JP2014215290A - Residual stress estimation method, strain estimation method, residual stress estimation system, strain estimation system, and program - Google Patents

Residual stress estimation method, strain estimation method, residual stress estimation system, strain estimation system, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which allows residual stress to be estimated with high accuracy without requiring large-scaled transfer of a device or a member even when processing strain is generated.SOLUTION: A residual stress estimation method includes: a relationship acquisition step S101 for acquiring a relationship between inherent strain and a physical amount related to residual strain for a residual stress estimation object; measurement steps S102 and S104 for measuring the physical amount related to the residual strain before and after processing the residual stress estimation object; an inherent strain estimation step S105 for determining an inherent strain estimation value for the residual stress estimation object and an estimation value of inherent strain generated by processing, on the basis of the relationship between the inherent strain and the physical amount related to the residual strain, and the physical amount related to the residual strain obtained by measurement; and a residual stress estimation step S106 for estimating residual stress for the residual stress estimation object on the basis of the inherent strain estimation value for the residual stress estimation object and the estimation value of the inherent strain caused by processing.

Description

本発明は、残留応力推定方法、ひずみ推定方法、残留応力推定システム、ひずみ推定システムおよびプログラムに関する。   The present invention relates to a residual stress estimation method, a strain estimation method, a residual stress estimation system, a strain estimation system, and a program.

構造物等に生じる残留応力を正確に推定することが、当該構造物等の強度や寿命などを正確に把握するために重要となる。かかる残留応力を推定するために幾つかの技術が提案されている。
例えば、非特許文献1では、残留応力を推定する方法として切断面力法と固有ひずみ法とが示されている。切断面力法では、残留応力測定の対象物体を切断し、計測可能な位置で切断の際の弛緩ひずみを計測する。そして、得られた弛緩ひずみから、切断面力(切断前の状態で切断面に働いていた力)を求める。さらに、得られた切断面力から、計測していない点における弛緩ひずみや弛緩応力を求める。このような切断を、各点のひずみ、応力が弛緩されなくなるまで繰り返し、弛緩量の総和をとることで残留応力を推定する。
固有ひずみ法でも、切断面力法の場合と同様、残留応力測定の対象物体を切断し、計測可能な位置で切断の際の弛緩ひずみを計測する。但し、切断面力法の場合と異なり固有ひずみ法では、得られた弛緩ひずみから、切断面力を介さず直接、計測していない点における弛緩ひずみや弛緩応力を求め、残留応力を推定する。
It is important to accurately estimate the residual stress generated in a structure or the like in order to accurately grasp the strength or life of the structure or the like. Several techniques have been proposed to estimate such residual stress.
For example, Non-Patent Document 1 discloses a cutting surface force method and an inherent strain method as methods for estimating the residual stress. In the cutting surface force method, a target object for residual stress measurement is cut, and the relaxation strain at the time of cutting is measured at a measurable position. Then, from the obtained relaxation strain, the cutting surface force (the force acting on the cutting surface in the state before cutting) is obtained. Furthermore, from the obtained cutting surface force, a relaxation strain or a relaxation stress at a point not measured is obtained. Such cutting is repeated until the strain and stress at each point are not relaxed, and the residual stress is estimated by taking the total relaxation amount.
In the inherent strain method, as in the case of the cutting surface force method, the target object for residual stress measurement is cut, and the relaxation strain at the time of cutting is measured at a measurable position. However, unlike the case of the cutting surface force method, in the inherent strain method, a relaxation strain and a relaxation stress at a point that is not directly measured without using a cutting surface force are obtained from the obtained relaxation strain, and a residual stress is estimated.

また、非特許文献2では、残留応力を推定する方法として余盛り除去法が示されている。余盛り除去法では、残留応力測定の対象部材における溶接の余盛りを除去し、溶接線近傍において余盛り除去の際のひずみ変化を測定する。そして、得られたひずみ変化から、最小二乗法や最小ノルム法を用いて固有ひずみ分布の最確値を求める。さらに、得られた固有ひずみ分布の最確値を初期ひずみとして、弾性有限要素解析を行うことにより、部材に生じている3次元残留応力分布を求める。   Further, Non-Patent Document 2 discloses a surplus removal method as a method for estimating residual stress. In the surplus removal method, a surplus weld is removed from the target member for residual stress measurement, and a strain change at the time of surplus removal is measured in the vicinity of the weld line. Then, the most probable value of the inherent strain distribution is obtained from the obtained strain change using the least square method or the minimum norm method. Further, by performing the elastic finite element analysis using the most probable value of the obtained inherent strain distribution as the initial strain, the three-dimensional residual stress distribution generated in the member is obtained.

上田幸雄、外3名、「残留応力の有限要素法に基づく測定原理と推定値の信頼性」、日本造船学会論文集、1975年、第138号、p.499−507Yukio Ueda and 3 others, “Measurement Principle Based on Finite Element Method of Residual Stress and Reliability of Estimated Values”, The Shipbuilding Society of Japan, 1975, No. 138, p. 499-507 熊谷克彦、他2名、「余盛り除去による溶接残留応力の解析援用非破壊評価(概念提案と突き合せ溶接平板による解析的実証)」、日本機械学会論文集A編、1999年、第65巻、第629号、p.133−140Katsuhiko Kumagai and two others, “Analysis-Assisted Nondestructive Evaluation of Welding Residual Stress by Removing Overfilling (Concept Proposal and Analytical Demonstration with Butt Welded Plate)”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, A, 1999, Vol. 65 629, p. 133-140

非特許文献1や2に記載の方法で残留応力を精度よく推定するためには、部材の切断や余盛り除去などの加工を行う際に、加工精度よく、かつ、新たな塑性ひずみ(加工ひずみ)が生じないように加工を行う必要がある。
しかしながら、機械加工では精度よく加工を行うことができるものの、加工ひずみが生じてしまう。一方、電解研磨では、加工ひずみは生じないものの、精度よく加工を行うことが困難であり、また、電解液を用いるため、濡れが許容できない箇所には適用できない。さらに、電解研磨では、例えば厚板の部材を切断する際にはかなりの時間を要する。
In order to accurately estimate the residual stress using the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2, when performing processing such as cutting of members and removal of surplus, a new plastic strain (working strain) is obtained. ) Must be processed so that it does not occur.
However, although machining can be performed with high accuracy, processing distortion occurs. On the other hand, in electropolishing, although processing distortion does not occur, it is difficult to perform processing with high accuracy, and since an electrolytic solution is used, it cannot be applied to a place where wetting is not allowed. Furthermore, in the electrolytic polishing, for example, a considerable time is required when cutting a thick plate member.

また、解放ひずみではなく回析手法により測定した残留ひずみから残留応力を求める方法も提案されているが、残留応力の推定精度を高めるためには、部材の内部まで残留ひずみを測定できる高エネルギーシンクロトロンX線回析や中性子回析等を行う必要がある。このため大掛かりな装置が必要となり、また、実機から部材を切り離して残留ひずみを測定可能な施設へ移送する必要があるなど、当該方法を適用可能なケースは限定的である。   In addition, a method has been proposed to determine the residual stress from the residual strain measured by the diffraction method instead of the release strain, but in order to improve the estimation accuracy of the residual stress, a high-energy sync that can measure the residual strain to the inside of the member. It is necessary to perform tron X-ray diffraction and neutron diffraction. For this reason, a large-scale apparatus is required, and there are only a limited number of cases where the method can be applied. For example, it is necessary to detach a member from an actual machine and transfer it to a facility capable of measuring residual strain.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大掛かりな装置や部材の移送を必要とせず、かつ、加工ひずみが生じる場合にも、より精度よく残留応力を推定することのできる残留応力推定方法、ひずみ推定方法、残留応力推定システム、ひずみ推定システムおよびプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to estimate the residual stress more accurately even when a large strain of apparatus or member is not required and a processing strain occurs. An object of the present invention is to provide a residual stress estimation method, a strain estimation method, a residual stress estimation system, a strain estimation system, and a program.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による残留応力推定方法は、残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、前記残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、前記固有ひずみ推定ステップにて得られた、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、前記加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、前記残留応力推定対象物における残留応力を推定する残留応力推定ステップと、を具備することを特徴とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the residual stress estimation method according to an aspect of the present invention is a relationship for acquiring the relationship between the inherent strain and the physical quantity related to the residual strain in the residual stress estimation object. An acquisition step, a measurement step for measuring a physical quantity related to the residual strain before processing the residual stress estimation object and a physical quantity related to the residual strain after processing, and the intrinsic strain obtained in the relation acquisition step. Based on the relationship with the physical quantity related to the residual strain and the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, the estimated value of the inherent strain in the object to be estimated for the residual stress and the inherent strain generated in the processing A natural strain estimation step for obtaining an estimated value of the residual stress estimation target obtained by the natural strain estimation step. Estimates of Zumi, and, based on the estimated value of the specific resulting strain in the processing, characterized by comprising: a residual stress estimation step of estimating the residual stresses in said residual stress estimation object.

また、本発明の一態様による残留応力推定方法は、上述の残留応力推定方法であって、前記関係取得ステップでは、残留応力推定対象物における固有ひずみの複数通りの設定の各々について、設定された固有ひずみを初期ひずみとして有限要素法を用いて得られる弾性ひずみを求め、それによって設定された固有ひずみと得られた解放ひずみとの関係に基づいて、前記固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する、ことを特徴とする。   Further, the residual stress estimation method according to an aspect of the present invention is the above-described residual stress estimation method, and the relation acquisition step is set for each of a plurality of settings of the inherent strain in the residual stress estimation object. Obtain the elastic strain obtained by using the finite element method with the inherent strain as the initial strain, and obtain the relationship between the inherent strain and the residual strain based on the relationship between the set inherent strain and the obtained release strain. It is characterized by.

