JP2014115789A - 解析装置、解析方法および解析プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】多層溶接におけるデータベースの取扱手法を確立した固有ひずみ法を構築する。
【解決手段】解析装置２０Ａは、多層溶接構造物の溶接後における角変形量及び残留応力の解析装置であり、溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみＤＢ１１から、入力される溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出し、溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ導出部２４と、有限要素法に基づき弾性計算する弾性解析部２６と、登録される演算式に基づき弾性計算に使用する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ変換部２５と、演算式を固有ひずみ変換部に登録する変換式登録部２７とを具備し、変換式登録部は、固有ひずみ導出部が導出する固有ひずみ値と弾性解析部が弾性計算の結果得る溶接構造物の固有ひずみ値との関係に基づいて演算式を決定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、解析装置、解析方法および解析プログラムに関する。

コンピュータシミュレーションを利用した解析は、種々の解析方法が提案されており、例えば、溶接変形および残留応力の解析では、有限要素法を用いた熱弾塑性解析法や固有ひずみ法等の解析手法が提案されている。

これらの提案されている解析手法のうち、溶接現象の非線形挙動を解析する熱弾塑性解析法では、大型構造物の溶接変形を解析する場合に、膨大な計算時間および費用が必要となる。一方、弾性解析法を用いる固有ひずみ法は、計算時間の短い線形解析が適用されることから、複雑な大型構造物であっても比較的短時間で解析できる。そのため、溶接変形の解析手法として利用されている。

このような溶接変形や残留応力を解析する技術の一例としては、例えば、特開平０６−１８０２７１号公報（特許文献１）、および特開２００６−８７９号公報（特許文献２）等に記載される。

また、固有ひずみ法に基づく解析では、溶接条件、溶接金属（溶着金属）の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚等の溶接に関する諸条件（パラメータ）を変えながら実験測定または熱弾塑性解析により固有ひずみ（塑性ひずみ）を求め、これらのパラメータと固有ひずみ値とを関連付けた基礎的なデータベース（以下、データベースを「ＤＢ」と省略する。）を構築しておく。

そして、解析装置では上記のようにして予め構築しておいた固有ひずみのＤＢ（固有ひずみＤＢ）を参照し、参照した固有ひずみＤＢから導かれる固有ひずみ分布を用いて解析を行い、溶接変形および残留応力を算出している。

固有ひずみ法にて多層溶接の解析を行う場合、既に溶接している箇所（既溶接部）と新たに溶接する箇所（新溶接部）との重なる領域のＤＢの取扱方法は、例えば、非特許文献１，２等に記載されるように、様々な方法が存在している。

特開平０６−１８０２７１号公報 特開２００６−８７９号公報

望月正人、外３名、「固有ひずみの概念による溶接パスの順序を考慮した残留応力解析」、第３５回構造強度に関する講演会講演集、１９９３年７月、p.１１４−１１７ 寺崎俊夫、外３名、「２パス溶接で生じる溶接変形の特徴」、溶接学会論文集、２００８年６月、第２６巻、第２号、p.１８７−１９４

固有ひずみ法に基づく解析では、溶接条件、溶接金属（溶着金属）の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚等の溶接諸条件（パラメータ）を変えながら実験測定または熱弾塑性解析を行って求められる固有ひずみ（塑性ひずみ）を固有ひずみＤＢとして所有する。そして、この固有ひずみＤＢから導かれる固有ひずみ分布を用いて解析を行い、溶接変形および残留応力を導いている。

しかし、固有ひずみ法にて多層溶接の解析を行う場合、既溶接部と新溶接部との重なる領域のＤＢの取扱方法は、例えば、非特許文献１，２等に記載されるように、継手形状や拘束条件、溶接条件によって様々であり、統一的な取扱手法が構築されていない。そのため、多層溶接の固有ひずみ法解析を簡易かつ厳密性高く行えないという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、多層溶接時の固有ひずみの発生挙動に着目し、多層溶接におけるデータベースの取扱手法を確立した固有ひずみ法を構築し、大型構造物の溶接変形および残留応力を簡易かつ厳密性高く解析する解析装置、解析方法、および解析プログラムを提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る解析装置は、上述した課題を解決するため、複数の溶接層をもつ溶接構造物の溶接後における角変形量および残留応力を解析する装置であり、溶接時の溶接速度、電流、電圧、およびトーチ角度を含む溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚をパラメータとする溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみデータベースから、入力される前記溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出することで、前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ導出手段と、有限要素法に基づく弾性計算を行う弾性解析手段と、固有ひずみ導出手段が導出する前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を登録される演算式に基づいて演算処理し、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ変換手段と、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する演算式を前記固有ひずみ変換手段に登録する変換式登録手段と、を具備し、前記変換式登録手段は、前記固有ひずみ値の演算式を、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値との関係に基づいて決定することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る解析方法は、上述した課題を解決するため、溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ導出手段、有限要素法に基づく弾性計算を行う弾性解析手段、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出し、導出結果を前記弾性解析手段に与える固有ひずみ変換手段、および前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する演算式を前記固有ひずみ変換手段に登録する変換式登録手段として機能するコンピュータを用いて、複数の溶接層をもつ多層溶接構造物の溶接変形および残留応力を解析する方法であり、前記固有ひずみ導出手段が、溶接時の溶接速度、電流、電圧、およびトーチ角度を含む溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに前記溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚をパラメータとする溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみデータベースから、入力される前記溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出することで、前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する第１のステップと、前記弾性解析手段が、有限要素法に基づく弾性計算を行う第２のステップと、前記変換式登録手段が、前記弾性計算を行う際に使用する前記固有ひずみ値の演算式を、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と前記第２のステップで導出される固有ひずみ値との関係に基づいて決定する第３のステップと、固有ひずみ変換手段が、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と、前記第２のステップで得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値と、前記第３のステップで決定される固有ひずみ値の演算式とを用いて、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する第４のステップと、を具備することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る解析プログラムは、上述した課題を解決するため、複数の溶接層をもつ多層溶接構造物の溶接変形および残留応力を解析する解析手順をコンピュータに実行させるプログラムであり、前記解析手順は、溶接時の溶接速度、電流、電圧、およびトーチ角度を含む溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに前記溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚をパラメータとする溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみデータベースから、入力される前記溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出することで、前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する第１のステップと、有限要素法に基づく弾性計算を行う第２のステップと、前記弾性計算を行う際に使用する前記固有ひずみ値の変換式を、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と前記第２のステップで導出される固有ひずみ値との関係に基づいて決定する第３のステップと、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と、前記第２のステップで得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値と、前記第３のステップで決定される固有ひずみ値の演算式とを用いて、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する第４のステップと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、多層溶接におけるデータベースの取扱手法を確立した固有ひずみ法を構築し、多層溶接を有する構造物の溶接変形および残留応力を簡易かつ厳密性高く解析することができる。

