー
ジを貼付できないことがある。このような場合、その標
定部に引張り歪みεｔと曲げ歪みεｂが混在している薄
板では、正確なデータが取得できない。

【０００９】本発明の目的は、表側のみにゲージを設け
るだけで、曲げ歪みεｂを計測することのできる歪み計
測方法、歪み計測装置および歪み計測システムを提供す
ることである。本発明の他の目的は、表側のみにゲージ
を設けるだけで、引張り歪みεｔと曲げ歪みεｂを計測
することのできる歪み計測方法、歪み計測装置および歪
み計測システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下に、［発明の実施の
形態］で使用する番号・符号を用いて、［課題を解決す
るための手段］を説明する。これらの番号・符号は、
［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記
載との対応関係を明らかにするために付加されたもので
あるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技
術的範囲の解釈に用いてはならない。

【００１１】本発明の歪み計測方法は、（ａ） 厚み
（Ｈ）を有するベース部（１１）に設けられた第１の歪
みゲージ（１２）と前記ベース部（１１）の前記第１の
歪みゲージ（１２）から前記厚み（Ｈ）方向に離間した
位置に設けられた第２の歪みゲージ（１３）とを有する
歪み計測装置（１０）を提供するステップと、（ｂ）前
記歪み計測装置（１０）が測定対象物（３０）に接触す
るように前記歪み計測装置（１０）を設置するステップ
と、（ｃ） 前記第１の歪みゲージ（１２）の検出値
（εＡ）と、前記第２の歪みゲージ（１３）の検出値
（εＢ）に基づいて、前記測定対象物（３０）の曲げ歪
み（εｂ）を求めるステップとを備えている。

【００１２】本発明の歪み計測方法において、前記
（ａ）は、前記ベース部（１１）の裏面（１１ａ）に前
記第１の歪みゲージ（１２）が設けられ前記ベース部
（１１）の前記裏面（１１ａ）から前記厚み方向に離間
した特定位置（１１ｂ）に前記第２の歪みゲージ（１
３）が設けられた前記歪み計測装置（１０）を提供し、
前記（ｂ）は、前記ベース部（１１）の前記裏面（１１
ａ）が前記測定対象物（３０）に接触するように前記歪
み計測装置（１０）を提供し、前記（ｃ）は、下記式に
基づいて、前記測定対象物（３０）の曲げ歪み（εｂ）
を求め、εｂ＝（εＢ−εＡ）ｔ／２Ｈ．ここで、前記
εｂは前記測定対象物（３０）の曲げ歪み（εｂ）であ
り、前記εＢは前記第２の歪みゲージ（１３）の検出値
であり、前記εＡは前記第１の歪みゲージ（１２）の検
出値であり、前記ｔは前記測定対象物（３０）の厚み
（ｔ）であり、前記Ｈは前記ベース部（１１）の前記裏
面（１１ａ）と前記特定位置（１１ｂ）との間の前記厚
み（Ｈ）である。

【００１３】本発明の歪み計測方法において、前記ベー
ス部（１１）は、前記測定対象物（３０）の曲率に追従
して曲がる程度の可撓性を有し、または、前記測定対象
物（３０）よりも小さな弾性係数を有している。

【００１４】本発明の歪み計測方法において、更に、
（ｄ） 前記第１の歪みゲージ（１２）の検出値（ε
Ａ）と、前記第２の歪みゲージ（１３）の検出値（ε
Ｂ）に基づいて、前記測定対象物（３０）の引張り歪み
（εｔ）を求めるステップとを備えている。

【００１５】本発明の歪み計測方法において、前記
（ａ）は、前記ベース部（１１）の裏面（１１ａ）に前
記第１の歪みゲージ（１２）が設けられ前記ベース部
（１１）の前記裏面（１１ａ）から前記厚み方向に離間
した特定位置（１１ｂ）に前記第２の歪みゲージ（１
３）が設けられた前記歪み計測装置（１０）を提供し、
前記（ｂ）は、前記ベース部（１１）の前記裏面（１１
ａ）が前記測定対象物（３０）に接触するように前記歪
み計測装置（１０）を設置し、前記（ｄ）は、下記式に
基づいて、前記測定対象物（３０）の引張り歪み（ε
ｔ）を求め、 εｔ＝（１＋ｔ／２Ｈ）εＡ−（ｔ／２Ｈ）εＢ． ここで、前記εｔは前記測定対象物（３０）の引張り歪
み（εｔ）であり、前記εＢは前記第２の歪みゲージ
（１３）の検出値であり、前記εＡは前記第１の歪みゲ
ージ（１２）の検出値であり、前記ｔは前記測定対象物
（３０）の厚み（ｔ）であり、前記Ｈは前記ベース部
（１１）の前記裏面（１１ａ）と前記特定位置（１１
ｂ）との間の前記厚み（Ｈ）である。

