JP2006153865A - 赤外線映像装置を用いた応力測定方法および強度評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 測定対象物に繰り返し負荷を与え、その部材の温度を赤外線映像装置によって非接触で測定し、測定された温度から測定対象物の応力を求める応力測定方法において、繰り返し負荷を与えた際に発生する負荷応力の波形と赤外線映像装置によって測定された測定応力の波形との間の位相のずれを測定し、この位相のずれから測定対象物における熱伝導に起因する測定誤差を計算し、この測定誤差を補償する補正係数を測定応力に乗算することによりその測定応力を補正することを要旨とする。
【選択図】図2
Description
溶接学会全国大会講演概要 第51集 ( ’92-10)第276頁〜277頁
赤外線サーモグラフィーでプレートに生じる応力を測定する場合、赤外線カメラによって測定対象の温度分布が測定され、同時に負荷周波数を把握するための参照信号がコントローラ(図示しない)に取り込まれる。この参照信号としては荷重信号を用いることが多く、その荷重信号波形と真の応力波形(図1に示した応力特性S参照)は基本的に同位相になる。
繰り返し荷重を加えた場合にプレートにおける曲げ成分と軸力成分との比率によって位相のずれがどのように変化するのかをモデル化し、図2の線図において特性Bで示す。
なお、測定精度低下量D′=測定された応力/真の応力で示される。
このように、図2に示した線図から、赤外線サーモグラフィーによって測定された応力測定値に乗算する補正係数が測定精度低下量D′として求められる。ただし、この測定精度低下量D′は逆数で示されているため、図3に示すように、1/D′を計算することにより補正係数Dに変換する。
図4の線図はプレートの強度評価を行うためのものであり、横軸は位相のずれを、縦軸は曲げ成分/軸力成分比を示している。
上記実施形態で求めた補正係数Dは普通鋼、負荷周波数2Hz、板厚3mmについて行ったものであるが、各種条件の変化に対してはその条件に対応する線図を作成すればよい。
フーリエ数Fは熱伝導系の相似性を表す無次元数であり、
F=(α・t)/L2 ……(1)
で示される。ただし、α[m2/sec]は熱拡散率、t[sec]は時間、L[m]は板厚
また、熱拡散率αと熱伝導率λとは
λ=α・Cp・ρ ……(2)
の関係がある。ただし、Cp[J/g℃]は比熱、ρは密度[g/cm3]
従って、(2)式からαを求め、(1)式に代入すると、
F=(λ・t)/Cp・ρ・L2……(3)
となる。
上記図5に示した線図では、位相のずれた波形(フーリエ数=0.23,0.83,2.73の各波形)が横軸方向にさらにシフトしており、同時に補正係数の最大値は縦軸方向に異なっている。したがって板厚や負荷周波数が頻繁に変わるような測定対象については、その都度、補正係数の線図を作成しなければならず繁雑になる。
そのためにまず、波形のシフト量を求める。このシフト量は純曲げ時の位相ずれで決まる。フーリエ数がゼロのときは位相のずれはゼロであり、このゼロ点を基準とすると、図5を参照した場合、フーリエ数が0.23のときは位相ずれ量が略40°,0.83の場合は略60°,2.73の場合は略80°である。これらの位相ずれは、熱伝導の問題としてフーリエ数との関係において1対1に対応する。
一方、純曲げ時の補正係数における最大値は各波形から求められ、図5を参照するとフーリエ数が0.23のときは略1.25、0.83の場合は略2,2.73の場合は略4.5である。これらの補正係数の最大値は、熱伝導の問題としてフーリエ数との関係において1対1に対応する。
補正係数/g(フーリエ数)=cos[位相ずれ+f(フーリエ数)]
の関係から、
補正係数=cos[位相ずれ+f(フーリエ数)]×g(フーリエ数)……(4)
となる。
図10〜図15は上記共通化された補正係数を用いて応力を測定した手順を示したものである。
測定条件は、
材料:高強度鋼
熱伝導率=58.6W/mK
密度=7800kg/m3
比熱=0.5kJ/kgK
板厚=3mm
負荷周波数=2Hz
フーリエ数は0.83である。
図11のグラフは赤外線測定による応力分布を示したものであり、特性Kは補正前応力を示している。この応力分布は上記矢印Jに沿って測定した結果を示している。また、図12は応力の測定と同時に測定した位相ずれの分布図を示している。
補正係数=cos[位相ずれ+f(0.83)]×g(0.83)
f(0.83)は図7より60°,g(0.83)は図8より2であるから、
図13に示す補正係数のグラフが得られる。
次に、図11で求められている補正前応力値に図13の補正係数を掛ける。それにより、図14に示される補正後応力のグラフMが得られる。
また、図6に示した線図についても曲げ/軸力成分比が無限大となる部分での位相のずれ量がフーリエ数毎に異なっているため、曲げ成分/軸力成分の評価を簡略化することを目的として評価線図の共通化を図ることができる。