本発明の実施形態に係る解析装置のハードウェア構成の一例を示した概略図。 本発明の第１の実施形態に係る解析装置の機能的な構成例を示した概略図。 本発明の第１の実施形態に係る解析装置において登録される変換式の関係を説明する説明図。 本発明の第１の実施形態に係る解析装置が行う溶接変形等解析手順（第１の溶接変形等解析手順）の処理の流れを示す処理フロー図。 ３次元有限要素モデル５０（多層溶接構造物の３次元有限要素モデル）を示す説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図。 ３次元有限要素モデル６０（多層溶接構造物の３次元有限要素モデル）を示す説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図。 ３次元有限要素モデル５０（図５）における溶接後の角変形量について、従来手法および提案手法による解析値、および３次元有限要素モデル５０と同等の形状のテストピースに対して同等の溶接条件で溶接を実施した溶接試験の実験値を示した説明図。 ３次元有限要素モデル５０（図５）における溶接後の残留応力について、従来手法および提案手法による解析値、および３次元有限要素モデル５０と同等の形状のテストピースに対して同等の溶接条件で溶接を実施した溶接試験の実験値を示した説明図。 ３次元有限要素モデル６０（図６）における溶接後の角変形量について、従来手法および提案手法による解析値、および３次元有限要素モデル６０と同等の形状のテストピースに対して同等の溶接条件で溶接を実施した溶接試験の実験値を示した説明図。 ３次元有限要素モデル６０（図６）における溶接後の残留応力について、従来手法および提案手法による解析値、および３次元有限要素モデル６０と同等の形状のテストピースに対して同等の溶接条件で溶接を実施した溶接試験の実験値を示した説明図。 本発明の第２の実施形態に係る解析装置の機能的な構成例を示した概略図。 本発明の第２の実施形態に係る解析装置が行う溶接変形等解析手順（第２の溶接変形等解析手順）の処理の流れを示す処理フロー図。 本発明の第３の実施形態に係る解析装置の機能的な構成例を示した概略図。 本発明の第３の実施形態に係る解析装置が行う溶接変形等解析手順（第３の溶接変形等解析手順）の処理の流れを示す処理フロー図。

以下、本発明の実施形態に係る解析装置、解析方法、および解析プログラムについて、添付の図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る解析装置のハードウェア構成の一例を示した概略図である。

本発明の実施形態に係る解析装置は、例えば、ハードウェアであるコンピュータ１とコンピュータ１を溶接変形および残留応力を解析する解析装置として機能させるプログラム（以下、「解析ＰＧ」と称する。）１０と協働することによって当該機能が実現される。

コンピュータ１は、プロセッサの一例であるＣＰＵ（中央演算処理装置）２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の主記憶装置３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置４と、キーボードやマウス等の入力装置５と、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置６と、外部装置と通信を行う通信手段７とを備える。

コンピュータ１は、例えば、計算サーバー８等のネットワーク上にある外部装置と通信手段７を介して接続することができ、外部装置とデータを送受信することができる。例えば、コンピュータ１は、計算サーバー８に演算処理の少なくとも一部を実行させたり、実行結果を受け取ったりすることができる。なお、コンピュータ１は、計算サーバー８以外の外部装置ともネットワーク接続することができる。

ＲＯＭ等のＣＰＵ２がアクセス可能な補助記憶装置４には、解析ＰＧ１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）および解析ＰＧ１０の実行に必要な情報としての固有ひずみデータベース（以下、「固有ひずみＤＢ」と省略する。）１１が記憶されており、解析ＰＧ１０および解析ＰＧ１０の実行に必要なデータをＲＡＭ等の主記憶装置３へロードし、このプログラムに従った処理を実行する。

ここで、解析ＰＧ１０は、コンピュータ１を本発明の実施形態に係る解析装置の各手段として機能させるプログラムであり、解析ＰＧ１０Ａはコンピュータ１を解析装置２０Ａとして、解析ＰＧ１０Ｂはコンピュータ１を解析装置２０Ｂとして、解析ＰＧ１０Ｃはコンピュータ１を解析装置２０Ｃとして機能させるプログラムである。

また、解析ＰＧ１０は、コンピュータに本発明の実施形態に係る解析方法の一例である溶接変形等解析手順（第１〜３の溶接変形等解析手順）を実行させる観点からすれば、コンピュータに溶接変形等解析手順を実行させるプログラムである。

コンピュータ１が解析ＰＧ１０を実行するとき、ＣＰＵ２は、解析ＰＧ１０によって、少なくとも、溶接変形等解析手順を実行する手段として機能する。例えば、後述する図２に示される例（解析装置２０Ａ）では、ＣＰＵ２は、少なくとも、固有ひずみ導出手段、固有ひずみ変換手段、弾性解析手段、および変換式登録手段として機能する。

また、ＲＡＭ等の主記憶装置３は、ＣＰＵ２が実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。

固有ひずみＤＢ１１は、溶接条件、溶接金属（溶着金属）の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚等の溶接諸条件を構成する各パラメータを様々に変えながら実験測定または熱弾塑性解析を行って求められる固有ひずみ（塑性ひずみ）の情報を有する。

すなわち、固有ひずみＤＢ１１には、溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚等の各パラメータによって決定される溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が格納されており、各パラメータが一義に決定すると、溶接諸条件が一義的に決定し、当該溶接諸条件に対応する固有ひずみ値を一義的に決定することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る解析装置、解析方法、および解析プログラムについて説明する。