【００１６】本発明の歪み計測システムは、歪み計測装
置と、演算部とを備え、前記歪み計測装置は、厚み
（Ｈ）を有するベース部（１１）と、前記ベース部（１
１）に設けられた第１の歪みゲージ（１２）と、前記ベ
ース部（１１）の前記第１の歪みゲージ（１２）から前
記厚み方向に離間した位置に設けられた第２の歪みゲー
ジ（１３）とを備え、前記演算部は、前記第１の歪みゲ
ージ（１２）の検出値（εＡ）と、前記第２の歪みゲー
ジ（１３）の検出値（εＢ）に基づいて、前記測定対象
物（３０）の曲げ歪み（εｂ）を算出する。

【００１７】本発明の歪み計測装置は、厚み（Ｈ）を有
するベース部（１１）と、前記ベース部（１１）に設け
られた第１の歪みゲージ（１２）と、前記ベース部（１
１）の前記第１の歪みゲージ（１２）から前記厚み方向
に離間した位置に設けられた第２の歪みゲージ（１３）
とを備えている。

【００１８】本発明の歪み計測方法は、（ｅ） 超音波
反射法にて測定対象物（３０）の厚み変化分（Δｔ）を
測定するステップと、（ｆ） 前記測定対象物の表面に
設けられた歪みゲージ（１５）の検出値（εｘｏｕｔ）
を得るステップと、（ｇ）前記測定対象物（３０）の厚
み変化分（Δｔ）と、前記検出値（εｘｏｕｔ）と、前
記測定対象物（３０）の厚み（ｔ）と、前記測定対象物
（３０）のポアソン比（ν）に基づいて、前記測定対象
物（３０）の曲げ歪み（εｂｘ）を求めるステップとを
備えている。

【００１９】本発明の歪み計測方法において、前記
（ｇ）は、下記式に基づいて、前記測定対象物（３０）
の曲げ歪み（εｂｘ）を求める εｂｘ＝εｘｏｕｔ−Δｔ／（ｔ×ν）． ここで、前記εｂｘは前記測定対象物（３０）の曲げ歪
み（εｂｘ）であり、前記εｘｏｕｔは前記検出値（ε
ｘｏｕｔ）であり、前記Δｔは前記測定対象物（３０）
の厚み変化分（Δｔ）であり、前記ｔは前記測定対象物
（３０）の厚み（ｔ）であり、前記νは前記測定対象物
（３０）のポアソン比（ν）である。

【００２０】本発明の歪み計測システムは、歪み計測装
置と、演算部とを備え、前記歪み計測装置は、測定対象
物（３０）の厚み変化分（Δｔ）を計測する超音波厚み
計と、前記測定対象物（３０）の表面の歪みを測定する
歪みゲージ（１５）とを有し、前記演算部は、前記測定
対象物（３０）の厚み変化分（Δｔ）と、前記歪みゲー
ジ（１５）の測定値（εｘｏｕｔ）と、前記測定対象物
（３０）の厚み（ｔ）と、前記測定対象物（３０）のポ
アソン比（ν）に基づいて、前記測定対象物（３０）の
曲げ歪み（εｂｘ）を算出する。

【００２１】本発明の歪み計測方法は、（ｈ） 厚み
（Ｈ）を有するベース部に設けられた第１のロゼットゲ
ージと前記ベース部の前記第１のロゼットゲージから前
記厚み（Ｈ）方向に離間した位置に設けられた第２のロ
ゼットゲージとを有する歪み計測装置を提供するステッ
プと、（ｉ） 前記歪み計測装置が測定対象物（３０）
に接触するように前記歪み計測装置を設置するステップ
と、（ｊ） 前記第１のロゼットゲージの検出値（εｘ
ｏｕｔ、εｙｏｕｔ、γｘｙｏｕｔ）と、前記第２のロ
ゼットゲージの検出値（εｘＨ、εｙＨ、γｘｙＨ）
と、前記ベース部の厚み（Ｈ）と、前記測定対象物（３
０）の厚み（ｔ）に基づいて、前記測定対象物（３０）
の曲げ歪み（εｂｘ、εｂｙ）と捻じり歪み（γＴｘ
ｙ）を求めるステップとを備えている。