また、本発明の一態様によるひずみ推定方法は、ひずみ推定対象物における固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、前記ひずみ推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記ひずみ推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、を具備することを特徴とする。   Further, the strain estimation method according to one aspect of the present invention includes a relationship acquisition step of acquiring a relationship between the inherent strain in a strain estimation object and a physical quantity related to the residual strain, and residual strain before processing the strain estimation object. A measurement step for measuring a physical quantity related to the physical strain and a residual strain after processing, a relationship between the intrinsic strain obtained in the relation acquisition step and a physical quantity related to the residual strain, and a measurement step obtained An inherent strain estimation step for obtaining an estimated value of the inherent strain in the strain estimation object and an estimated value of the inherent strain generated in the processing based on a physical quantity related to the residual strain. .

また、本発明の一態様による残留応力推定システムは、残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得部と、前記残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定部と、前記関係取得部が取得した前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定部が測定した残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定部と、前記固有ひずみ推定部の取得した、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、前記加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、前記残留応力推定対象物における残留応力を推定する残留応力推定部と、を具備することを特徴とする。   Further, the residual stress estimation system according to one aspect of the present invention includes a relationship acquisition unit that acquires a relationship between an inherent strain and a physical quantity related to residual strain in a residual stress estimation object, and before processing the residual stress estimation object. A measurement unit that measures a physical quantity related to residual strain and a physical quantity related to residual strain after processing; a relationship between the intrinsic strain acquired by the relation acquisition unit and a physical quantity related to residual strain; and the measurement unit measures An inherent strain estimator that obtains an estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object and an estimated value of the inherent strain generated by machining based on the physical quantity related to the residual strain, and acquisition of the inherent strain estimator The residual stress estimation based on the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object and the estimated value of the inherent strain generated in the machining. Characterized by comprising the residual stress estimation unit for estimating a residual stress in the object, the.

また、本発明の一態様によるひずみ推定システムは、ひずみ推定対象物における固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得部と、前記ひずみ推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定部と、前記関係取得部が取得した前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定部が測定した残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記ひずみ推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定部と、を具備することを特徴とする。   In addition, the strain estimation system according to one aspect of the present invention includes a relationship acquisition unit that acquires a relationship between an inherent strain in a strain estimation object and a physical quantity related to the residual strain, and residual strain before the strain estimation object is processed. The measurement unit that measures the physical quantity related to the physical strain and the residual strain after processing, the relationship between the intrinsic strain acquired by the relationship acquisition unit and the physical quantity related to the residual strain, and the residual strain measured by the measurement unit And an intrinsic strain estimating unit that obtains an estimated value of the inherent strain in the strain estimation object and an estimated value of the inherent strain generated in the processing based on the physical quantity.

また、本発明の一態様によるプログラムは、残留応力推定システムの具備するコンピュータに、残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、前記残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、前記固有ひずみ推定ステップにて得られた、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、前記加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、前記残留応力推定対象物における残留応力を推定する残留応力推定ステップと、を実行させるためのプログラムである。   A program according to an aspect of the present invention includes a relationship acquisition step of acquiring a relationship between an intrinsic strain and a physical quantity related to a residual strain in a residual stress estimation object in a computer included in the residual stress estimation system; A measurement step for measuring a physical quantity related to a residual strain before processing an estimation target object and a physical quantity related to a residual strain after processing, and a physical quantity related to the intrinsic strain and the residual strain obtained in the relation acquisition step. Based on the relationship and the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, the inherent strain for obtaining the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object and the estimated value of the inherent strain generated in the processing An estimation step and an intrinsic strain of the residual stress estimation object obtained in the intrinsic strain estimation step. Value, and, based on the estimated value of the specific resulting strain in the processing, a program for executing, and residual stress estimation step of estimating the residual stress in the residual stress estimation object.

また、本発明の一態様によるプログラムは、ひずみ推定システムの具備するコンピュータに、ひずみ推定対象物における固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、前記ひずみ推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記ひずみ推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、を実行させるためのプログラムである。   Further, a program according to an aspect of the present invention includes a relationship acquisition step of acquiring a relationship between a physical quantity related to an inherent strain and a residual strain in a strain estimation target object in a computer included in the strain estimation system, and the strain estimation target object. A measurement step for measuring a physical quantity related to the residual strain before processing and a physical quantity related to the residual strain after processing; a relationship between the intrinsic strain obtained in the relationship acquisition step and a physical quantity related to the residual strain; and Based on the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, an estimated value of the inherent strain in the strain estimation target object, and an inherent strain estimation step for obtaining an estimated value of the inherent strain generated in the processing, This is a program to be executed.

本発明によれば、大掛かりな装置や部材の移送を必要とせず、かつ、加工ひずみが生じる場合にも、より精度よく残留応力を推定することができる。   According to the present invention, it is possible to estimate the residual stress with higher accuracy even when a large-scale device or member does not need to be transferred and a processing strain occurs.

本発明の一実施形態における残留応力推定方法を行う処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process which performs the residual stress estimation method in one Embodiment of this invention. 本実施形態において解析対象とする溶接平板の形状を示す概略外観図である。It is a schematic external view which shows the shape of the welding flat plate made into analysis object in this embodiment. 本実施形態においてモデルに設定した部材の形状を示す概略外形図である。It is a schematic external view which shows the shape of the member set to the model in this embodiment. 本実施形態における余盛り除去前の部材の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the member before the surplus removal in this embodiment. 本実施形態における余盛り除去後の部材の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the member after the surplus removal in this embodiment. 本実施形態においてモデルに想定した固有ひずみを示すグラフである。It is a graph which shows the inherent distortion assumed to the model in this embodiment. 正解固有ひずみから得られた残留応力分布を示すグラフである。It is a graph which shows the residual stress distribution obtained from the correct intrinsic strain. 本実施形態において部材に設定する測定点の位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the position of the measurement point set to a member in this embodiment. 加工ひずみを考慮せずに求めた残留応力を示すグラフである。It is a graph which shows the residual stress calculated | required without considering process distortion. 残留応力のうち加工ひずみの寄与分の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size for the contribution of a process distortion among residual stresses. 余盛りの除去に伴う解放ひずみの大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the release distortion accompanying the removal of surplus. 加工ひずみが及ぼす残留ひずみの変化量の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the variation | change_quantity of the residual strain which a process distortion exerts. 加工ひずみが発生した場合の残留応力の値を示すグラフである。It is a graph which shows the value of the residual stress when processing distortion generate | occur | produces. 本実施形態における残留応力推定システムの機能構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the function structure of the residual stress estimation system in this embodiment. 本実施形態におけるひずみ推定システムの機能構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the function structure of the distortion estimation system in this embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下では、行列を”[”と”]”とで括って表記し、ベクトルや行列の1行分または1列分を”{”と”}”とで括って表記する。
図1は、本発明の一実施形態における残留応力推定方法を行う処理の手順を示すフローチャートである。同図の処理を人が行うようにしてもよいし、後述する残留応力推定システムが自動的に、あるいは半自動的に同図の処理を行うようにしてもよい。ここでは、人(作業者)が、コンピュータやひずみ測定装置を用いて同図の処理を行う場合を例に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the following description, a matrix is expressed by enclosing it with “[” and “]”, and a vector or matrix for one row or one column is expressed with “{” and “}”.
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure for performing a residual stress estimation method according to an embodiment of the present invention. The process shown in the figure may be performed by a person, or the residual stress estimation system described later may perform the process shown in the figure automatically or semi-automatically. Here, a case where a person (operator) performs the processing of the same figure using a computer or a strain measuring device will be described as an example.

図1の処理において、作業者は、まず、残留応力推定対象物(残留応力を推定する対象となっている物)における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する(ステップS101)。ステップS101は、関係取得ステップの一例に該当する。
ここでいう残留ひずみに係る物理量とは、残留ひずみに関する現象を示す物理量である。残留ひずみに係る物理量の例として、残留ひずみ、残留応力、または、これらの組み合わせを挙げることができるが、これに限らない。残留応力は、残留ひずみに起因して残留応力推定対象物に生じる応力であり、残留ひずみに係る物理量の一例に該当する。
以下では、ステップS101で固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する場合を例に説明する。
In the process of FIG. 1, the worker first acquires the relationship between the inherent strain and the physical quantity related to the residual strain in the residual stress estimation object (the object for which the residual stress is estimated) (step S101). . Step S101 corresponds to an example of a relationship acquisition step.
The physical quantity related to the residual strain here is a physical quantity indicating a phenomenon related to the residual strain. Examples of physical quantities related to residual strain include, but are not limited to, residual strain, residual stress, or a combination thereof. The residual stress is a stress generated in the residual stress estimation object due to the residual strain, and corresponds to an example of a physical quantity related to the residual strain.
Hereinafter, a case where the relationship between the inherent strain and the residual strain is acquired in step S101 will be described as an example.

ステップS101において、より具体的には、作業者は、残留応力推定対象物における固有ひずみの複数通りの設定の各々について、設定された固有ひずみを初期ひずみとして有限要素法(Finite Element Method;FEM)を用いて得られる弾性ひずみを求める。そして、作業者は、設定された固有ひずみと、得られた弾性ひずみとの関係を、固有ひずみと残留ひずみとの関係として取得する。   More specifically, in step S101, the operator uses the set inherent strain as an initial strain for each of a plurality of settings of the inherent strain in the residual stress estimation object, and uses a finite element method (FEM). The elastic strain obtained using is obtained. Then, the operator acquires the relationship between the set inherent strain and the obtained elastic strain as the relationship between the inherent strain and the residual strain.