[第１の実施形態]
図２は本発明の第１の実施形態に係る解析装置の一例である解析装置２０Ａの機能的な構成を示す機能ブロック図、図３は解析装置２０Ａにおいて登録される変換式の関係を説明する説明図である。

解析装置２０Ａは、溶接変形および残留応力を解析する装置であり、例えば、入力部２１と、出力部２２と、通信部２３と、固有ひずみ導出手段としての固有ひずみ導出部２４と、固有ひずみ変換手段としての固有ひずみ変換部２５と、弾性解析手段としての弾性解析部２６と、変換式登録手段としての変換式登録部２７と、表示処理部２８と、記憶部２９と、制御部３１とを具備する。

入力部２１は、例えば、コンピュータとインターフェイスを介して接続される入力装置またはコンピュータ自身が備えるキーボードやマウス等の入力手段によって実現される。入力部２１は、情報の入力を受け付け、受け付けた情報を制御部３１に与える。

入力部２１に入力される情報の例としては、固有ひずみの導出に必要な溶接諸条件がある。溶接諸条件には、例えば、溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚等がある。また、溶接条件には、例えば、溶接時の溶接速度、電流、電圧、トーチ角度等がある。

なお、上記溶接諸条件および溶接条件は、一例であり、必ずしもこれらに限定されるものではない。また、これらの溶接諸条件の設定の仕方は、例えば、溶接層１層分を計算する度に設定しても良いし、何層分かをまとめて設定しても良い。

出力部２２は、例えば、コンピュータとインターフェイスを介して接続される表示装置またはコンピュータ自身が備えるディスプレイ等の表示手段、コンピュータとインターフェイスを介して接続されるプリンタ等の印字手段等によって実現される。出力部２２は、表示要求を受け取ると、当該表示要求に応じた内容を画面表示する。また、出力部２２は、印字要求を受け取ると、当該印字要求に応じた内容を印字出力する。

通信部２３は、例えば、図１に示される計算サーバー８等の外部機器とデータを送受信する機能を有する。通信部２３は、制御部３１から受け取ったデータを外部機器に送信する一方、外部機器から送られてきたデータを制御部３１へ与える。

固有ひずみ導出部２４は、入力される溶接諸条件をキーとして、当該溶接諸条件に対応する固有ひずみ値を固有ひずみＤＢ１１から抽出することで、解析対象となる溶接構造物に発生する新溶接部の固有ひずみ値ε_new*を導出する。

固有ひずみ変換部２５は、必要に応じて、弾性解析部２６が行う弾性解析時に使用される固有ひずみを算出（変換）する。より具体的には、固有ひずみ変換部２５は、変換式登録部２７から与えられる固有ひずみの変換式の情報を登録し、登録した変換式、固有ひずみ導出部２４から与えられる固有ひずみ値ε_new*、および弾性解析部２６から与えられる固有ひずみ値ε_ground*に基づき、弾性解析時に使用される固有ひずみ値ε*を計算する。

ここで、固有ひずみ変換部２５に登録される固有ひずみ値の変換式としては、例えば、下記条件（i）〜（iii）に応じて、式（１）〜（３）の変換式がある。

条件（i）：固有ひずみ導出部２４によって導出される固有ひずみ値ε_new*と弾性解析部２６によって算出されるε_ground*の符号が同一の場合であり、ε_new*≧ε_ground*の場合には、下記式（１）が固有ひずみ値の変換式となる。
[数１]
ε*＝ε_new*−ε_ground* …（１）

条件（ii）：固有ひずみ導出部２４によって導出される固有ひずみ値ε_new*と弾性解析部２６によって算出されるε_ground*の符号が同一の場合であり、ε_new*＜ε_ground*の場合には、下記式（２）が固有ひずみ値の変換式となる。
[数２]
ε*＝０ …（２）

条件（iii）：固有ひずみ導出部２４によって導出される固有ひずみ値ε_new*と弾性解析部２６によって算出されるε_ground*の符号が異なる場合（逆の場合）には、下記式（３）が固有ひずみ値の変換式となる。
[数３]
ε*＝ε_new* …（３）

なお、前記式（１），（２），（３）における固有ひずみ値がテンソル表記の場合には各成分に対して評価することができる。

弾性解析部２６は、固有ひずみ変換部２５の処理結果として得られる固有ひずみ値ε*を用いて、有限要素法に基づく弾性計算（弾性解析）を実行し、溶接構造物の既溶接部における固有ひずみ値ε_ground*、溶接変形、および残留応力の解析結果を得る。これらの計算結果は、表示処理部２８に与えられる。

変換式登録部２７は、固有ひずみ導出部２４および弾性解析部２６が得る溶接構造物の固有ひずみ値（ε_new*とε_ground*）に基づいて、弾性解析部２６が弾性計算する際に使用する固有ひずみ値ε*に変換する変換式を決定し、決定した変換式の情報を固有ひずみ変換部２５へ与える。

固有ひずみ変換部２５へ与えられる変換式は、例えば、図３に示されるように、固有ひずみ導出部２４が導出した新溶接部の固有ひずみ値ε_new*および弾性解析部２６が弾性解析の結果として得る既溶接部の固有ひずみ値ε_ground*の関係に基づいて決定される。

新溶接部の固有ひずみ値ε_new*と既溶接部の固有ひずみ値ε_ground*との関係としては、例えば、新溶接部の固有ひずみ値ε_new*と既溶接部の固有ひずみ値ε_ground*との符号の同異関係、大小関係、およびこれらの組み合わせ等があり、解析装置２０Ａでは、新溶接部の固有ひずみ値ε_new*と既溶接部の固有ひずみ値ε_ground*との符号の同異関係および大小関係に基づき、前記式（１）〜（３）を固有ひずみ変換部２５へ与える変換式を決定している。