【００２２】本発明の歪み計測方法において、前記
（ｈ）は、前記ベース部の裏面に前記第１のロゼットゲ
ージが設けられ前記ベース部の前記裏面から前記厚み方
向に離間した特定位置に前記第２のロゼットゲージが設
けられた前記歪み計測装置を提供し、前記（ｉ）は、前
記ベース部の前記裏面が前記測定対象物に接触するよう
に前記歪み計測装置を設置し、前記（ｊ）は、下記式に
基づいて、前記測定対象物（３０）の曲げ歪み（εｂ
ｘ、εｂｙ）と捻じり歪み（γＴｘｙ）を求め、

【数５】 ここで、前記の

【数６】 は前記測定対象物（３０）の曲げ歪み（εｂｘ、εｂ
ｙ）と捻じり歪み（γＴｘｙ）であり、前記の

【数７】 は前記第２のロゼットゲージの検出値（εｘＨ、εｙ
Ｈ、γｘｙＨ）であり、前記の

【数８】 は前記第１のロゼットゲージの検出値（εｘｏｕｔ、ε
ｙｏｕｔ、γｘｙｏｕｔ）であり、前記ｔは前記測定対
象物（３０）の厚み（ｔ）であり、前記Ｈは前記ベース
部の前記裏面と前記特定位置との間の前記厚み（Ｈ）で
ある。

【００２３】本発明の歪み計測システムは、歪み計測装
置と、演算部とを備え、前記歪み計測装置は、厚み
（Ｈ）を有するベース部と、前記ベース部に設けられた
第１のロゼットゲージと、前記ベース部の前記第１のロ
ゼットゲージから前記厚み（Ｈ）方向に離間した位置に
設けられた第２のロゼットゲージとを備え、前記演算部
は、前記第１のロゼットゲージの検出値（εｘｏｕｔ、
εｙｏｕｔ、γｘｙｏｕｔ）と、前記第２のロゼットゲ
ージの検出値（εｘＨ、εｙＨ、γｘｙＨ）と、前記ベ
ース部の厚み（Ｈ）と、測定対象物（３０）の厚み
（ｔ）に基づいて、前記測定対象物（３０）の曲げ歪み
（εｂｘ、εｂｙ）と捻じり歪み（γＴｘｙ）を算出す
る。

【００２４】本発明の歪み計測装置は、厚み（Ｈ）を有
するベース部と、前記ベース部に設けられた第１のロゼ
ットゲージと、前記ベース部の前記第１のロゼットゲー
ジから前記厚み（Ｈ）方向に離間した位置に設けられた
第２のロゼットゲージとを備えている。

【００２５】

【発明の実施の形態】添付図面を参照して、本発明の歪
み計測方法の一実施形態を説明する。

【００２６】まず、図１および図２を参照して、第１実
施形態について説明する。

【００２７】第１実施形態では、歪み計測装置として、
厚みを有する２重歪みゲージが使用される。図１は、本
実施形態を説明するための正面図であり、図２は、同側
面図である。

【００２８】これらの図において、符号１０は、上記の
歪み計測装置を示している。歪み計測装置１０は、測定
対象の板３０の表面にのみ設けられ、その裏面には設け
られていない。

【００２９】歪み計測装置１０は、ベース板１１と、第
１の歪みゲージ１２と、第２の歪みゲージ１３とを有し
ている。

【００３０】厚みＨを有するベース板１１の下面１１ａ
に第１の歪みゲージ１２が固定的に設けられ、ベース板
１１の上面１１ｂに第２の歪みゲージ１３が固定的に設
けられている。第１の歪みゲージ１２は、ベース板１１
の下面１１ａに埋設されており、第１の歪みゲージ１２
と下面１１ａとは、概ね同一面内に設けられている。ベ
ース板１１の厚みＨは、歪み計測装置１０が測定対象の
板３０に設置された状態で、測定対象板３０の板厚ｔと
同じ方向の厚みである。

【００３１】本実施形態では、歪み計測装置１０を用い
て、厚みＨ分だけ嵩上げした状態の歪み値を計測するこ
とで、板３０の引張り歪みεｔおよび曲げ歪みεｂを計
測する。