このステップS101で求める固有ひずみと残留ひずみとの関係についてさらに説明する。まず、加工ひずみの影響を考慮しない場合について説明し、次に、加工ひずみの影響を考慮する場合について説明する。
一般に、弾性ひずみ{εe}は、弾性応答マトリクス[Re]と、固有ひずみベクトル{εe }とを用いて式(1)のように示される。
The relationship between the inherent strain and residual strain obtained in step S101 will be further described. First, the case where the influence of the processing strain is not considered will be described, and then the case where the influence of the processing strain is considered will be described.
In general, the elastic strain {ε e } is expressed as in Equation (1) using an elastic response matrix [R e ] and an inherent strain vector {ε e * }.

Figure 2014215290
Figure 2014215290

この弾性応答マトリクス[Re]のi番目の列は、固有ひずみベクトル{εe }のi番目の成分を1とし、他の成分を全て0とした、式(2)に示す単位固有ひずみに基づいて求めることができる。 The i-th column of this elastic response matrix [R e ] has a unit inherent strain shown in Formula (2) in which the i-th component of the inherent strain vector {ε e * } is 1 and all other components are 0. Can be determined based on

Figure 2014215290
Figure 2014215290

但し、「」は、ベクトルまたは行列の転置を示す。
具体的には、式(2)に示す単位固有ひずみを初期ひずみとして有限要素モデルに与え、当該初期ひずみに基づく弾性ひずみベクトルを求める。様々な単位固有ひずみについて弾性ひずみベクトルを求めることで、固有ひずみと弾性ひずみベクトルとの関係である弾性応答マトリクス[Re]を求めることができる。
Here, “ T ” indicates transposition of a vector or a matrix.
Specifically, the unit inherent strain shown in Expression (2) is given to the finite element model as an initial strain, and an elastic strain vector based on the initial strain is obtained. By obtaining elastic strain vectors for various unit intrinsic strains, an elastic response matrix [R e ] that is a relationship between the intrinsic strain and the elastic strain vector can be obtained.

式(1)より、応力推定対象物を加工する前の弾性ひずみ{εeb}は、加工前の弾性応答マトリクス[R]と、加工前の固有ひずみベクトル{ε }とを用いて式(3)のように示すことができる。 From equation (1), the elastic strain {ε eb } before processing the stress estimation object is obtained using the elastic response matrix [R b ] before processing and the inherent strain vector {ε * b } before processing. It can be shown as equation (3).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

また、式(1)より、応力推定対象物に対して加工を行った後の弾性ひずみ{εea}は、加工後の弾性応答マトリクス[R]と、加工後の固有ひずみベクトル{ε }とを用いて式(4)のように示すことができる。 Also, from the equation (1), the elastic strain {ε ea } after processing the stress estimation object is obtained by processing the elastic response matrix [R a ] after processing and the inherent strain vector {ε * after processing . a } and can be expressed as in equation (4).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

ここで行う加工は、応力推定対象物の材料特性を変化させる様々な加工とすることができる。例えば、応力推定対象物を切断する、あるいは、応力推定対象物が溶接部材である場合に、余盛り(Bead)を除去するなど、応力推定対象物の幾何学形状を変化させるようにしてもよい。あるいは、応力推定対象物を加熱してヤング率を変化させるようにしてもよい。   The processing performed here can be various processing that changes the material characteristics of the stress estimation object. For example, the geometric shape of the stress estimation object may be changed, for example, by cutting the stress estimation object or removing a bead when the stress estimation object is a welding member. . Alternatively, the Young's modulus may be changed by heating the stress estimation object.

ここで、加工の前後において固有ひずみは不変であると条件のもとに、{ε }={ε }={ε}とする。かかる条件のもとでは、加工の際に生じる解放ひずみベクトル{Δε}は、加工前後における弾性ひずみの差{εea}−{εeb}として式(5)のように示される。 Here, {ε * b } = {ε * a } = {ε * } under the condition that the inherent strain is unchanged before and after processing. Under such conditions, the release strain vector {Δε e } generated during the processing is expressed as an equation (5) as an elastic strain difference {ε ea } − {ε eb } before and after the processing.

Figure 2014215290
Figure 2014215290

但し、[R](=[R]−[R])は、解放ひずみと固有ひずみとを関係付ける弾性応答マトリクスである。
ひずみゲージを用いて解放ひずみを測定する際に生じる測定誤差を{Δεerr}とすると、測定解放ひずみベクトル{Δεem}は式(6)のように示される。
However, [R] (= [R a ] − [R b ]) is an elastic response matrix that relates the release strain and the intrinsic strain.
If the measurement error that occurs when measuring the release strain using a strain gauge is {Δε err }, the measurement release strain vector {Δε em } is expressed as in equation (6).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

ここで、測定解放ひずみベクトルとは、解放ひずみの測定値を示すベクトルである。
最小二乗法を用いて、固有ひずみの推定値の最確値{εest }は式(7)のように示される。
Here, the measured release strain vector is a vector indicating a measurement value of the release strain.
Using the least square method, the most probable value {ε est * } of the estimated value of the inherent strain is expressed as shown in Equation (7).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

ただし、[R]は、弾性応答マトリクス[R]のムーア・ペンローズ一般化逆行列であり、式(8)のように示される。 However, [R] + is a Moore-Penrose generalized inverse matrix of the elastic response matrix [R], and is expressed as in Equation (8).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

式(7)では、加工の前後において固有ひずみは不変であるとの条件のもとに導出されている。
一方、加工時に新たな固有ひずみ(以下、「加工ひずみ」と称する){ε }が生じる場合、式(4)は式(9)のようになる。
In the equation (7), the inherent strain is derived under the condition that the inherent strain is unchanged before and after the machining.
On the other hand, when a new inherent strain (hereinafter referred to as “processing strain”) {ε p * } is generated during processing, Equation (4) becomes Equation (9).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

また、測定解放ひずみベクトル{Δεem}は、加工ひずみの影響[R]{ε }を式(6)の右辺に加えて、式(10)のように示される。 Further, the measured release strain vector {Δε em } is expressed as in Equation (10) by adding the influence [R a ] {ε p * } of processing strain to the right side of Equation (6).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

このため、加工ひずみ{ε }が比較的大きく生じてしまう場合、式(7)を用いたのでは、解放ひずみを精度よく測定できたとしても原理的に正しい解を導くことができない。そこで、加工ひずみ{ε }を評価できるように、式(3)および式(4)を変形する。まず、加工ひずみ{ε }の項を式(3)に加えて式(11)を得る。 For this reason, when the processing strain {ε p * } is relatively large, using Equation (7) cannot lead to a correct solution in principle even if the release strain can be measured with high accuracy. Therefore, Equation (3) and Equation (4) are modified so that the processing strain {ε p * } can be evaluated. First, the term of processing strain {ε p * } is added to equation (3) to obtain equation (11).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

また、加工ひずみ{ε }の項を式(4)に加えて式(12)を得る。 Further, the term of processing strain {ε p * } is added to the equation (4) to obtain the equation (12).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

加工後の固有ひずみ{ε }とは別に加工ひずみ{ε }を評価することで、初期固有ひずみを{ε }={ε }={ε}とすることができる。従って、式(11)および式(12)を纏めて式(13)を得られる。 By evaluating the processing strain {ε p * } separately from the processed inherent strain {ε * a }, the initial intrinsic strain can be set to {ε b * } = {ε * a } = {ε * }. it can. Therefore, Expression (13) can be obtained by combining Expression (11) and Expression (12).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

ただし、弾性応答マトリクス[Rab]は、式(14)のように示される。 However, the elastic response matrix [R ab ] is expressed as in Expression (14).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

ステップS101では、作業者は、この弾性応答マトリクス[Rab]を求める。具体的には、まず、弾性応力マトリクス[R]、[R]の各々を、式(1)および式(2)を参照して説明したように単位固有ひずみを初期ひずみとして有限要素モデルに与えることで求め、式(14)に基づいて弾性応答マトリクス[Rab]を求める。
さらには、作業者は、式(7)および(8)を参照して説明したのと同様、弾性応答マトリクス[Rab]のムーア・ペンローズ一般化逆行列[Rabを求める。
In step S101, the worker obtains this elastic response matrix [R ab ]. Specifically, first, as described with reference to the equations (1) and (2), each of the elastic stress matrices [R a ] and [R b ] is converted into a finite element model with the unit inherent strain as an initial strain. The elastic response matrix [R ab ] is obtained based on the equation (14).
Further, the operator obtains the Moore-Penrose generalized inverse matrix [R ab ] + of the elastic response matrix [R ab ] as described with reference to the equations (7) and (8).

残留応力推定対象の表面であれば、例えばX線回析により、加工前と加工後との各々について残留ひずみを非破壊に測定することができる。そして、加工前に存在していた初期の固有ひずみと加工により生じる固有ひずみとの推定値{εest εp_est }は、測定誤差を考慮した測定残留ひずみ{εebm εp_eam から、式(15)に基づいて求めることができる。 If the surface is a target of residual stress estimation, residual strain can be measured nondestructively for each of before and after processing, for example, by X-ray diffraction. The estimated value {ε est * ε p_est * } of the initial inherent strain that existed before the processing and the inherent strain generated by the processing is the measured residual strain {ε ebm * ε p_eam * } T taking into account the measurement error. From this, it can be obtained based on equation (15).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

加工ひずみの推定値{εp_est }を取得することで、残留応力を推定する際に、推定精度に悪影響を及ぼす要因から加工ひずみを除外することができる。これにより、推定精度に悪影響を及ぼすのは残留ひずみの測定誤差のみとなり、残留応力を精度よく推定することができる。 By obtaining the estimated value {ε p_est * } of the processing strain, the processing strain can be excluded from factors that adversely affect the estimation accuracy when the residual stress is estimated. Thereby, only the measurement error of the residual strain has an adverse effect on the estimation accuracy, and the residual stress can be estimated with high accuracy.