表示処理部２８は、情報をディスプレイ等の表示手段に表示するための表示情報を生成する機能を有する。

表示処理部２８は、例えば、固有ひずみ導出部２４が導出した溶接構造物に発生する固有ひずみ値、固有ひずみ変換部２５が変換した固有ひずみ値の変換結果、弾性解析部２６が弾性計算を行って導出した溶接構造物の固有ひずみ値、溶接変形、および残留応力の解析結果、並びに変換式登録部２７が固有ひずみ値変換用の固有ひずみ変換式等の情報を受け取ると、受け取った内容を表示するための表示情報を生成し、生成した表示情報を制御部３１へ与える。どの情報をどのように表示するかは、初期設定しておいても良いし、その都度、入力部２１から設定しても良い。

記憶部２９は、データの読み出し（リード）および書き込み（ライト）が可能な記憶領域を備え、当該記憶領域にデータを保持する機能を有する。記憶部２９は、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、弾性解析部２６、変換式登録部２７、および制御部３１がアクセスしてデータの読み出しおよび書き込みを行う。記憶部２９には、解析装置２０Ａがアクセスするデータとして、少なくとも、固有ひずみＤＢ１１が保持される。

制御部３１は、解析装置２０Ａの装置全体の処理を制御する手段であり、入力部２１、出力部２２、通信部２３、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、弾性解析部２６、変換式登録部２７、表示処理部２８、および記憶部２９と相互にデータを授受し、これらを制御する機能を有する。

制御部３１は、入力部２１から情報を受け取ると、入力部２１が受け付けた情報の種類に応じて、出力部２２、通信部２３、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、弾性解析部２６、変換式登録部２７、表示処理部２８、および記憶部２９の何れかに入力を受け付けた情報に基づいて要求を与える。

制御部３１は、通信部２３から情報を受け取ると、通信部２３から受け取る情報の種類に応じて、出力部２２、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、弾性解析部２６、変換式登録部２７、表示処理部２８、および記憶部２９の何れかに受け取った情報を与える。

制御部３１は、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、および弾性解析部２６の処理結果を表示させる要求を受け取った場合には、受け取った表示要求に対応する処理結果の情報を受け取り、受け取った処理結果の情報を表示処理部２８に与えて当該処理結果を表示する表示情報を生成させる。

例えば、固有ひずみ導出部２４の処理結果として得られた固有ひずみ値ε_new*を表示させたい要求が与えられた場合には、制御部３１は、固有ひずみ導出部２４から得られた処理結果の情報である固有ひずみ値ε_new*を受け取り、受け取った固有ひずみ値ε_new*を表示処理部２８に与えて当該処理結果を表示する表示情報を表示処理部２８に生成させる。固有ひずみ導出部２４の場合と同様に、固有ひずみ変換部２５および弾性解析部２６の処理結果を表示させる要求を受け取った場合には、制御部３１が固有ひずみ変換部２５および弾性解析部２６の処理結果の情報を受け取り、受け取った処理結果の情報を表示処理部２８に与えて当該処理結果を表示する表示情報を表示処理部２８に生成させる。

制御部３１は、表示処理部２８が生成した表示情報を受け取ると、受け取った表示情報を表示要求とともに表示手段としての出力部２２に与える。出力部２２では、与えられた表示情報に基づく表示内容が表示される。

続いて、本発明の第１の実施形態に係る解析方法として、解析装置２０Ａが行う第１の溶接変形等解析手順について説明する。

図４は、解析装置２０Ａが行う第１の溶接変形等解析手順（ステップＳ１〜Ｓ６）の処理の流れを示す処理フロー図である。

第１の溶接変形等解析手順は、例えば、ユーザが入力部２１（図２）から入力される処理実行の要求に基づいて、制御部３１（図２）から第１の溶接変形等解析手順の実行に必要な各処理部２２〜２９（図２）に処理ステップの実行要求が与えられ、第１の溶接変形等解析手順の処理ステップが開始される（ＳＴＡＲＴ）。

第１の溶接変形等解析手順の処理実行が開始されると、まず、解析装置２０Ａに入力された溶接時の溶接速度、電流、電圧、トーチ角度等の溶接条件、溶接（溶着）金属の材料物性、溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚等の溶接に関連する各種パラメータである溶接諸条件が解析計算用のパラメータとして設定される（ステップＳ１）。

溶接諸条件（パラメータ）の設定は、例えば、入力部２１からのパラメータ入力操作により行われ、設定された溶接諸条件は、固有ひずみ導出部２４に与えられる。

続いて、固有ひずみ導出部２４が、ステップＳ１で設定された溶接諸条件をキーとして、当該溶接諸条件に対応する固有ひずみ値を固有ひずみＤＢ１１から抽出し、解析対象となる溶接構造物に発生する新溶接部の固有ひずみ値ε_new*を導出する（ステップＳ２）。

続いて、変換式登録部２７が、ステップＳ２で得られる新溶接部の固有ひずみ値ε_new*と既に得られている既溶接部の固有ひずみ値ε_ground*との関係に応じて、弾性解析に使用する固有ひずみ値ε*を算出（変換）する変換式を決定し、決定した変換式の情報を固有ひずみ変換部２５へ与える（ステップＳ３）。

続いて、固有ひずみ変換部２５は、ステップＳ３で決定された変換式を設定し、設定した変換式と、固有ひずみ導出部２４および弾性解析部２６が得る溶接構造物の固有ひずみ値（ε_new*とε_ground*）とに基づいて、弾性解析部２６が弾性計算する際に使用する固有ひずみ値ε*を算出（変換）する（ステップＳ４）。

続いて、弾性解析部２６が、ステップＳ３において固有ひずみ変換部２５が得る固有ひずみ値ε*を用いて、有限要素法に基づく弾性計算（弾性解析）を実行し、溶接構造物の既溶接部における固有ひずみ値ε_ground*、溶接変形、および残留応力を算出する（ステップＳ５）。これらの計算結果は、出力部２２に出力される（ステップＳ６）。計算結果の出力が完了すると、第１の溶接変形等解析手順は全処理ステップの実行を完了する（ＥＮＤ）。

次に、解析装置２０Ａでの解析結果を例示して、本発明の実施形態に係る解析装置、解析方法、および解析プログラムの有用性を説明する。

図５および図６は、複数の溶接層をもつ溶接構造物（多層溶接構造物）の３次元有限要素モデルの一例である３次元有限要素モデル５０および３次元有限要素モデル６０を示す説明図であり、図５（Ａ）および図６（Ａ）が３次元有限要素モデル５０および３次元有限要素モデル６０の斜視図、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）が３次元有限要素モデル５０および３次元有限要素モデル６０の断面図である。