【００３２】ベース板１１は、測定対象板３０の曲率に
追従して曲がる程度の可撓性を有している。または、ベ
ース板１１は、板３０よりも小さな弾性係数（ヤング
率）を有している。ベース板１１は、例えば、樹脂板で
あることができる。図２に示すように、測定対象板３０
の曲率について曲がる板であれば、ベース板１１として
は、樹脂板に代えて、他の材質の板を用いることができ
る。ベース板１１の変化が測定対象板３０の曲率に追従
しきれない範囲については、例えば、歪みゲージ１２、
１３の電気抵抗に補正係数をかけることで対応すること
ができる。

【００３３】ベース板１１は、測定対象板３０に密着し
た状態で曲がるため、測定対象板３０に曲げ歪みεｂが
生じていれば、第１の歪みゲージ１２と第２の歪みゲー
ジ１３とで検出値に差が生じる。測定対象板３０に引張
り歪みεｔのみが生じており、曲げ歪みεｂが生じてい
なければ、第１の歪みゲージ１２と第２の歪みゲージ１
３の検出値には差が出ずに同じ変化量を示す。即ち、第
１の歪みゲージ１２と第２の歪みゲージ１３の検出値の
差分が測定対象板３０の曲げ成分に相当する。

【００３４】次に、図２を参照して、第１実施形態の計
測方法について説明する。ここでは、測定対象板３０の
板厚ｔと、ベース板１１の板厚Ｈは、既知であるとす
る。

【００３５】ここで、各符号の意味は次の通りである。 θ：第１の歪みゲージ１２および第２の歪みゲージ１３
のそれぞれの幅 Ｒ：曲げ半径 εＡ：第１の歪みゲージ１２で検出された歪みの値 εＢ：第２の歪みゲージ１３で検出された歪みの値

【００３６】図２と図６との対応関係は次の通りとな
る。図２に示すように、測定対象板３０の表面の歪み
は、第１の歪みゲージ１２で検出値εＡとして検出さ
れ、そのεＡは、図６に示すように、測定対象板３０の
表面に表れる（引張り歪みεｔ＋曲げ歪みεｂ）に対応
している。

【００３７】図２に示すように、測定対象板３０の板厚
中心での歪みはＲθで表される。そのＲθは、図６に示
すように、測定対象板３０の板厚中心に表れる引張り歪
みεｔに対応している。

【００３８】図２に示すように、測定対象板３０の板厚
中心よりもｔ／２だけ上方に位置する測定対象板３０の
表面の歪みεＡは、（ｔ／２＋Ｒ）θで表される。よっ
て、測定対象板３０の板厚中心の上記歪みと表面の上記
歪みεＡとから、測定対象板３０の曲げ歪みεｂは、次
式により求められる。 εｂ＝{（ｔ／２＋Ｒ）θ−Ｒθ}／Ｒθ＝ｔ／２Ｒ． Ｒ＝ｔ／２εｂ．

【００３９】測定対象板３０の表面よりもベース板１１
の板厚Ｈだけ上方に位置する第２の歪みゲージ１３で検
出される歪みεＢは、（ｔ／２＋Ｒ＋Ｈ）θで表され
る。よって、測定対象板３０の表面の上記歪みεＡと歪
み計測装置１０の表面の上記歪みεＢとから、ベース板
１１の曲げ歪みεｂ’は、次式により求められる。 εｂ’＝{（ｔ／２＋Ｒ＋Ｈ）θ−Ｒθ}／Ｒθ＝ｔ／２
Ｒ＋Ｈ／Ｒ．

【００４０】εＡ＝εｔ＋εｂ． εｂ’−εｂ＝Ｈ／Ｒ． εＢ＝εｔ＋εｂ＋Ｈ／Ｒ．

【００４１】

【００４２】

【００４３】上記のことから、測定対象板３０の表面の
みに設けた歪み計測装置１０により、測定対象板３０の
引張り歪みεｔと曲げ歪みεｂのそれぞれを次式から評
価することができる。 εｂ＝（εＢ−εＡ）・（ｔ／２Ｈ）． εｔ＝（１＋ｔ／２Ｈ）εＡ−（ｔ／２Ｈ）εＢ．