この位相ずれ量は純曲げ時の位相ずれに対応しており、熱伝導の問題としてフーリエ数との関係において1対1で決まる。
位相ずれ量=0の場合、曲げ/軸力成分比=0
位相ずれ量<0の領域である場合、位相ずれ×90/h(フーリエ数)
位相ずれ量>0の領域である場合、位相ずれ×90/k(フーリエ数)
ただし、関数H(位相ずれ、フーリエ数)とする。
位相ずれ量<−h(フーリエ数)の場合、位相ずれ=位相ずれ+180°×n
位相ずれ量>k(フーリエ数)の場合、位相ずれ=位相ずれ−180°×n
(n=1,2,3……)
図18は上記の条件に基づいて求められた曲げ/軸力成分比のグラフであり、横軸はH(位相ずれ、フーリエ数)に置き換えられている。これにより、G部およびG′部における位相ずれ量が補正された。
上記補正によって曲げ/軸力成分比が+無限大、−無限大となる部分での位相のずれは補正されたが、図18に示したグラフにおいて曲げ/軸力成分比が無限大から0に低下する時の波形の傾きはなお、フーリエ数毎にばらついている。
(曲げ成分/軸力成分)/g(フーリエ数)
(曲げ成分/軸力成分)/g(フーリエ数)=F(H(位相ずれ、フーリエ数))の関係から
曲げ成分/軸力成分=g(フーリエ数)×F(H(位相ずれ、フーリエ数)……(5)
によって求められる。
図10に示した測定範囲Iについて評価を行うが、測定条件は同じである。
測定された補正前の応力は図14に示した通りであり、特性Kで示されている。
曲げ成分/軸力成分=g(0.83)×F(H(位相ずれ、0.83)
g(0.83)は図8より1.92,F(H(位相ずれ、0.83)は図19により位相ずれ毎に計算されるから、
図20に示す曲げ成分/軸力成分のグラフUが得られる。
このようにして求められた曲げ成分/軸力成分と歪ゲージによって測定した真値(表2参照)と比較すると、図21に示すように曲げ成分/軸力成分のグラフU上に真値Vが重なっており、上記曲げ成分/軸力成分は真の曲げ成分/軸力成分を精度良く表していることが確認された。
溶接部を有する部材についてはその溶接部で亀裂が発生し破断に至ることが多く、それゆえ、溶接部に発生する応力を正確に測定することが重要になる。
S′ 赤外線サーモグラフィーによって測定された応力特性
T 位相のずれ
B 曲げ/軸力成分比特性
C 測定精度特性
D 補正係数
D′ 測定精度低下量
1,2 プレート
3,4 当て金
5 溶接部
6 溶接止端
Claims (9)
- 測定対象物に繰り返し負荷を与え、その部材の温度を赤外線映像装置によって非接触で測定し、測定された温度から上記測定対象物の応力を求める応力測定方法において、
繰り返し負荷を与えた際に発生する負荷応力の波形と上記赤外線映像装置によって測定された測定応力の波形との間の位相のずれを測定し、この位相のずれから上記測定対象物における熱伝導に起因する測定誤差を計算し、この測定誤差を補償する補正係数を上記測定応力に乗算することによりその測定応力を補正することを特徴とする赤外線映像装置を用いた応力測定方法。 - 上記位相のずれと上記測定対象物中に混在している曲げ成分/軸力成分との関係をモデル化し、測定された上記位相のずれから上記測定対象物中に混在している曲げ成分と軸力成分の比率を求め、この曲げ成分/軸力成分比に応じた上記測定誤差を計算する請求項1記載の赤外線映像装置を用いた応力測定方法。
- 上記負荷応力の波形として負荷周波数を把握するための参照信号を用いる請求項1または2記載の赤外線映像装置を用いた応力測定方法。
- 上記測定対象物における熱伝導率挙動をフーリエ数に変換し、上記位相のずれに応じた上記補正係数をフーリエ数毎に求める請求項1記載の赤外線映像装置を用いた応力測定方法。
- フーリエ数毎に求められた上記補正係数をグラフ化し、そのグラフの縦軸および横軸をフーリエ数を含めた関数に置き換えることにより、複数からなる補正係数のグラフを一つのグラフに共通化し、その共通化したグラフに基づいて測定応力を補正する請求項4記載の応力測定方法。
- 請求項2に記載のモデル化された上記位相のずれと曲げ成分/軸力成分比との関係から、補正された測定応力について曲げ成分、軸力成分が占める割合を求め、上記測定対象物の強度を評価することを特徴とする赤外線映像装置を用いた強度評価方法。
- 測定対象物における熱伝導率挙動をフーリエ数に変換し、上記位相のずれと曲げ成分/軸力成分比との関係をフーリエ数毎に求める請求項6記載の赤外線映像装置を用いた強度評価方法。
- フーリエ数毎に求められた上記曲げ成分/軸力成分比をグラフ化し、そのグラフの横軸をフーリエ数を含めた関数に置き換えることにより、複数からなる曲げ成分/軸力成分比のグラフを一つのグラフに共通化し、その共通化したグラフに基づいて曲げ成分/軸力成分比を補正する請求項7記載の赤外線映像装置を用いた強度評価方法。