３次元有限要素モデル５０,６０は、母材５１，６１と、構造物の溶接部５２，６２とを有限要素モデルとしてモデル化したものである。ここで、溶接部５２については合計６層、溶接部６２については合計４層になっている。また、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）にそれぞれ示される（１）〜（６）および（１）〜（４）の数字については、溶接の順序を表している。

このような３次元有限要素モデル５０,６０における溶接後の角変形量および残留応力について、実際の多層溶接構造物（実物）による実測、従来の解析手法（以下、「従来手法」と称する。）による解析、および、本発明の実施形態に係る解析装置等を用いて行う新たな解析手法（以下、「提案手法」と称する。）による解析を行い、実測結果（実験値）および解析結果（解析値）を得た。

なお、提案手法の結果は本発明の実施形態に係る解析方法の一例である第１の溶接変形等解析手順に基づいて溶接変形解析した結果であり、従来手法の結果は第１の溶接変形等解析手順において、ステップＳ２，３の処理ステップを除いて溶接変形解析した結果である。

図７〜１０は、多層溶接構造物の溶接後における角変形量および残留応力について説明する説明図（グラフ）である。なお、図７〜１０の各グラフにそれぞれ示される◆印、◇印、および○印は、それぞれ、「提案手法の解析値」、「従来手法の解析値」、および「実物による実験値」である。

より詳細に各グラフを説明すると、図７は多層溶接構造物について溶接実施後の積層数に対する角変形量の関係を示した説明図であり、図７における多層溶接構造物の模擬物（３次元有限要素モデル）は３次元有限要素モデル５０（図５）である。

なお、３次元有限要素モデル５０に関して、母材５１の材料は、ＳＭ４９０Ａとし、溶接部５２の溶接条件は、溶接方法：ＭＡＧ溶接、溶接速度：５ｍｍ／ｓ、電流値：２２０Ａ、電圧値：２３Ｖとしている。

また、図８は図７と同じ多層溶接構造物について溶接実施後の溶接金属と母材境界からの距離に対する残留応力の関係を示した説明図であり、図８に示される残留応力は、３次元有限要素モデル５０における線分Ａ（図５（Ａ））の位置において、多層溶接の多重熱履歴を受ける場所である板材表面から１５ｍｍの深さにおける溶接線方向の応力値である。なお、残留応力の実験値はひずみゲージを用いた切断解放法により求めた値、母材５１の材料および溶接部５２の溶接条件は、図７と同様である。

一方、図９および１０は、３次元有限要素モデル５０の代わりに３次元有限要素モデル６０（図６）を適用した場合における溶接後の角変形量および残留応力について、従来手法および提案手法による解析値、および３次元有限要素モデル６０と同等の形状のテストピースに対して同等の溶接条件で溶接を実施した溶接試験の実験値を示した説明図（グラフ）である。
なお、溶接手順や実験値を得るための実測方法は、図７および図８に示されるグラフと同様である。
また、図１０に示される残留応力は、３次元有限要素モデル６０における線分Ｂ（図６（Ａ））の位置において、多層溶接の多重熱履歴を受ける場所である板材表面から１５ｍｍの深さにおける溶接線方向の応力値である。

なお、３次元有限要素モデル６０に関して、母材６１の材料は、ＳＵＳ５０４とし、溶接部６２の溶接条件は、溶接方法：ＴＩＧ溶接、溶接速度：１ｍｍ／ｓ、電流値：１００Ａ、電圧値：１０Ｖとしている。

各グラフについて考察する。まず、図７に示されるグラフによれば、横軸の積層数に対する縦軸の角変形量は、実験値（○印）と従来手法の解析値（◇印）とを比較すると、積層数「２」〜「６」等の箇所でずれを生じているが、実験値（○印）と提案手法の解析値（◆印）とを比較すると、各積層数において、ほとんど一致することが確認できる。すなわち、３次元有限要素モデル５０の積層数に対する角変形量の解析結果においては、従来手法よりも提案手法の方がより精度良く解析できることがわかる。

また、図８に示されるグラフによれば、横軸の溶接金属と母材境界からの距離に対する縦軸の残留応力は、実験値（○印）と従来手法の解析値（◇印）とを比較すると、１０ｍｍ以下の範囲では他の範囲に比べて乖離が大きくなっており、従来手法は１０ｍｍ以下の範囲での解析精度が他の範囲に比べて低いといえる。

これに対して、実験値と提案手法の解析値（◆印）とを比較すると、図示した全範囲（溶接金属と母材境界からの距離が０〜４０ｍｍの範囲）内でほとんど一致することが確認できる。すなわち、３次元有限要素モデル５０の溶接後の残留応力の解析結果においては、従来手法よりも提案手法の方がより精度良く解析できることがわかる。

一方、図９に示されるグラフによれば、横軸の積層数に対する縦軸の角変形量は、実験値（○印）と従来手法の解析値（◇印）とを比較すると、積層数「２」，「３」，「４」等の箇所で誤差が生じているが、実験値と提案手法の解析値（◆印）とを対比すると、各積層数において、ほとんど一致することが確認できる。すなわち、３次元有限要素モデル６０の積層数に対する角変形量の解析結果においても、従来手法よりも提案手法の方がより精度良く解析できることがわかる。

また、図１０に示されるグラフによれば、横軸の溶接金属と母材境界からの距離に対する縦軸の残留応力は、実験値（○印）と従来手法の解析値（◇印）とを比較すると、８ｍｍ未満の範囲では他の範囲に比べて乖離が大きくなっており、従来手法は８ｍｍ未満の範囲での解析精度が他の範囲に比べて低いといえる。

これに対して、実験値と提案手法の解析値（◆印）とを比較すると、図示した全範囲（溶接金属と母材境界からの距離が０〜４０ｍｍの範囲）内でほとんど一致することが確認できる。すなわち、３次元有限要素モデル６０の溶接後の残留応力の解析結果においては、従来手法よりも提案手法の方がより精度良く解析できることがわかる。