【００４４】本実施形態によれば、測定対象板３０の表
（表層）のみに、厚みを持った２重のゲージ１２、１３
（歪み計測装置１０）を貼付することで、測定対象物３
０の引張り歪みεｔと曲げ歪みεｂを計測することがで
きる。測定対象物３０が袋状になっており、裏にゲージ
を貼付できない部位に役立つ。

【００４５】なお、ある一方向の引張り歪みεｔおよび
曲げ歪みεｂのみならず、その方向から９０°ずれた方
向（交差する方向）の引張り歪みεｔおよび曲げ歪みε
ｂをも測定する必要があるため、各測定部位において
は、２つの歪み計測装置１０が互いに９０°ずれた状態
で配置される。

【００４６】次に、第２実施形態について説明する。

【００４７】図３に示す方法により、測定対象の板３０
の板厚の変化を超音波反射法で計測し、その板３０のポ
アソン比νによる縮みと照合することにより、その板３
０の引張り成分（引張り歪みεｔ）を求めることができ
る。

【００４８】板３０の表層に設けられた歪みゲージ１５
の検出値と、超音波反射法で計測した板厚の変化分との
組合せにより、その板３０の引張り歪みεｔと曲げ歪み
εｂを求める。その板３０が曲げられているだけであ
り、引張られていないのであれば、その板厚に変化はな
い。板３０が引張られていた場合には、必ず板厚の変化
が伴うので、板３０の板厚に変化が無い場合には、歪み
ゲージ１５の検出値があたかも板３０が引張られたよう
な値を示していても、その板３０に引張り歪みεｔは生
じていないことが分かる。

【００４９】次に、図４を参照して、第２実施形態につ
いて詳細に説明する。ここでは、板厚変化より、板厚中
心の歪みεｘ０（引張り歪みεｔ）を求め、曲げ歪みε
ｂｘを算出する方法について説明する。

【００５０】図４（ｂ）に示すように、板３０の上面に
貼付した歪みゲージ１５が、荷重負荷後、歪み値εｘｏ
ｕｔを示したとする。

【数９】 ここで、εｘ０は板厚中心の歪みであり、ｋｘは曲率で
ある。

【００５１】また、板厚の変化により、

【数１０】 ここで、ｔ：荷重負荷前の板厚 Δｔ：荷重負荷後の板厚減少分（超音波探傷の反射法に
て板厚を測定する）

【００５２】式（１）と式（２）より、

【数１１】

【００５３】

【数１２】

【００５４】以上より、次のステップを行うことができ
る。 ・超音波探傷の反射法にて板厚変化Δｔを測定する。 ・板厚変化Δｔより、式（２）から、板厚中心での歪み
値εｘ０が求まる。 ・歪みゲージ１５から、εｘｏｕｔを測定する。 ・式（４）から、板の曲げ歪みεｂｘが求まる。

【００５５】次に、図５を参照して、第３実施形態につ
いて説明する。

【００５６】第３実施形態では、板３０に貼付したロゼ
ットゲージから、板厚中心の歪みと曲げ、捻じり歪みを
算出する方法について説明する。図５に示すように、本
実施形態では、４５°間隔で３方向に配置した直角形の
多軸ゲージが用いられる。

【００５７】以下では、まず、（１）として、ゲージを
板の表と裏に貼る通常の使用方法について説明する。次
いで、（２）として、上記第１実施形態の歪み計測装置
１０と同様の歪み計測装置（図示せず：歪みゲージに代
えて、ロゼットゲージが用いられる）を板の表のみに貼
ったケースについて説明する。