ステップS101の後、作業者は、残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみ{εebm}を測定する(ステップS102)。
ここでの残留ひずみの測定方法は、残留応力測定対象物の所定箇所について、(残留ひずみの変化量ではなく)残留ひずみ自体を測定可能な方法であればよい。例えば、X線回析により、残留応力測定対象物の表面に設定された測定位置における残留ひずみを測定するようにしてもよい。あるいは、残留応力測定対象物が磁性体であって特性が既知の場合、磁歪法を用いて残留ひずみを測定するようにしてもよい。
After step S101, the operator measures the residual strain {ε ebm } before processing the residual stress estimation object (step S102).
The method for measuring the residual strain here may be any method that can measure the residual strain itself (not the amount of change in the residual strain) at a predetermined location of the residual stress measurement object. For example, the residual strain at the measurement position set on the surface of the residual stress measurement object may be measured by X-ray diffraction. Alternatively, when the residual stress measurement object is a magnetic material and the characteristics are known, the residual strain may be measured using a magnetostriction method.

なお、ステップS102で測定する物理量は、残留ひずみに係る物理量であればよく、残留ひずみに限らない。例えば、磁歪法における電流値から残留ひずみ、残留応力のいずれも算出可能である。そこで、ステップS101において、固有ひずみと残留応力との関係を取得しておき、ステップS102において、磁歪法における電流値から残留応力を算出することで、残留応力を測定するようにしてもよい。   Note that the physical quantity measured in step S102 may be a physical quantity related to the residual strain, and is not limited to the residual strain. For example, both residual strain and residual stress can be calculated from the current value in the magnetostriction method. Therefore, the relationship between the inherent strain and the residual stress may be acquired in step S101, and the residual stress may be measured by calculating the residual stress from the current value in the magnetostriction method in step S102.

ステップS102の後、作業者は、残留応力推定対象物の加工を行う(ステップS103)。
上記と同様に、ステップS103で行う加工は、応力推定対象物の材料特性を変化させる様々な加工とすることができる。例えば、応力推定対象物を切断する、あるいは、応力推定対象物が溶接部材である場合に余盛りを除去するなど、応力推定対象物の幾何学形状を変化させるようにしてもよい。あるいは、応力推定対象物を加熱してヤング率を変化させるようにしてもよい。
After step S102, the operator processes the residual stress estimation object (step S103).
Similarly to the above, the process performed in step S103 can be various processes that change the material characteristics of the stress estimation object. For example, the geometric shape of the stress estimation object may be changed, for example, by cutting the stress estimation object or removing a surplus when the stress estimation object is a welding member. Alternatively, the Young's modulus may be changed by heating the stress estimation object.

そして、作業者は、残留応力推定対象物を加工した後の残留ひずみ{εeam}を測定する(ステップS104)。
ステップS102の場合と同様、ステップS104での残留ひずみの測定方法は、残留応力測定対象物の所定箇所について残留ひずみ自体を測定可能な方法であればよく、X線回析による方法や磁歪法を用いる方法など、様々な方法を用いることができる。
ステップS102およびステップS104は、測定ステップの一例に該当する。
Then, the operator measures the remaining after processing the residual stress estimation object strain {epsilon eam} (step S104).
As in the case of step S102, the method for measuring the residual strain in step S104 may be any method that can measure the residual strain itself at a predetermined location of the residual stress measurement object. A method by X-ray diffraction or a magnetostriction method may be used. Various methods such as a method to be used can be used.
Steps S102 and S104 correspond to an example of a measurement step.

ステップS104の後、作業者は、ステップS101にて得られた固有ひずみと残留ひずみとの関係、および、ステップS102やステップS104にて得られた残留ひずみに基づいて、残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工ひずみの推定値を求める(ステップS105)。ステップS105は、固有ひずみ推定ステップの一例に該当する。
具体的には、作業者は、ステップS101で導いておいた弾性応答マトリクス[Rab](または一般化逆行列[Rab)と、ステップS102で得られた加工前の残留ひずみ測定値{εebm}と、ステップS104で得られた加工後の残留ひずみ測定値{εeam}とを式(15)に適用して、残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値{εest }と、加工ひずみの推定値{εp_est }とを算出する。
ステップS105における処理は、所定の位置における残留ひずみの測定値から、任意の位置における固有ひずみを求める逆問題解析に該当する。
After step S104, the operator uses the relationship between the inherent strain obtained in step S101 and the residual strain, and the residual strain obtained in step S102 or step S104. An estimated value of strain and an estimated value of machining strain are obtained (step S105). Step S105 corresponds to an example of an intrinsic strain estimation step.
More specifically, the operator uses the elastic response matrix [R ab ] (or generalized inverse matrix [R ab ] + ) derived in step S101 and the residual strain measurement value before processing obtained in step S102. {Ε ebm } and the residual strain measurement value {ε ea } after processing obtained in step S104 are applied to the equation (15) to estimate the intrinsic strain {ε est * } in the residual stress estimation object. And an estimated value {ε p_est * } of the processing strain.
The processing in step S105 corresponds to an inverse problem analysis for obtaining the inherent strain at an arbitrary position from the measured value of the residual strain at a predetermined position.

そして、作業者は、ステップS105にて得られた、固有ひずみの推定値{εest }、および、加工ひずみの推定値{εp_est }に基づいて、残留応力推定対象物における残留応力を推定する(ステップS106)。ステップS106は、残留応力推定ステップの一例に該当する。
具体的には、作業者は、固有ひずみの推定値{εest }、および、加工ひずみの推定値{εp_est }を初期ひずみとして有限要素モデルに与えて残留応力推定対象物における残留応力を算出する順問題解析を行うことで、残留応力の推定を行う。
ステップS106の後、図1の処理を終了する。
Then, based on the estimated value {ε est * } of the inherent strain and the estimated value {ε p_est * } of the processing strain obtained in step S105, the worker calculates the residual stress in the residual stress estimation object. Estimate (step S106). Step S106 corresponds to an example of a residual stress estimation step.
Specifically, the operator gives the estimated value {ε est * } of the inherent strain and the estimated value {ε p_est * } of the processing strain to the finite element model as the initial strain, and the residual stress in the residual stress estimation object. Residual stress is estimated by performing forward problem analysis to calculate.
After step S106, the process of FIG.

なお、ステップS105の計算において、残留ひずみに係る物理量を複数用いるようにしてもよい。例えば、X線回析または磁歪法から、残留ひずみと残留応力との両方を算出するようにしてもよい。このように、残留ひずみに係る物理量を複数用いることで、逆問題解析を行う際のデータ数が増え、解が安定することが期待される。   In the calculation in step S105, a plurality of physical quantities related to residual strain may be used. For example, both residual strain and residual stress may be calculated from X-ray diffraction or magnetostriction. As described above, by using a plurality of physical quantities related to the residual strain, it is expected that the number of data when performing inverse problem analysis is increased and the solution is stabilized.

次に、シミュレーションによる残留応力推定方法の実行例について説明する。本願発明者は、本発明における残留応力推定方法を数値シミュレーションにて実行して有効性を確認した。当該シミュレーションでは、溶接平板を有限要素モデルにて模擬し、加工として余盛りの除去を行う場合について残留応力の推定を行った。   Next, an execution example of the residual stress estimation method by simulation will be described. The inventor of the present application has confirmed the effectiveness by executing the residual stress estimation method of the present invention by numerical simulation. In the simulation, the welded flat plate was simulated by a finite element model, and the residual stress was estimated for the case where the surplus was removed as processing.

具体的には、以下の手順でシミュレーションを行った。
(1)モデルに対して、ある固有ひずみ分布を正解として設定(仮定)し、正解の固有ひずみ分布から正解の残留応力分布を算出する。
(2)固有ひずみの正解から測定位置における残留ひずみを求め、測定誤差を加算して残留ひずみの測定値を模擬する。
(3)(2)で得られた残留ひずみの測定値から逆問題解析により固有ひずみの推定値を求め、さらに順問題解析により残留応力の推定値を得る。
Specifically, the simulation was performed according to the following procedure.
(1) A certain inherent strain distribution is set (assumed) as a correct answer for the model, and a correct residual stress distribution is calculated from the correct intrinsic strain distribution.
(2) The residual strain at the measurement position is obtained from the correct answer of the inherent strain, and the measurement error is added to simulate the measured value of the residual strain.
(3) From the residual strain measurement values obtained in (2), an estimated value of intrinsic strain is obtained by inverse problem analysis, and further, an estimated value of residual stress is obtained by forward problem analysis.