上述したように、提案手法によれば、多層溶接構造物の溶接後における角変形量および残留応力について、従来手法よりも精度良く、かつ、実験値と同等の高い精度で解析でき、本発明の実施形態に係る解析装置、解析方法、および解析プログラムは、従来の解析装置、解析方法、および解析プログラムよりも解析精度の点で優れている。

このように、解析装置２０Ａ、第１の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ａによれば、固有ひずみ法にて多層溶接の解析を行う場合におけるデータベースの取扱手法が確立されているため、多層溶接を有する溶接構造物の溶接変形および残留応力を簡易かつ厳密性高く解析することができる。

なお、解析装置２０Ａでは、上述した式（１）〜（３）を変換式としているが、これらは一例であり、固有ひずみ値の変換式は必ずしも上述した式（１）〜（３）の変換式でなくても良い。

[第２の実施形態]
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る解析装置の一例である解析装置２０Ｂの機能的な構成を示す機能ブロック図である。

解析装置２０Ｂは、解析装置２０Ａに対して、多層溶接構造物の溶接層毎の溶接諸条件の設定を自動的に行う繰返計算設定部３２をさらに具備する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、解析装置２０Ａの構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

解析装置２０Ｂは、例えば、入力部２１と、出力部２２と、通信部２３と、固有ひずみ導出部２４と、固有ひずみ変換部２５と、弾性解析部２６と、変換式登録部２７と、表示処理部２８と、記憶部２９と、制御部３１と、繰返計算設定手段としての繰返計算設定部３２とを具備する。

繰返計算設定部３２は、多層溶接における次層の変形解析等を行う際に、計算の終わった層が母材に溶着した分（溶接部）の影響を考慮して解析対象となる溶接構造物の形状データを自動的に更新する機能を有し、解析対象となる多層溶接構造物の全層に対して解析計算が終了するまで、溶接構造物の形状データの更新および設定を繰り返す。

多層溶接構造物の溶接変形等を解析する解析装置では、多層溶接構造物の溶接層１層ずつ順次解析を行っていくが、解析の終わった層については、多層溶接構造物に含めて計算を行う必要がある。すなわち、最初の層について計算する段階では、母材に溶接金属（溶接層）は含まれていないが、第２層目について計算する段階では、母材上に最初の層が溶接された構造物を母材として計算する必要がある。

解析装置２０Ｂは、このような次の層の計算を行う際の溶接構造物の形状データの更新を、その都度（手動で）行うのではなく、前層での弾性計算の際に設定される溶接構造物の形状データおよび弾性計算する層の増加分を反映させて溶接構造物の形状データの更新および設定を自動的に行って弾性計算を繰り返す（繰り返し計算を行う）装置である。

繰返計算設定部３２による溶接構造物の形状データの更新の他、予め、溶接構造物の各層の溶接諸条件についても設定を行っておけば、弾性計算が終わった層が増えることによって影響を受ける溶接構造物の形状を考慮しつつ、溶接諸条件を順次設定して溶接構造物の全層について自動的に弾性計算を実行することができる。

解析装置２０Ｂは、繰返計算設定部３２によって設定される変形解析等を行う際の溶接諸条件に基づいて、多層溶接構造物の溶接層について１層ずつ弾性解析を繰り返し、全層の影響を考慮した最終の解析結果を得る。最終の解析結果は、出力部２２に出力されユーザに提示される。

なお、解析装置２０Ｂにおける制御部３１は、解析装置２０Ｂの装置全体の処理を制御する。すなわち、解析装置２０Ｂにおける制御部３１は、解析装置２０Ａにおける制御部３１に対して繰返計算設定部３２の制御機能が付加されており、入力部２１、出力部２２、通信部２３、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、弾性解析部２６、変換式登録部２７、表示処理部２８、記憶部２９、および繰返計算設定部３２と相互にデータを授受し、これらを制御する機能を有している。

続いて、本発明の第２の実施形態に係る解析方法として、解析装置２０Ｂが行う第２の溶接変形等解析手順について説明する。

図１２は、解析装置２０Ｂが行う第２の溶接変形等解析手順（ステップＳ１〜ステップＳ８）の処理の流れを示す処理フロー図である。

第２の溶接変形等解析手順では、処理ステップが開始されると（ＳＴＡＲＴ）、第１の溶接変形等解析手順と同様にして、ステップＳ１〜ステップＳ６までが実行される。その後、ステップＳ７において、繰返計算設定部３２は、解析対象となる多層溶接構造物の溶接箇所（層）の全てにおいて弾性計算が終了しているかを判定し、終了している場合（ステップＳ７でＹＥＳの場合）には、第２の溶接変形等解析手順はステップＳ８に進み、最終結果が出力部２２に表示される（ステップＳ８）。最終結果の出力（ステップＳ８）が完了すると、第２の溶接変形等解析手順は全処理ステップの実行を完了する（ＥＮＤ）。

一方、繰返計算設定部３２が解析対象となる多層溶接構造物の溶接層の全てについて弾性計算が完了しているかを判定し、計算すべき全層について計算が完了していないと判定している場合（ステップＳ７でＮＯの場合）には、ステップＳ１に戻り、次の層について、ステップＳ１以降の処理ステップを実行する。

このように、解析装置２０Ｂ、第２の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ｂによれば、解析装置２０Ａ、第１の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ａと同様の効果を奏するとともに、多層溶接の繰り返し計算が可能となり、より短い時間で多層溶接の変形解析結果を得ることができる。

なお、上述した第２の溶接変形等解析手順についての説明では、ステップＳ５が実施されることを前提に説明しているが、第２の溶接変形等解析手順においてステップＳ５は必ずしも実行される必要はない。例えば、ユーザによる設定等によって、各層での計算結果の表示（ステップＳ６の実行）を省略して第２の溶接変形等解析手順を実行させることもできる。

[第３の実施形態]
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る解析装置の一例である解析装置２０Ｃの機能的な構成を示す機能ブロック図である。

解析装置２０Ｃは、解析装置２０Ａに対して、許容可否判定部３４と、条件変更部３５と、をさらに具備する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、解析装置２０Ａの構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