【００５８】（１）通常のロゼットゲージ使用の場合
（板３０の表と裏にロゼットゲージ貼付）

【００５９】ロゼットゲージ（−１）、（−２）、（−
３）の歪み出力をａ、ｂ、ｃとする。表のロゼットゲー
ジの歪み値より、

【数１３】

【００６０】裏のロゼットゲージの歪み値より、

【数１４】

【００６１】一般に

【数１５】 ここで、Ｚは板厚中心からの距離であり、

【数１６】 は曲率である。

【００６２】表の歪みは、

【数１７】

【００６３】裏の歪みは、

【数１８】

【００６４】（式（１４）＋式（１５））／２より、

【数１９】

【００６５】（式（１４）−式（１５））／２より、

【数２０】

【００６６】曲げ歪み εｂｘ＝ｋｘ×ｔ／２、εｂｙ
＝ｋｙ×ｔ／２ 捻じり歪み γＴｘｙ＝ｋｘｙ×ｔ／２
より、式（１７）から、

【数２１】

【００６７】通常のゲージを板の表と裏に貼付した場合
の歪み値算出手順を以下に示す。 ・式（１１）より、表の歪み値（εｘ、εｙ、γｘｙ）
ｏｕｔを算出 ・式（１２）より、裏の歪み値（εｘ、εｙ、γｘｙ）
ｉｎを算出 ・式（１６）より、板厚中心での歪み値（εｘ、εｙ、
γｘｙ）0を算出 ・式（１７）より、板の曲率（ｋｘ、ｋｙ、ｋｘｙ）を
算出 ・式（１８）より、板の曲げ歪み値（εｂｘ、εｂｙ）
と捻じり歪み値γＴｘｙを算出

【００６８】（２）本実施形態のゲージ使用の場合（表
にゲージ貼付：表とＨ離れている歪み値も計測できる）

【００６９】式（１１）より、表の歪み値（εｘ、ε
ｙ、γｘｙ）ｏｕｔを算出する。表より外方向にＨだけ
離れたゲージ出力より、

【数２２】

【００７０】表の歪み値は、式（１４）で表現できる。
表より外方向にＨだけ離れた歪み値は、

【数２３】

【００７１】式（１４）×（ｔ／２＋Ｈ）−式（２０）
×ｔ／２より、

【数２４】

【００７２】ゆえに

【数２５】

【００７３】また、式（２０）−式（１４）より、

【数２６】

【００７４】ゆえに

【数２７】

【００７５】また、曲げ歪み εｂｘ＝ｋｘ×ｔ／２、
εｂｙ＝ｋｙ×ｔ／２ 捻じり歪み γＴｘｙ＝ｋｘｙ×ｔ／２ より、
式（２４）から、

【数２８】

【００７６】提案のゲージを貼付した場合の歪み値算出
手順を以下に示す。 ・式（１１）より、表の歪み値（εｘ、εｙ、γｘｙ）
ｏｕｔを算出 ・式（１９）より、表より外方向にＨだけ離れた歪み値
（εｘ、εｙ、γｘｙ）Ｈを算出 ・式（２２）より、板厚中心での歪み値（εｘ、εｙ、
γｘｙ）0を算出 ・式（２４）より、板の曲率（ｋｘ、ｋｙ、ｋｘｙ）を
算出 ・式（２５）より、板の曲げ歪み値（εｂｘ、εｂｙ）
と捻じり歪み値γＴｘｙを算出

【００７７】なお、上記の第１および第３の実施形態に
おいて、歪み計測装置１０における第１の歪みゲージ１
２および第２の歪みゲージ１３の取付位置は、それぞれ
ベース板１１の裏面１１ａ、表面１１ｂに限定されな
い。第１実施形態の図２の例で説明すれば、第１の歪み
ゲージ１２の取付位置は、板３０の板厚中心からの距離
（ｔ／２＋α）が分かる位置であれば裏面１１ａ以外で
あってもよい。第２の歪みゲージ１３の取付位置は、そ
の第１の歪みゲージ１２の取付位置からの距離が分かる
位置であれば表面１１ｂ以外であってもよい。第１の歪
みゲージ１２と板３０の板厚中心との間の距離ｄ１が既
知であれば、板３０の表面の歪みεＡは、（ｄ１＋Ｒ）
θで表され、および第１の歪みゲージ１２と第２の歪み
ゲージ１３との間の距離ｄ２が既知であれば、第２の歪
みゲージ１３で検出される歪みεＢは、（ｄ１＋Ｒ＋ｄ
２）θで表される。このような、ベース板における取付
位置の関係は、第３実施形態のロゼットゲージについて
も同様にあてはまる。

【００７８】

【発明の効果】本発明の歪み計測方法によれば、表側の
みにゲージを設けるだけで、曲げ歪みεｂを計測するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の歪み計測方法の第１実施形態
の構成を示す正面図である。

【図２】図２は、本発明の歪み計測方法の第１実施形態
の構成を示す側面図である。

【図３】図３は、本発明の歪み計測方法の第２実施形態
の構成を示す正面図である。

【図４】図４（ａ）は、本発明の歪み計測方法の第２実
施形態の動作を説明するための荷重作用前の状態を示す
正面図であり、図４（ｂ）は、本発明の歪み計測方法の
第２実施形態の動作を説明するための荷重作用後の状態
を示す正面図である。