図2は、解析対象とする溶接平板の形状を示す概略外観図である。同図に示す溶接平板は、同形のステンレス鋼2枚を溶接して構成され、周囲に拘束のない突合せ溶接平板となっている。同図に示すx軸方向に溶接線があり、部分P11が余盛りの部分となっている。この溶接平板が溶接線について線対称であると想定して、2分の1モデル(y≧0の部分)を用いて解析を行った。
以下では、同図に示すx軸方向をステンレス板の板幅方向、y軸方向を長さ方向、z軸方向を板厚方向とする。
FIG. 2 is a schematic external view showing the shape of a welded flat plate to be analyzed. The welded flat plate shown in the figure is formed by welding two identically shaped stainless steels, and is a butt welded flat plate with no constraint on the periphery. There is a weld line in the x-axis direction shown in the figure, and the portion P11 is an extra portion. Assuming that this welded plate is line-symmetric with respect to the weld line, an analysis was performed using a half model (portion y ≧ 0).
In the following, the x-axis direction shown in the figure is the plate width direction of the stainless steel plate, the y-axis direction is the length direction, and the z-axis direction is the plate thickness direction.

図3は、モデル(有限要素モデル)に設定した部材(溶接部分を有するステンレス鋼板)の形状を示す概略外形図である。上記のように、図3に示す部材のモデルは、図2に示す溶接平板の2分の1モデル(y≧0の部分)となっている。図3に示す部材の、同図に向かって左側の端部が溶接線となっており、余盛りの部分P11が示されている。
また、図3に示す部材の大きさは、板幅(溶接線の長さ)60ミリメートル(mm)、長さ240ミリメートル、板厚10ミリメートルであり、余盛りの片幅が8ミリメートル、余盛りの高さが0.3ミリメートルである。また、ステンレス鋼のヤング率E=2.0×10^5(10の5乗)メガパスカル(MPa)とし、ポアソン比v=0.265とした。
また、モデルの総節点数を3349とし、総要素数を2544とした。
FIG. 3 is a schematic outline view showing the shape of a member (stainless steel plate having a welded portion) set as a model (finite element model). As described above, the model of the member shown in FIG. 3 is a half model (portion y ≧ 0) of the welded plate shown in FIG. The left end of the member shown in FIG. 3 is a weld line, and an extra portion P11 is shown.
Further, the size of the member shown in FIG. 3 is a plate width (weld line length) of 60 millimeters (mm), a length of 240 millimeters, a plate thickness of 10 millimeters, and a surplus piece width of 8 millimeters. Is 0.3 mm in height. The Young's modulus of stainless steel was E = 2.0 × 10 ^ 5 (10 5) megapascal (MPa), and the Poisson's ratio was v = 0.265.
The total number of nodes of the model was 3349, and the total number of elements was 2544.

図4は、余盛り除去前の部材の形状を示す説明図である。同図に示す余盛り除去前の状態では、モデルに設定されている部材は、図3と同様に余盛りの部分P11を有している。   FIG. 4 is an explanatory view showing the shape of the member before the removal of the surplus. In the state before the removal of surplus shown in the figure, the member set in the model has a surplus portion P11 as in FIG.

図5は、余盛り除去後の部材の形状を示す説明図である。同図に示す余盛り除去後の状態では、モデルに設定されている部材の、余盛りの部分(図4のP11)が無くなっている。また、余盛りを除去する際、領域A21に加工ひずみが加えられている。   FIG. 5 is an explanatory view showing the shape of the member after removing the excess. In the state after the removal of the surplus shown in the figure, the surplus portion (P11 in FIG. 4) of the member set in the model is lost. In addition, when removing the surplus, a processing strain is applied to the region A21.

図6は、モデルに想定した固有ひずみを示すグラフである。同図の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、ひずみを示す。線L11、L12、L13は、それぞれ、固有ひずみのx方向成分、y方向成分、z方向成分を示す。本シミュレーションでは、上記の非特許文献2において溶接平板に仮定されている固有ひずみを用いている。
なお、以下では、モデルに想定した固有ひずみを「正解固有ひずみ」と称する。
また、以下で残留応力分布を示す場合、測定位置の設定されていない底面側(z=0ミリメートル)の溶接線の中心(x=30ミリメートル)において、y方向への残留応力の分布を示す。
FIG. 6 is a graph showing the inherent strain assumed in the model. The horizontal axis in the figure indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the strain. Lines L11, L12, and L13 indicate the x-direction component, the y-direction component, and the z-direction component of the inherent strain, respectively. In this simulation, the inherent strain assumed for the welded flat plate in Non-Patent Document 2 is used.
Hereinafter, the inherent strain assumed in the model is referred to as “correct natural strain”.
In the following, when the residual stress distribution is shown, the residual stress distribution in the y direction is shown at the center (x = 30 mm) of the weld line on the bottom side (z = 0 mm) where the measurement position is not set.

図7は、正解固有ひずみから得られた残留応力分布を示すグラフである。同図の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、応力を示す。線L21、L22、L23は、それぞれ、残留応力のx方向成分、y方向成分、z方向成分を示す。
具体的には、正解固有ひずみを初期ひずみとして、図3に示す有限要素モデルに与えて残留応力を算出した。
なお、以下では、正解固有ひずみから得られた残留応力を「正解残留応力」と称する。
FIG. 7 is a graph showing the residual stress distribution obtained from the correct intrinsic strain. The horizontal axis in the figure indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the stress. Lines L21, L22, and L23 indicate the x-direction component, the y-direction component, and the z-direction component of the residual stress, respectively.
Specifically, the residual stress was calculated by giving the correct intrinsic strain as the initial strain to the finite element model shown in FIG.
Hereinafter, the residual stress obtained from the correct intrinsic strain is referred to as “correct residual stress”.

図8は、部材に設定する測定点の位置を示す説明図である。
同図に示すように、部材の板幅方向には、x=3.75ミリメートル、11.25ミリメートル、18.75ミリメートル、・・・、56.25ミリメートルと7.5ミリメートル間隔で8列の測定点を設定する。また、長さ方向には、y=10ミリメートル、12ミリメートル、14ミリメートと2ミリメートル間隔で3列の測定点を設定する。これにより、部材の表面に8×3=24箇所の測定点を設定する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the positions of the measurement points set on the member.
As shown in the figure, in the plate width direction of the member, x = 3.75 millimeters, 11.25 millimeters, 18.75 millimeters,..., 56.25 millimeters and 8 rows at 7.5 millimeter intervals. Set the measurement point. In the length direction, three measurement points are set at intervals of 2 millimeters, such as y = 10 millimeters, 12 millimeters, and 14 millimeters. Thus, 8 × 3 = 24 measurement points are set on the surface of the member.

これらの測定点についてX線回析による残留ひずみの測定を模擬して、余盛り除去前、除去後の各々について残留ひずみを算出する。具体的には、正解固有ひずみから有限要素法を用いた弾性計算によって、各測定位置における残留ひずみ分布を求め、測定誤差を加算して、測定ひずみ情報(残留ひずみの測定値)として算出する。測定誤差については、平均0、標準偏差500マイクロストレイン(μ strain)の正規分布に従う乱数値を測定誤差として用いる。   Residual strains are calculated for each of these measurement points before and after removal of surplus by simulating the measurement of residual strain by X-ray diffraction. Specifically, the residual strain distribution at each measurement position is obtained from the correct intrinsic strain by the elastic calculation using the finite element method, the measurement error is added, and the measurement strain information (measurement value of the residual strain) is calculated. For the measurement error, a random value according to a normal distribution with an average of 0 and a standard deviation of 500 microstrain (μ strain) is used as the measurement error.

残留ひずみの測定値から固有ひずみの推定値を求める際、部材の一部における残留ひずみの測定値から部材全体の固有ひずみ分布を適切に求めることができるように、逆問題解析において特異点分析による解の適正化手法や、人工ノイズによる解の安定化手法を適用した。また、次に説明するように、固有ひずみを関数近似することで未知数を削減した。
そして、得られた残留応力推定値と正解の残留応力とを比較することで、推定精度の評価を行った。
When obtaining the estimated value of the inherent strain from the measured value of the residual strain, the singular point analysis is used in the inverse problem analysis so that the inherent strain distribution of the entire member can be appropriately obtained from the measured value of the residual strain at a part of the member. A solution optimization method and a solution stabilization method using artificial noise were applied. Moreover, as will be described below, the unknowns were reduced by approximating the inherent strain as a function.
Then, the estimated accuracy was evaluated by comparing the obtained residual stress estimated value with the correct residual stress.

ここで、固有ひずみの関数近似による未知数の削減について説明する。
節点毎に固有ひずみの3方向の成分を求めると、求める未知数の個数は全節点数の3倍となる。すると、未知数の個数が膨大となり適切な解を得ることが困難になる。
そこで、溶接固有ひずみ(溶接にて生じる固有ひずみ)については、式(16)に示すようにロジスティック関数の線形結合により固有ひずみの解空間を適切に限定し、未知数の削減を行う。
Here, reduction of unknowns by function approximation of intrinsic strain will be described.
When the three-direction components of the inherent strain are obtained for each node, the number of unknowns to be obtained is three times the total number of nodes. Then, the number of unknowns becomes enormous and it becomes difficult to obtain an appropriate solution.
Therefore, with respect to welding inherent strain (inherent strain generated by welding), as shown in Equation (16), the solution space of the inherent strain is appropriately limited by linear combination of logistic functions, and the unknowns are reduced.

Figure 2014215290
Figure 2014215290

ここで、添え字sは、板幅方向(溶接線方向、x方向)、長さ方向(y方向)、板厚方向(z方向)を示す。また、{asi}は未知係数ベクトルである。また、pとqとは、固有ひずみの存在領域が高々40ミリメートル程度であることを考慮して、z≦40ミリメートルの範囲で式(16)の右辺の4個の基本項がほぼ等間隔に分布するように定めた定数である。具体的には、p、q〜qの値は、式(17)のように設定した。 Here, the subscript s indicates a plate width direction (weld line direction, x direction), a length direction (y direction), and a plate thickness direction (z direction). {A si } is an unknown coefficient vector. In addition, p and q i are set so that the four basic terms on the right side of the equation (16) are substantially equally spaced in the range of z ≦ 40 mm, considering that the existence region of the inherent strain is about 40 mm at most. It is a constant determined so as to be distributed. Specifically, the values of p and q 1 to q 4 were set as in Expression (17).