解析装置２０Ｃは、例えば、入力部２１と、出力部２２と、通信部２３と、固有ひずみ導出部２４と、固有ひずみ変換部２５と、弾性解析部２６と、変換式登録部２７と、表示処理部２８と、記憶部２９と、制御部３１と、許容可否判定部３４と、条件変更部３５とを具備する。

ここで、解析装置２０Ｃにおける制御部３１は、解析装置２０Ｃの装置全体の処理を制御する。すなわち、解析装置２０Ｃにおける制御部３１は、解析装置２０Ａにおける制御部３１に対して、許容可否判定部３４および条件変更部３５の制御機能が付加されており、入力部２１、出力部２２、通信部２３、固有ひずみ導出部２４、固有ひずみ変換部２５、弾性解析部２６、変換式登録部２７、表示処理部２８、記憶部２９、許容可否判定部３４、および条件変更部３５と相互にデータを授受し、これらを制御する機能を有する。

許容可否判定部３４は、溶接変形および残留応力の許容値と弾性解析部２６の解析結果とを比較することで、解析結果が許容範囲内にあるか否かを判定する機能を有する。判定に使用される許容値は、例えば、入力部２１から与えることができ、それぞれ、個別に所望の値を設定することができる。

許容可否判定部３４は、弾性解析部２６から解析結果を受け取ると、受け取った解析結果と溶接変形および残留応力の許容値とを比較する。許容可否判定部３４は、当該比較の結果、弾性解析部２６の解析結果が溶接変形および残留応力の許容値以下である場合には解析結果が許容範囲内にあると判断し、溶接変形および残留応力の何れか一方でも許容値を超えている場合には解析結果が許容範囲外にあると判断する。

許容可否判定部３４は、弾性解析部２６の解析結果が許容範囲内にあると判断した場合には、解析計算を終了する一方、許容範囲外にあると判断した場合には、条件変更部３５よって変更可能に設定される溶接諸条件（パラメータ）が更新されるのを待ち、溶接諸条件の更新後、更新後の溶接諸条件によって再計算を行う。

条件変更部３５は、許容可否判定部３４の判定結果に応じて、溶接諸条件を変更（更新）する機能を有する。条件変更部３５は、弾性解析部２６の解析結果が溶接変形および残留応力の少なくとも一方で許容範囲外である場合、弾性計算の前提条件である溶接諸条件を変更する。溶接諸条件の変更は、例えば、事前に設定した条件に従って、溶接諸条件であるパラメータの選定、および当該パラメータ値を増減させることで行う。

続いて、本発明の第３の実施形態に係る解析方法として、解析装置２０Ｃが行う第３の溶接変形等解析手順について説明する。

図１４は、解析装置２０Ｃが行う第３の溶接変形等解析手順（ステップＳ１〜ステップＳ６、ステップＳ１１，Ｓ１２）の処理の流れを示す処理フロー図である。

第３の溶接変形等解析手順は、第１の溶接変形等解析手順に対して、最終結果出力ステップ（ステップＳ８）と、許容可否判定ステップ（ステップＳ１１）と、溶接諸条件変更ステップ（ステップＳ１２）をさらに具備する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、第１の溶接変形等解析手順と同じ処理ステップには同じステップ番号を付して説明を省略する。

第３の溶接変形等解析手順では、処理ステップが開始されると（ＳＴＡＲＴ）、第１の溶接変形等解析手順と同様にして、ステップＳ１〜ステップＳ６までが実行される。そして、ステップＳ６に続いて、許容可否判定部３４が許容可否判定ステップ（ステップＳ１１）を行う。

許容可否判定ステップ（ステップＳ１１）では、許容可否判定部３４によって弾性解析部２６の解析結果として得られる溶接変形および残留応力が許容範囲内にあるか否かが判定される。当該判定の結果、溶接変形および残留応力が許容値以下の場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、弾性解析部２６の解析結果として得られた溶接変形および残留応力は許容範囲内にあると判定され、第３の溶接変形等解析手順はステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、出力部２２がステップＳ６で得られた計算結果を最終結果として出力する。最終結果が出力部２２によって出力され、ステップＳ８が完了すると、第３の溶接変形等解析手順は全処理ステップの実行を完了する（ＥＮＤ）。

一方、弾性解析部２６の解析結果である溶接変形および残留応力が、溶接変形の許容値および残留応力の許容値の少なくとも一方の許容値を超えている場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）、弾性解析部２６の解析結果として得られた溶接変形および残留応力の少なくとも一方は許容範囲外にあると判定され、第３の溶接変形等解析手順はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、条件変更部３５が弾性計算の前提条件である溶接諸条件を変更する。溶接諸条件の変更（ステップＳ１２）が完了すると、第３の溶接変形等解析手順はステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理ステップが実行される。

なお、上述した第３の溶接変形等解析手順についての説明では、ステップＳ６が実施されることを前提に説明しているが、第３の溶接変形等解析手順においてステップＳ６は必ずしも実行される必要はない。例えば、許容可否判定ステップにおいて許容範囲内にないと判定される溶接構造物（３次元有限要素モデル）の解析結果について出力の必要性がない場合には、ユーザによる設定等によって、計算結果の表示（ステップＳ６の実行）を省略して第３の溶接変形等解析手順を実行させることもできる。

このように、解析装置２０Ｃ、第３の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ｃによれば、解析装置２０Ａ、第１の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ａと同様の効果を奏するとともに、最適条件を探索するための繰り返し計算が可能となり、より短い時間で溶接プロセスの最適条件を得ることができる。

以上、解析装置２０Ａ〜２０Ｃ、第１〜３の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ａ〜１０Ｃによれば、多層溶接における溶接変形解析において、溶接構造物の溶接変形および残留応力を高精度かつ迅速に解析することができる。

また、解析装置２０Ｂ、第２の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ｂによれば、解析装置２０Ａ、第１の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ａと同様の効果を奏するとともに、多層溶接の繰り返し計算が可能となり、より短い時間で多層溶接の変形解析結果を得ることができる。