- 溶接部を有する部材に繰り返し負荷を与え、その部材の温度を赤外線映像装置によって非接触で測定し、測定した温度から上記溶接部の応力を求める応力測定方法において、
繰り返し負荷を与えた際に発生する負荷応力の波形と上記赤外線映像装置によって測定された測定応力の波形との間の位相のずれを測定し、測定された位相のずれに基づき、繰り返し負荷時に応力集中に起因する熱伝導の影響を受けず且つ溶接止端に最も近い部位を特定し、この特定部位の測定応力値に安全率を乗算することにより、上記測定応力を補正することを特徴とする赤外線映像装置を用いた応力測定方法。
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Cited By (6)
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JP2016142679A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 株式会社ジェイテクト | 赤外線応力測定方法および赤外線応力測定装置 |
JP2018128431A (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 応力測定システムおよび応力測定方法 |
JP2018179730A (ja) * | 2017-04-12 | 2018-11-15 | 株式会社ジェイテクト | 応力計測装置及び応力計測方法 |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5910391B2 (ja) * | 2012-07-26 | 2016-04-27 | Jfeスチール株式会社 | トーションビームの残留応力診断方法及び装置並びに製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6246223A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Jeol Ltd | 応力画像システムにおける自動位相調整装置 |
JPH05500855A (ja) * | 1989-07-03 | 1993-02-18 | サーラ、リミテッド | 物体の応力検出方法及びその装置 |
JP2001188028A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Jeol Ltd | 赤外線応力画像装置 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6246223A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Jeol Ltd | 応力画像システムにおける自動位相調整装置 |
JPH05500855A (ja) * | 1989-07-03 | 1993-02-18 | サーラ、リミテッド | 物体の応力検出方法及びその装置 |
JP2001188028A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Jeol Ltd | 赤外線応力画像装置 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006267089A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-10-05 | Kobe Steel Ltd | 構造部材の応力推定方法 |
JP4630201B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2011-02-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 構造部材の応力推定方法 |
JP2016142679A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 株式会社ジェイテクト | 赤外線応力測定方法および赤外線応力測定装置 |
JP2018128431A (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 応力測定システムおよび応力測定方法 |
JP2018179730A (ja) * | 2017-04-12 | 2018-11-15 | 株式会社ジェイテクト | 応力計測装置及び応力計測方法 |
JP2021193341A (ja) * | 2020-06-08 | 2021-12-23 | 株式会社豊田中央研究所 | 疲労限度特定装置および疲労限度特定方法 |
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