Figure 2014215290
Figure 2014215290

さらに、薄肉溶接平板を想定して、固有ひずみは厚さ方向に均一に分布し、溶接線方向にも一定であると仮定している。
このように、x、y、zの3方向の各々について固有ひずみを4つのロジスティック関数で近似することで、未知数の個数は12個になる。なお、固有ひずみが厚さ方向に一定であっても、残留応力は厚さ方向に分布し得る。
Furthermore, assuming a thin welded plate, the inherent strain is assumed to be uniformly distributed in the thickness direction and constant in the weld line direction.
Thus, the number of unknowns becomes 12 by approximating the inherent strain with four logistic functions in each of the three directions of x, y, and z. Even if the inherent strain is constant in the thickness direction, the residual stress can be distributed in the thickness direction.

一方、余盛りを除去する加工により付加される加工ひずみは、図5に示したように、余盛りを除去した領域A21の表面に、溶接線方向に一定に加わるものとした。具体的には、部材の表面(z=10ミリメートル)におけるy=0、2、4、6、8ミリメートルの5点について、それぞれ3方向(x、y、z)成分の固有ひずみが加わることになり、加工ひずみの未知数の個数は15個になる。
未知数の個数を有効に削除することで、ステップS105において逆問題解析を行う負荷を軽減し、また、解析結果の精度を向上させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the processing strain applied by the processing for removing the surplus is constant on the surface of the region A21 from which the surplus has been removed. Specifically, the intrinsic strain of the three-direction (x, y, z) component is applied to each of five points of y = 0, 2, 4, 6, 8 millimeters on the surface of the member (z = 10 millimeters). Thus, the number of unknown processing strains is 15.
By effectively deleting the number of unknowns, it is possible to reduce the load of performing the inverse problem analysis in step S105 and improve the accuracy of the analysis results.

余盛りの除去に際して、−500マイクロストレインのx方向成分の固有ひずみが、余盛り除去後の加工部表面(図5の領域A21)に一様に生じたと仮定して推定精度の評価を行い、加工ひずみを考慮していない場合との比較を行った。   At the time of removal of the surplus, the estimation accuracy is evaluated on the assumption that the inherent strain of the x direction component of −500 microstrain is uniformly generated on the surface of the processed part after removal of the surplus (region A21 in FIG. 5). Comparison was made with the case where processing strain was not taken into consideration.

図9は、加工ひずみを考慮せずに求めた残留応力を示すグラフである。ここでは、上記の式(7)に示すように、加工前後における残留ひずみの変化量に基づいて逆問題解析を行って固有ひずみを算出し、固有ひずみから順問題解析を行って残留応力を求める。
図9の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、応力を示す。線L31は、正解残留応力の値を示す。線L32は、加工ひずみが発生しない場合の、残留応力の推定値を示す。線L33は、加工ひずみが発生した場合の、残留応力の推定値を示す。なお、線L32では、残留ひずみの測定誤差を加味して残留応力を求めている。一方、線L33では、残留ひずみの測定誤差を加味せずに(すなわち、測定誤差が無いものとして)残留応力を求めている。
FIG. 9 is a graph showing the residual stress obtained without considering the processing strain. Here, as shown in the above equation (7), the inverse strain analysis is performed based on the amount of change in the residual strain before and after the machining to calculate the inherent strain, and the forward stress analysis is performed from the inherent strain to obtain the residual stress. .
The horizontal axis in FIG. 9 indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the stress. A line L31 indicates the value of the correct residual stress. A line L32 indicates an estimated value of the residual stress when no processing strain occurs. A line L33 indicates an estimated value of the residual stress when a processing strain occurs. Note that, in the line L32, the residual stress is obtained in consideration of the measurement error of the residual strain. On the other hand, in the line L33, the residual stress is obtained without taking into account the measurement error of the residual strain (that is, assuming that there is no measurement error).

加工ひずみが発生しない場合、線L32と線L31との差が小さいように、測定誤差があっても比較的良好な推定精度を得られている。
一方、加工ひずみが発生する場合、線L33が線L31と大きく異なるように、測定誤差が無くても高精度な解を得ることは難しい。
When processing distortion does not occur, relatively good estimation accuracy can be obtained even if there is a measurement error so that the difference between the line L32 and the line L31 is small.
On the other hand, when machining distortion occurs, it is difficult to obtain a highly accurate solution even if there is no measurement error so that the line L33 is greatly different from the line L31.

図10は、残留応力のうち加工ひずみの寄与分の大きさを示すグラフである。同図の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、応力を示す。線L41、L42、L43は、それぞれ、残留応力のx方向成分、y方向成分、z方向成分のうち加工ひずみの寄与分の大きさを示す。   FIG. 10 is a graph showing the magnitude of the contribution of processing strain in the residual stress. The horizontal axis in the figure indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the stress. Lines L41, L42, and L43 indicate the magnitudes of contributions of machining strain among the x-direction component, the y-direction component, and the z-direction component of the residual stress, respectively.

仮定した加工ひずみの値は、溶接固有ひずみよりも比較的小さく、残留応力に直接寄与する量は、図10に示すように数メカパスカル程度に過ぎない。
また、余盛りの除去に伴う解放ひずみは、例えば部材の上面中央部(x=30ミリメートル、z=10ミリメートル)において図11のようになる。
The assumed processing strain value is relatively smaller than the welding inherent strain, and the amount that directly contributes to the residual stress is only about a few mechanical pascals as shown in FIG.
Further, the release strain associated with the removal of surplus is, for example, as shown in FIG. 11 at the center of the upper surface of the member (x = 30 millimeters, z = 10 millimeters).

図11は、余盛りの除去に伴う解放ひずみの大きさを示すグラフである。同図の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、ひずみを示す。線L51、L52は、それぞれ、余盛りの除去に伴う解放ひずみのx方向成分、y方向成分の大きさを示す。図11に示すように、余盛りの除去に伴う解放ひずみは、およそ±20マイクロストレインの範囲にある。
一方、余盛りの除去に伴う加工ひずみが及ぼすひずみの変化量は、例えば部材の上面中央部(x=30ミリメートル、z=10ミリメートル)において図12のようになる。
FIG. 11 is a graph showing the magnitude of the release strain associated with the removal of surplus. The horizontal axis in the figure indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the strain. Lines L51 and L52 indicate the magnitudes of the x-direction component and the y-direction component, respectively, of the release strain associated with the removal of surplus. As shown in FIG. 11, the release strain accompanying the removal of the excess is in the range of approximately ± 20 microstrain.
On the other hand, the amount of change in strain exerted by processing strain accompanying removal of surplus is, for example, as shown in FIG. 12 at the center of the upper surface of the member (x = 30 mm, z = 10 mm).

図12は、加工ひずみが及ぼす残留ひずみの変化量の大きさを示すグラフである。同図の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、ひずみを示す。線L61、L62は、それぞれ、残留ひずみが及ぼす残留ひずみの変化量のx方向成分、y方向成分の大きさを示す。図12に示すように、加工ひずみが及ぼすひずみの変化量は比較的大きい値となる。このため、加工ひずみの影響を考慮せずに残留応力を推定すると、推定精度の大幅な低下を招くおそれがある。
一方、加工ひずみを考慮する本発明の方法を用いれば、推定精度を大幅に向上させ得る。
FIG. 12 is a graph showing the magnitude of the amount of change in residual strain exerted by processing strain. The horizontal axis in the figure indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the strain. Lines L61 and L62 respectively indicate the magnitudes of the x-direction component and the y-direction component of the amount of change in residual strain exerted by the residual strain. As shown in FIG. 12, the amount of change in strain exerted by machining strain is a relatively large value. For this reason, if the residual stress is estimated without considering the influence of the processing strain, the estimation accuracy may be significantly reduced.
On the other hand, if the method of the present invention considering the processing strain is used, the estimation accuracy can be greatly improved.

図13は、加工ひずみが発生した場合の残留応力の値を示すグラフである。同図の横軸は、部材の長さ方向(y方向)の位置を示し、縦軸は、残留応力を示す。線L71は、正解残留応力の値を示す。線L72は、本発明の方法による残留応力推定値を示す。線L73は、線L33(図9)と同じく、加工ひずみを考慮しない方法による残留応力推定値を示す。なお、線L72では、残留ひずみの測定誤差を加味して残留応力を求めている。一方、線L73では、残留ひずみの測定誤差を加味せずに(すなわち、測定誤差が無いものとして)残留応力を求めている。   FIG. 13 is a graph showing the value of residual stress when machining strain occurs. In the figure, the horizontal axis indicates the position in the length direction (y direction) of the member, and the vertical axis indicates the residual stress. Line L71 indicates the value of the correct residual stress. Line L72 shows the residual stress estimate by the method of the present invention. Line L73 shows the residual stress estimated value by the method which does not consider a process distortion similarly to line L33 (FIG. 9). In line L72, the residual stress is obtained by taking into account the residual strain measurement error. On the other hand, in the line L73, the residual stress is obtained without taking into account the measurement error of the residual strain (that is, assuming that there is no measurement error).