【図５】図５は、本発明の歪み計測方法の第３実施形態
の構成を示す図である。

【図６】図６は、従来の歪み計測方法を説明するための
図である。

【図７】図７は、従来の歪み計測方法を説明するための
他の図である。

【符号の説明】

１０ 歪み計測装置 １１ ベース板 １１ａ 下面 １１ｂ 上面 １２ 第１の歪みゲージ １３ 第２の歪みゲージ １５ 歪みゲージ ３０ 板 ４１ 歪みゲージ ４２ 歪みゲージ Ｈ 厚み ｔ 板厚 εｔ 引張り歪み εｂ 曲げ歪み

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ） 厚みを有するベース部に設けられ
   た第１の歪みゲージと前記ベース部の前記第１の歪みゲ
   ージから前記厚み方向に離間した位置に設けられた第２
   の歪みゲージとを有する歪み計測装置を提供するステッ
   プと、（ｂ） 前記歪み計測装置が測定対象物に接触す
   るように前記歪み計測装置を設置するステップと、
   （ｃ） 前記第１の歪みゲージの検出値と、前記第２の
   歪みゲージの検出値に基づいて、前記測定対象物の曲げ
   歪みを求めるステップとを備えた歪み計測方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の歪み計測方法において、 前記（ａ）は、前記ベース部の裏面に前記第１の歪みゲ
   ージが設けられ前記ベース部の前記裏面から前記厚み方
   向に離間した特定位置に前記第２の歪みゲージが設けら
   れた前記歪み計測装置を提供し、 前記（ｂ）は、前記ベース部の前記裏面が前記測定対象
   物に接触するように前記歪み計測装置を設置し、 前記（ｃ）は、下記式に基づいて、前記測定対象物の曲
   げ歪みを求め、 εｂ＝（εＢ−εＡ）ｔ／２Ｈ． ここで、前記εｂは前記測定対象物の曲げ歪みであり、
   前記εＢは前記第２の歪みゲージの検出値であり、前記
   εＡは前記第１の歪みゲージの検出値であり、前記ｔは
   前記測定対象物の厚みであり、前記Ｈは前記ベース部の
   前記裏面と前記特定位置との間の前記厚みである歪み計
   測方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の歪み計測方法
   において、 前記ベース部は、前記測定対象物の曲率に追従して曲が
   る程度の可撓性を有し、または、前記測定対象物よりも
   小さな弾性係数を有している歪み計測方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   歪み計測方法において、 更に、（ｄ） 前記第１の歪みゲージの検出値と、前記
   第２の歪みゲージの検出値に基づいて、前記測定対象物
   の引張り歪みを求めるステップとを備えた歪み計測方
   法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の歪み計測方法において、 前記（ａ）は、前記ベース部の裏面に前記第１の歪みゲ
   ージが設けられ前記ベース部の前記裏面から前記厚み方
   向に離間した特定位置に前記第２の歪みゲージが設けら
   れた前記歪み計測装置を提供し、 前記（ｂ）は、前記ベース部の前記裏面が前記測定対象
   物に接触するように前記歪み計測装置を設置し、 前記（ｄ）は、下記式に基づいて、前記測定対象物の引
   張り歪みを求め、 εｔ＝（１＋ｔ／２Ｈ）εＡ−（ｔ／２Ｈ）εＢ． ここで、前記εｔは前記測定対象物の引張り歪みであ
   り、前記εＢは前記第２の歪みゲージの検出値であり、
   前記εＡは前記第１の歪みゲージの検出値であり、前記
   ｔは前記測定対象物の厚みであり、前記Ｈは前記ベース
   部の前記裏面と前記特定位置との間の前記厚みである歪
   み計測方法。
6. 【請求項６】 歪み計測装置と、 演算部とを備え、 前記歪み計測装置は、 厚みを有するベース部と、 前記ベース部に設けられた第１の歪みゲージと、 前記ベース部の前記第１の歪みゲージから前記厚み方向
   に離間した位置に設けられた第２の歪みゲージとを備
   え、 前記演算部は、前記第１の歪みゲージの検出値と、前記
   第２の歪みゲージの検出値に基づいて、前記測定対象物
   の曲げ歪みを算出する歪み計測システム。