さらに、解析装置２０Ｃ、第３の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ｃによれば、解析装置２０Ａ、第１の解析処理手順、および当該解析処理手順をコンピュータに実行させる解析ＰＧ１０Ａと同様の効果を奏するとともに、最適条件を探索するための繰り返し計算が可能となり、より短い時間で溶接プロセスの最適条件を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…コンピュータ、２…ＣＰＵ、３…主記憶装置、４…補助記憶装置、５…入力装置、６…出力装置、７…通信手段、８…計算サーバー、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…解析ＰＧ（プログラム）、１１…固有ひずみＤＢ（データベース）、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…解析装置、２１…入力部、２２…出力部、２３…通信部、２４…固有ひずみ導出部、２５…固有ひずみ変換部、２６…弾性解析部、２７…変換式登録部、２８…表示処理部、２９…記憶部、３１…制御部、３２…繰返計算設定部、３４…許容可否判定部、３５…条件変更部、５０…３次元有限要素モデル、５１…母材、５２…溶接部、６０…３次元有限要素モデル、６１…母材、６２…溶接部。

Claims (8)

1. 複数の溶接層をもつ溶接構造物の溶接後における角変形量および残留応力を解析する装置であり、
   溶接時の溶接速度、電流、電圧、およびトーチ角度を含む溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚をパラメータとする溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみデータベースから、入力される前記溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出することで、前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ導出手段と、
   有限要素法に基づく弾性計算を行う弾性解析手段と、
   固有ひずみ導出手段が導出する前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を登録される演算式に基づいて演算処理し、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ変換手段と、
   前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する演算式を前記固有ひずみ変換手段に登録する変換式登録手段と、を具備し、
   前記変換式登録手段は、前記固有ひずみ値の演算式を、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値との関係に基づいて決定することを特徴とする解析装置。
2. 前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値との関係は、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値および前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値の符号の同異関係および大小関係であることを特徴とする請求項１記載の解析装置。
3. 前記弾性解析手段が前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値は、
   前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値との符号が同一であり、かつ、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値が、前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値以上となる場合には、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値から前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値を引いて得られる値であり、
   前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値との符号が同一であり、かつ、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値が、前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値未満となる場合には、零（ゼロ）であり、
   前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と前記弾性解析手段が前記弾性計算を行った結果得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値との符号が異なる場合には、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値である、ことを特徴とする請求項２記載の解析装置。
4. 弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ値の演算式は、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と、前記弾性解析手段が前記弾性計算の結果得る前記溶接構造物の固有ひずみ値とを項に含む変換式であり、
   前記固有ひずみ変換手段が行う前記演算処理は、前記固有ひずみ導出手段が導出する固有ひずみ値と、前記弾性解析手段が前記弾性計算の結果得る前記溶接構造物の固有ひずみ値と、前記変換式とに基づく固有ひずみ値の変換処理であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の解析装置。
5. 前記溶接構造物の複数の溶接層について、１層分の弾性計算が終わると、当該弾性計算する際に設定した前記溶接構造物の形状データと当該弾性計算の結果とに基づいて、次の溶接層１層分の弾性計算を実行する前に、前記溶接構造物の形状データを自動的に更新し設定する繰返計算設定手段をさらに具備することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の解析装置。
6. 前記弾性解析手段が前記弾性計算を行って得る溶接変形および残留応力について設定される許容値と、前記弾性解析手段が前記弾性計算を行って得られる溶接変形および残留応力の解析結果とを比較し、比較した結果に基づいて、前記弾性解析手段が前記弾性計算を行って得られる溶接変形および残留応力の解析結果が許容範囲内にあるか否かを判定する許容可否判定手段と、
   前記許容可否判定手段によって、前記弾性解析手段が前記弾性計算を行って得られる結果が許容範囲内にないと判断される場合に、前記溶接条件を変更して再設定する条件変更手段と、をさらに具備することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の解析装置。
7. 溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する固有ひずみ導出手段、有限要素法に基づく弾性計算を行う弾性解析手段、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出し、導出結果を前記弾性解析手段に与える固有ひずみ変換手段、および前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する演算式を前記固有ひずみ変換手段に登録する変換式登録手段として機能するコンピュータを用いて、複数の溶接層をもつ多層溶接構造物の溶接変形および残留応力を解析する方法であり、
   前記固有ひずみ導出手段が、溶接時の溶接速度、電流、電圧、およびトーチ角度を含む溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに前記溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚をパラメータとする溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみデータベースから、入力される前記溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出することで、前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する第１のステップと、
   前記弾性解析手段が、有限要素法に基づく弾性計算を行う第２のステップと、
   前記変換式登録手段が、前記弾性計算を行う際に使用する前記固有ひずみ値の演算式を、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と前記第２のステップで導出される固有ひずみ値との関係に基づいて決定する第３のステップと、
   固有ひずみ変換手段が、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と、前記第２のステップで得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値と、前記第３のステップで決定される固有ひずみ値の演算式とを用いて、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する第４のステップと、を具備することを特徴とする解析方法。
8. 複数の溶接層をもつ多層溶接構造物の溶接変形および残留応力を解析する解析手順をコンピュータに実行させるプログラムであり、
   前記解析手順は、溶接時の溶接速度、電流、電圧、およびトーチ角度を含む溶接条件、溶接金属の材料物性、並びに前記溶接構造物の材料物性、開先形状、および板厚をパラメータとする溶接諸条件と対応付けられた固有ひずみ値の情報が保存される固有ひずみデータベースから、入力される前記溶接諸条件に対応する固有ひずみ値の情報を抽出することで、前記溶接構造物に発生する固有ひずみ値を導出する第１のステップと、
   有限要素法に基づく弾性計算を行う第２のステップと、
   前記弾性計算を行う際に使用する前記固有ひずみ値の演算式を、前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と前記第２のステップで導出される固有ひずみ値との関係に基づいて決定する第３のステップと、
   前記第１のステップで導出される固有ひずみ値と、前記第２のステップで得られる前記溶接構造物の固有ひずみ値と、前記第３のステップで決定される固有ひずみ値の演算式とを用いて、前記弾性計算を行う際に使用する固有ひずみ値を導出する第４のステップと、を具備することを特徴とする解析プログラム。

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