線L73が線L71と大幅に異なるのに対し、線L72は、線L71との差が小さくなっている。このように、加工ひずみを考慮しない方法では、測定誤差が無い場合でも残留応力の推定精度が大幅に低下してしまうのに対し、本発明の方法を用いることで、大幅に解の信頼性を向上させることができる。   The line L73 is significantly different from the line L71, while the line L72 has a smaller difference from the line L71. In this way, in the method that does not consider the processing strain, the estimation accuracy of the residual stress is greatly lowered even when there is no measurement error. On the other hand, the reliability of the solution is greatly improved by using the method of the present invention. Can be improved.

以上のように、関係取得ステップにて、残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する。また、測定ステップにて、残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみおよび加工した後の残留ひずみを測定する。そして、固有ひずみ推定ステップにて、関係取得ステップにて得られた固有ひずみと残留ひずみとの関係、および、測定ステップにて得られた残留ひずみに基づいて、残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める。さらに、残留応力推定ステップにて、固有ひずみ推定ステップで得られた、残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、残留応力推定対象物における残留応力を推定する。   As described above, in the relationship acquisition step, the relationship between the inherent strain and the residual strain in the residual stress estimation object is acquired. In the measurement step, the residual strain before processing the residual stress estimation object and the residual strain after processing are measured. Based on the relationship between the inherent strain and residual strain obtained in the relationship acquisition step and the residual strain obtained in the measurement step, the inherent strain in the target object for estimating the residual stress is estimated in the inherent strain estimation step. The estimated value and the estimated value of the inherent strain generated by the machining are obtained. Further, in the residual stress estimation step, the residual stress estimation target is obtained based on the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object obtained in the inherent strain estimation step and the estimated value of the inherent strain generated by machining. Estimate the residual stress in the object.

これにより、加工ひずみを考慮して残留応力を求めることができ、加工ひずみが発生した場合でも、残留応力を精度よく求めることができる。また、残留ひずみの測定方法として、X線回析法や磁歪法など、大掛かりな装置を必要としない方法を用いることができる。このように、本実施形態における残留応力推定方法では、大掛かりな装置や部材の移送を必要とせず、かつ、加工ひずみが生じる場合にも、より精度よく残留応力を推定することができる。   Thereby, the residual stress can be obtained in consideration of the processing strain, and the residual stress can be obtained with high accuracy even when the processing strain occurs. Further, as a method for measuring the residual strain, a method that does not require a large-scale apparatus such as an X-ray diffraction method or a magnetostriction method can be used. As described above, the residual stress estimation method according to the present embodiment does not require a large-scale apparatus or member transfer, and can estimate the residual stress more accurately even when machining strain occurs.

また、関係取得ステップでは、残留応力推定対象物における固有ひずみの複数通りの設定の各々について、設定された固有ひずみを初期ひずみとして有限要素法を用いて得られる弾性ひずみを求め、設定された固有ひずみと得られた弾性ひずみとの関係に基づいて、固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する。
これにより、有限要素法を用いて初期ひずみから弾性ひずみを求める順問題解析を解くことで固有ひずみと解放ひずみとの関係を取得することができる。この点において、比較的容易に固有ひずみと解放ひずみとの関係を取得することができる。
In the relationship acquisition step, the elastic strain obtained using the finite element method is determined for each of the multiple settings of the inherent strain in the residual stress estimation object, using the set inherent strain as the initial strain, and the set inherent strain is determined. Based on the relationship between the strain and the obtained elastic strain, the relationship between the inherent strain and the residual strain is acquired.
Thus, the relationship between the inherent strain and the release strain can be obtained by solving the forward problem analysis for obtaining the elastic strain from the initial strain using the finite element method. In this respect, the relationship between the inherent strain and the release strain can be obtained relatively easily.

なお、本発明を、固有ひずみや加工ひずみを推定するひずみ推定方法として実施することも可能である。具体的には、図1においてステップS101〜S105の処理を行えばよく、ステップS106の処理は行わなくてもよい。
あるいは、本発明を、残留ひずみを推定する残留ひずみ推定方法として実施することも可能である。具体的には、図1のステップS106において、残留応力推定対象物における残留応力に代えて、あるいは加えて、残留応力推定対象物における残留ひずみを測定するようにしてもよい。
また、本発明を、残留応力推定システムとして実施することも可能である。
The present invention can also be implemented as a strain estimation method for estimating intrinsic strain and machining strain. Specifically, the processes in steps S101 to S105 may be performed in FIG. 1, and the process in step S106 may not be performed.
Alternatively, the present invention can be implemented as a residual strain estimation method for estimating residual strain. Specifically, in step S106 in FIG. 1, the residual strain in the residual stress estimation object may be measured instead of or in addition to the residual stress in the residual stress estimation object.
It is also possible to implement the present invention as a residual stress estimation system.

図14は、本実施形態における残留応力推定システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、残留応力推定システム100は、関係取得部101と、測定部102と、固有ひずみ推定部103と、残留応力推定部104と、結果出力部105とを具備する。
残留応力推定システム100は、例えばコンピュータと残留ひずみ測定装置とを組み合わせて構成され、残留応力推定対象物に対する加工の前後における残留ひずみの測定値から、残留応力を推定する。
FIG. 14 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the residual stress estimation system in the present embodiment. In the figure, a residual stress estimation system 100 includes a relationship acquisition unit 101, a measurement unit 102, an inherent strain estimation unit 103, a residual stress estimation unit 104, and a result output unit 105.
The residual stress estimation system 100 is configured by combining, for example, a computer and a residual strain measuring device, and estimates residual stress from measured values of residual strain before and after processing on a residual stress estimation object.

関係取得部101は、残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する。関係取得部101は、図1のステップS101の処理を行う。
測定部102は、残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみおよび加工した後の残留ひずみを測定する。測定部102は、図1のステップS102およびステップS104の処理を行う。
なお、残留応力推定システム100が、例えば数値制御工作機械を制御するなど、残留応力推定対象物に対する加工を自動的に行うようにしてもよい。
The relationship acquisition unit 101 acquires the relationship between the inherent strain and the residual strain in the residual stress estimation object. The relationship acquisition unit 101 performs the process of step S101 in FIG.
The measuring unit 102 measures the residual strain before processing the residual stress estimation object and the residual strain after processing. The measurement unit 102 performs the processes in step S102 and step S104 in FIG.
Note that the residual stress estimation system 100 may automatically perform processing on the residual stress estimation object, for example, by controlling a numerically controlled machine tool.

固有ひずみ推定部103は、関係取得部101が取得した固有ひずみと残留ひずみとの関係、および、測定部102が測定した残留ひずみに基づいて、残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める。固有ひずみ推定部103は、図1のステップS105の処理を行う。
残留応力推定部104は、固有ひずみ推定部103の取得した、残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、残留応力推定対象物における残留応力を推定する。残留応力推定部104は、図1のステップS106の処理を行う。
The inherent strain estimation unit 103 is based on the relationship between the inherent strain and the residual strain acquired by the relationship acquisition unit 101, and the residual strain measured by the measurement unit 102. Then, an estimated value of the inherent strain generated by machining is obtained. The inherent strain estimation unit 103 performs the process of step S105 in FIG.
The residual stress estimator 104 uses the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object acquired by the inherent strain estimator 103 and the estimated value of the inherent strain generated in the processing, in the residual stress estimation object. Estimate the residual stress. The residual stress estimation unit 104 performs the process of step S106 in FIG.

結果出力部105は、例えば液晶パネル等の表示画面を有し、残留応力推定部104の推定結果を表示する。但し、結果出力部105が残留応力推定部104の推定結果を出力する方法は表示に限らない。例えば、結果出力部105が、残留応力推定部104の推定結果を他の機器へ送信するようにしてもよい。   The result output unit 105 has a display screen such as a liquid crystal panel, for example, and displays the estimation result of the residual stress estimation unit 104. However, the method by which the result output unit 105 outputs the estimation result of the residual stress estimation unit 104 is not limited to display. For example, the result output unit 105 may transmit the estimation result of the residual stress estimation unit 104 to another device.

上記の構成により、残留応力推定システム100は、加工ひずみを考慮して残留応力を求めることができ、加工ひずみが発生した場合でも、残留応力を精度よく求めることができる。また、残留ひずみの測定方法として、X線回析法や磁歪法など、大掛かりな装置を必要としない方法を用いることができる。このように、残留応力推定システム100は、大掛かりな装置や部材の移送を必要とせず、かつ、加工ひずみが生じる場合にも、より精度よく残留応力を推定することができる。   With the above configuration, the residual stress estimation system 100 can determine the residual stress in consideration of the processing strain, and can accurately determine the residual stress even when the processing strain occurs. Further, as a method for measuring the residual strain, a method that does not require a large-scale apparatus such as an X-ray diffraction method or a magnetostriction method can be used. As described above, the residual stress estimation system 100 can estimate the residual stress more accurately even when a large strain of apparatus or member is not required and a processing strain occurs.

また、関係取得部101は、残留応力推定対象物における固有ひずみの複数通りの設定の各々について、設定された固有ひずみを初期ひずみとして有限要素法を用いて得られる弾性ひずみを求め、設定された固有ひずみと得られた弾性ひずみとの関係に基づいて、固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する。
これにより、関係取得部101は、有限要素法を用いて初期ひずみから弾性ひずみを求める順問題解析を解くことで固有ひずみと解放ひずみとの関係を取得することができる。この点において、比較的容易に固有ひずみと解放ひずみとの関係を取得することができる。
Further, the relationship acquisition unit 101 calculates and sets the elastic strain obtained by using the finite element method with the set inherent strain as the initial strain for each of a plurality of settings of the inherent strain in the residual stress estimation object. Based on the relationship between the inherent strain and the obtained elastic strain, the relationship between the inherent strain and the residual strain is acquired.
Thereby, the relationship acquisition unit 101 can acquire the relationship between the inherent strain and the release strain by solving the forward problem analysis for obtaining the elastic strain from the initial strain using the finite element method. In this respect, the relationship between the inherent strain and the release strain can be obtained relatively easily.

