JP2008134186A - 残留応力測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査対象物Aの検査領域Bを加熱する加熱用レーザ装置200と、検査領域Bに干渉計測用レーザ光を照射し、熱による応力開放に伴う弾性変形範囲内での変形量を、レーザ干渉計測法により計測するレーザ干渉計測装置100と、検査対象物Aの応力開放に伴う弾性変形範囲内での変形量から残留応力を測定するデータ処理装置400とを備える。
【選択図】図1
Description
ε=εe+εp …(1)
σ=E・εe …(2)
ここで、Eはヤング率である。したがって、応力開放法では、開放された弾性ひずみにヤング率を乗ずることで、直接残留応力を測定することができる。
また、特許文献2にも示されているように、特許文献2記載の方法では、加熱により塑性変形を起こし、冷却後に変形した量を計測しているため、非破壊法とはいえず、破壊法とも言えるものである。同様に、非特許文献2,3や、特許文献3記載の方法も、加熱により塑性変形を起こすものであり、非破壊法とはいえず、破壊法とも言えるものである。
かかる方法により、非破壊・非接触での残留応力測定ができ、迅速で可搬性の高いものとなる。
かかる構成により、非破壊・非接触での残留応力測定ができ、迅速で可搬性の高いものとなる。
最初に、図1を用いて、本実施形態による残留応力測定装置の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による残留応力測定装置の構成図である。
図2は、本発明の第1の実施形態による残留応力測定装置を用いた残留応力測定方法の工程を示すフローチャートである。
図3は、本発明の第1の実施形態による残留応力測定装置を用いた残留応力の求め方の第1の具体例の説明図である。
σ=E1・(ε0+εe)
=E0・ε0
=E1/(1−E1/E0)・εe
=E1/(1−E1/E0)・((H2−H1)/D) …(3)
ここで、E0は加熱前のヤング率であり、E1は加熱後のヤング率であり、ε0は残留ひずみである。式(3)により、残留応力σを算出することができる。
図4及び図5は、本発明の第1の実施形態による残留応力測定装置を用いた残留応力の求め方の第2の具体例の説明図である。
最初に、図6を用いて、本実施形態による残留応力測定装置の構成について説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態による残留応力測定装置の構成図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図7は、本発明の第2の実施形態による残留応力測定装置に用いる光学系付き受光装置の構成図である。
図8は、本発明の第2の実施形態による残留応力測定装置に用いる加熱用レーザ装置による加熱領域の形状の説明図である。
図9は、本発明の第2の実施形態による残留応力測定装置における残留応力による面内ひずみの最大値と最小値の差の説明図である。
図10は、本発明の第2の実施形態による残留応力測定装置を用いた残留応力測定方法の工程を示すフローチャートである。なお、図2のステップ番号と同一番号は、同一処理を示している。
最初に、図11を用いて、本実施形態による残留応力測定装置の構成について説明する。
図11は、本発明の第3の実施形態による残留応力測定装置の構成図である。なお、図1,図6と同一符号は、同一部分を示している。
図12は、本発明の第3の実施形態による残留応力測定装置を用いた残留応力測定方法の工程を示すフローチャートである。なお、図2,図10のステップ番号と同一番号は、同一処理を示している。
図13は、本発明の第4の実施形態によるWJPによる応力改善の際の残留応力測定方法の内容を示すフローチャートである。
101…干渉計測用レーザ発振器
102…受光装置
103…干渉光学系
104…拡大・集光光学系
111…集光レンズ
112…分光素子
113…反射鏡(第1反射鏡)
114…反射鏡(第2反射鏡)
115…画像撮影素子(画像撮影装置)
200…加熱用レーザ装置
200B…加熱装置
300…制御装置
400…データ処理装置
500…温度計測装置
201…加熱用レーザ発振器
202…集光光学系
Claims (14)
- 検査対象物表面の残留応力を測定する残留応力測定方法において、
前記検査対象物表面の検査領域を加熱し、
前記検査領域に干渉計測用レーザ光を照射し、加熱による応力開放に伴う弾性変形範囲内での変形量を、レーザ干渉計測法により計測し、
前記検査対象物の応力開放に伴う弾性変形範囲内での変形量から残留応力を測定することを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
前記弾性変形範囲内での変形量から残留応力を測定する際に、
加熱による全変形量から、加熱による熱ひずみによる変形量を差し引いて、応力開放に伴う変形量を求め、
この応力開放に伴う変形量から残留応力を測定することを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項2記載の残留応力測定方法において、
前記加熱による熱ひずみによる変形量は、前記検査対象物と同一材を加熱したときの温度分布から予め求めておくことを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項2記載の残留応力測定方法において、
前記検査対象物が、測定方向に応力によるひずみを有し、その方向と直交する方向に応力によるひずみがない場合、
前記加熱による熱ひずみによる変形量は、前記レーザ干渉計測法により、前記検査対象物の測定方向及びこの測定方向に直交する方向に対して変形量を測定し、直交する方向の測定量から求めることを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項2記載の残留応力測定方法において、
前記加熱による熱ひずみによる変形量は、前記検査対象物と同じ材質で残留応力のない参照用部材を加熱して求めることを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
前記レーザ干渉計測法として、電子式スペックルパターン干渉計測法を利用することを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
前記レーザ干渉計測法として、レーザシェアログラフィ法を利用することを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
前記加熱手段は、レーザ加熱手段であることを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
前記表面検査領域の加熱部の形状が線状であることを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
前記表面検査領域の加熱部の形状が分割された線状であることを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
残留応力緩和処理の前後で測定を行い、その差から残留応力の緩和効果を求めることを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項1記載の残留応力測定方法において、
加熱による温度変化を赤外線画像装置により加熱と同時に測定することを特徴とする残留応力測定方法。 - 請求項12記載の残留応力測定方法において、
加熱と同時にひずみを測定し、そのひずみの温度に対する変化から残留応力を計測することを特徴とする残留応力測定方法。 - 検査対象物表面の残留応力を測定する残留応力測定装置において、
表面検査領域を加熱するレーザ加熱手段と、
前記検査領域に干渉計測用レーザ光を照射し、熱による応力開放に伴う弾性変形範囲内での変形量を、レーザ干渉計測法により計測する計測用レーザ光照射手段と、
前記検査対象物の応力開放に伴う弾性変形範囲内での変形量から残留応力を測定するデータ処理手段とを備えることを特徴とする残留応力測定装置。
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