7. 【請求項７】 厚みを有するベース部と、 前記ベース部に設けられた第１の歪みゲージと、 前記ベース部の前記第１の歪みゲージから前記厚み方向
   に離間した位置に設けられた第２の歪みゲージとを備え
   た歪み計測装置。
8. 【請求項８】（ｅ） 超音波反射法にて測定対象物の厚
   み変化分を測定するステップと、（ｆ） 前記測定対象
   物の表面に設けられた歪みゲージの検出値を得るステッ
   プと、（ｇ） 前記測定対象物の厚み変化分と、前記検
   出値と、前記測定対象物の厚みと、前記測定対象物のポ
   アソン比に基づいて、前記測定対象物の曲げ歪みを求め
   るステップとを備えた歪み計測方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の歪み計測方法において、 前記（ｇ）は、下記式に基づいて、前記測定対象物の曲
   げ歪みを求める εｂｘ＝εｘｏｕｔ−Δｔ／（ｔ×ν）． ここで、前記εｂｘは前記測定対象物の曲げ歪みであ
   り、前記εｘｏｕｔは前記検出値であり、前記Δｔは前
   記測定対象物の厚み変化分であり、前記ｔは前記測定対
   象物の厚みであり、前記νは前記測定対象物のポアソン
   比である歪み計測方法。
10. 【請求項１０】 歪み計測装置と、 演算部とを備え、 前記歪み計測装置は、 測定対象物の厚み変化分を計測する超音波厚み計と、 前記測定対象物の表面の歪みを測定する歪みゲージとを
    有し、 前記演算部は、前記測定対象物の厚み変化分と、前記歪
    みゲージの測定値と、前記測定対象物の厚みと、前記測
    定対象物のポアソン比に基づいて、前記測定対象物の曲
    げ歪みを算出する歪み計測システム。
11. 【請求項１１】（ｈ） 厚みを有するベース部に設けら
    れた第１のロゼットゲージと前記ベース部の前記第１の
    ロゼットゲージから前記厚み方向に離間した位置に設け
    られた第２のロゼットゲージとを有する歪み計測装置を
    提供するステップと、（ｉ） 前記歪み計測装置が測定
    対象物に接触するように前記歪み計測装置を設置するス
    テップと、（ｊ） 前記第１のロゼットゲージの検出値
    と、前記第２のロゼットゲージの検出値と、前記ベース
    部の厚みと、前記測定対象物の厚みに基づいて、前記測
    定対象物の曲げ歪みと捻じり歪みを求めるステップとを
    備えた歪み計測方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の歪み計測方法におい
    て、 前記（ｈ）は、前記ベース部の裏面に前記第１のロゼッ
    トゲージが設けられ前記ベース部の前記裏面から前記厚
    み方向に離間した特定位置に前記第２のロゼットゲージ
    が設けられた前記歪み計測装置を提供し、 前記（ｉ）は、前記ベース部の前記裏面が前記測定対象
    物に接触するように前記歪み計測装置を設置し、 前記（ｊ）は、下記式に基づいて、前記測定対象物の曲
    げ歪みと捻じり歪みを求め、 【数１】 ここで、前記の 【数２】 は前記測定対象物の曲げ歪みと捻じり歪みであり、前記
    の 【数３】 は前記第２のロゼットゲージの検出値であり、前記の 【数４】 は前記第１のロゼットゲージの検出値であり、前記ｔは
    前記測定対象物の厚みであり、前記Ｈは前記ベース部の
    前記裏面と前記特定位置との間の前記厚みである歪み計
    測方法。
13. 【請求項１３】 歪み計測装置と、 演算部とを備え、 前記歪み計測装置は、 厚みを有するベース部と、 前記ベース部に設けられた第１のロゼットゲージと、 前記ベース部の前記第１のロゼットゲージから前記厚み
    方向に離間した位置に設けられた第２のロゼットゲージ
    とを備え、 前記演算部は、前記第１のロゼットゲージの検出値と、
    前記第２のロゼットゲージの検出値と、前記ベース部の
    厚みと、測定対象物の厚みに基づいて、前記測定対象物
    の曲げ歪みと捻じり歪みを算出する歪み計測システム。
14. 【請求項１４】 厚みを有するベース部と、 前記ベース部に設けられた第１のロゼットゲージと、 前記ベース部の前記第１のロゼットゲージから前記厚み
    方向に離間した位置に設けられた第２のロゼットゲージ
    とを備えた歪み計測装置。