なお、本発明を、固有ひずみや加工ひずみを推定するひずみ推定システムとして実施することも可能である。
図15は、本実施形態におけるひずみ推定システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、残留応力推定システム100は、関係取得部101と、測定部102と、固有ひずみ推定部103と、結果出力部205とを具備する。同図において、図14の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(101〜103)を付して説明を省略する。
In addition, it is also possible to implement this invention as a distortion estimation system which estimates a natural distortion and a process distortion.
FIG. 15 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the strain estimation system in the present embodiment. In the figure, the residual stress estimation system 100 includes a relationship acquisition unit 101, a measurement unit 102, an inherent strain estimation unit 103, and a result output unit 205. In the figure, portions having the same functions corresponding to the respective portions in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals (101 to 103), and description thereof is omitted.

結果出力部205は、例えば液晶パネル等の表示画面を有し、固有ひずみ推定部103の推定結果を表示する。但し、結果出力部205が固有ひずみ推定部103の推定結果を出力する方法は表示に限らない。例えば、結果出力部205が、固有ひずみ推定部103の推定結果を他の機器へ送信するようにしてもよい。   The result output unit 205 has a display screen such as a liquid crystal panel, for example, and displays the estimation result of the inherent strain estimation unit 103. However, the method by which the result output unit 205 outputs the estimation result of the inherent strain estimation unit 103 is not limited to display. For example, the result output unit 205 may transmit the estimation result of the inherent strain estimation unit 103 to another device.

あるいは、本発明を、残留ひずみを推定する残留ひずみ推定システムとして実施することも可能である。例えば、残留ひずみ推定システムが、図15を参照して説明したひずみ推定システムを具備し、得られた固有ひずみおよび加工ひずみから残留ひずみを推定(算出)するようにしてもよい。   Alternatively, the present invention can be implemented as a residual strain estimation system that estimates residual strain. For example, the residual strain estimation system may include the strain estimation system described with reference to FIG. 15 and estimate (calculate) the residual strain from the obtained inherent strain and processing strain.

なお、残留応力推定システム100や、ひずみ推定システム200の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
A program for realizing all or part of functions of the residual stress estimation system 100 and the strain estimation system 200 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. The processing of each unit may be performed by reading and executing. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.

100 残留応力推定システム
101 関係取得部
102 測定部
103 固有ひずみ推定部
104 残留応力推定部
105、205 結果出力部
200 ひずみ推定システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Residual stress estimation system 101 Relation acquisition part 102 Measurement part 103 Intrinsic strain estimation part 104 Residual stress estimation part 105,205 Result output part 200 Strain estimation system

Claims (7)

残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、
前記残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、
前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、
前記固有ひずみ推定ステップにて得られた、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、前記加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、前記残留応力推定対象物における残留応力を推定する残留応力推定ステップと、
を具備することを特徴とする残留応力推定方法。
In a residual stress estimation object, a relationship acquisition step for acquiring a relationship between the inherent strain and the physical quantity related to the residual strain;
A measuring step for measuring a physical quantity related to residual strain before processing the residual stress estimation object and a physical quantity related to residual strain after processing;
Based on the relationship between the inherent strain obtained in the relationship acquisition step and the physical quantity related to the residual strain, and the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, the inherent strain in the residual stress estimation object. And an intrinsic strain estimation step for obtaining an estimated value of the intrinsic strain generated by machining,
Based on the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object obtained in the inherent strain estimation step and the estimated value of the inherent strain generated in the processing, the residual stress in the residual stress estimation object A residual stress estimation step for estimating
The residual stress estimation method characterized by comprising.
前記関係取得ステップでは、残留応力推定対象物における固有ひずみの複数通りの設定の各々について、設定された固有ひずみを初期ひずみとして有限要素法を用いて得られる弾性ひずみを求め、それによって設定された固有ひずみと得られた解放ひずみとの関係に基づいて、前記固有ひずみと残留ひずみとの関係を取得する、ことを特徴とする請求項1に記載の残留応力推定方法。   In the relation acquisition step, for each of a plurality of settings of the inherent strain in the residual stress estimation object, an elastic strain obtained by using the finite element method with the set inherent strain as an initial strain is obtained and set The residual stress estimation method according to claim 1, wherein the relationship between the inherent strain and the residual strain is acquired based on the relationship between the inherent strain and the obtained release strain. ひずみ推定対象物における固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、
前記ひずみ推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、
前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記ひずみ推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、
を具備することを特徴とするひずみ推定方法。
A relationship acquisition step for acquiring a relationship between the inherent strain in the strain estimation object and the physical quantity related to the residual strain;
A measurement step of measuring a physical quantity related to residual strain before processing the strain estimation object and a physical quantity related to residual strain after processing;
Based on the relationship between the inherent strain obtained in the relationship acquisition step and the physical quantity related to the residual strain, and the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, the inherent strain in the strain estimation object is calculated. An inherent strain estimation step for obtaining an estimated value and an estimated value of the inherent strain generated in the machining;
A strain estimation method comprising:
残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得部と、
前記残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定部と、
前記関係取得部が取得した前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定部が測定した残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定部と、
前記固有ひずみ推定部の取得した、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、前記加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、前記残留応力推定対象物における残留応力を推定する残留応力推定部と、
を具備することを特徴とする残留応力推定システム。
In the residual stress estimation object, a relationship acquisition unit that acquires the relationship between the inherent strain and the physical quantity related to the residual strain,
A measuring unit for measuring a physical quantity related to residual strain before processing the residual stress estimation object and a physical quantity related to residual strain after processing;
Based on the relationship between the physical strain related to the inherent strain and the residual strain acquired by the relationship acquisition unit, and the physical quantity related to the residual strain measured by the measurement unit, the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object, And an inherent strain estimator for obtaining an estimated value of the inherent strain generated by the machining,
The residual stress in the residual stress estimation object is estimated based on the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object acquired by the intrinsic strain estimation unit and the estimated value of the inherent strain generated in the processing. A residual stress estimation unit,
A residual stress estimation system comprising:
ひずみ推定対象物における固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得部と、
前記ひずみ推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定部と、
前記関係取得部が取得した前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定部が測定した残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記ひずみ推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定部と、
を具備することを特徴とするひずみ推定システム。
A relationship acquisition unit for acquiring the relationship between the inherent strain in the strain estimation object and the physical quantity related to the residual strain;
A measurement unit for measuring a physical quantity related to a residual strain before processing the strain estimation object and a physical quantity related to a residual strain after processing;
Based on the relationship between the inherent strain acquired by the relationship acquisition unit and the physical quantity related to the residual strain, and the physical quantity related to the residual strain measured by the measurement unit, the estimated value of the inherent strain in the strain estimation object, and An intrinsic strain estimator for obtaining an estimated value of the inherent strain caused by machining;
A strain estimation system comprising:
残留応力推定システムの具備するコンピュータに、
残留応力推定対象物における、固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、
前記残留応力推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、
前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、
前記固有ひずみ推定ステップにて得られた、前記残留応力推定対象物における固有ひずみの推定値、および、前記加工にて生じた固有ひずみの推定値に基づいて、前記残留応力推定対象物における残留応力を推定する残留応力推定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
In the computer equipped with the residual stress estimation system,
In a residual stress estimation object, a relationship acquisition step for acquiring a relationship between the inherent strain and the physical quantity related to the residual strain;
A measuring step for measuring a physical quantity related to residual strain before processing the residual stress estimation object and a physical quantity related to residual strain after processing;
Based on the relationship between the inherent strain obtained in the relationship acquisition step and the physical quantity related to the residual strain, and the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, the inherent strain in the residual stress estimation object. And an intrinsic strain estimation step for obtaining an estimated value of the intrinsic strain generated by machining,
Based on the estimated value of the inherent strain in the residual stress estimation object obtained in the inherent strain estimation step and the estimated value of the inherent strain generated in the processing, the residual stress in the residual stress estimation object A residual stress estimation step for estimating
A program for running
ひずみ推定システムの具備するコンピュータに、
ひずみ推定対象物における固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係を取得する関係取得ステップと、
前記ひずみ推定対象物を加工する前の残留ひずみに係る物理量および加工した後の残留ひずみに係る物理量を測定する測定ステップと、
前記関係取得ステップにて得られた前記固有ひずみと残留ひずみに係る物理量との関係、および、前記測定ステップにて得られた残留ひずみに係る物理量に基づいて、前記ひずみ推定対象物における固有ひずみの推定値、および、加工にて生じた固有ひずみの推定値を求める固有ひずみ推定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
In the computer equipped with the strain estimation system,
A relationship acquisition step for acquiring a relationship between the inherent strain in the strain estimation object and the physical quantity related to the residual strain;
A measurement step of measuring a physical quantity related to residual strain before processing the strain estimation object and a physical quantity related to residual strain after processing;
Based on the relationship between the inherent strain obtained in the relationship acquisition step and the physical quantity related to the residual strain, and the physical quantity related to the residual strain obtained in the measurement step, the inherent strain in the strain estimation object is calculated. An inherent strain estimation step for obtaining an estimated value and an estimated value of the inherent strain generated in the machining;
A program for running
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