JPH06186141A - 残留応力予測法 - Google Patents
残留応力予測法Info
- Publication number
- JPH06186141A JPH06186141A JP33579992A JP33579992A JPH06186141A JP H06186141 A JPH06186141 A JP H06186141A JP 33579992 A JP33579992 A JP 33579992A JP 33579992 A JP33579992 A JP 33579992A JP H06186141 A JPH06186141 A JP H06186141A
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- JP
- Japan
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- residual stress
- residual
- entire structure
- stress
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】残留応力と残留変形が発生する構造物におい
て、構造物の任意の少数の測定点において得られた残留
変形量を強制変位データとし、構造物全体の表面に強制
変位データを与えて、あらかじめ求めておいた構造物を
構成する材料の機械的性質を表す関係式を用いて、構造
物全体の応力−ひずみ関係を数値計算により求めること
により、構造物全体の残留応力分布を予測することがで
きる。 【効果】本発明による残留応力予測法では、溶接構造物
に発生する残留応力を、実測した残留変形データから数
値解析により簡易的に求めることができる。
て、構造物の任意の少数の測定点において得られた残留
変形量を強制変位データとし、構造物全体の表面に強制
変位データを与えて、あらかじめ求めておいた構造物を
構成する材料の機械的性質を表す関係式を用いて、構造
物全体の応力−ひずみ関係を数値計算により求めること
により、構造物全体の残留応力分布を予測することがで
きる。 【効果】本発明による残留応力予測法では、溶接構造物
に発生する残留応力を、実測した残留変形データから数
値解析により簡易的に求めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子力プラント，化学プ
ラント，円筒容器などの配管の溶接時や、水車ランナ，
筐体などの組み立て溶接時に発生する溶接残留応力の予
測方法に関する。
ラント，円筒容器などの配管の溶接時や、水車ランナ，
筐体などの組み立て溶接時に発生する溶接残留応力の予
測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接構造物などに発生した残留応力と残
留変形は、構造物の疲労寿命あるいは溶接割れなどに大
きく影響する。したがって、残留応力と残留変形の把握
は、構造物の設計及び製作上有用な指針を与えるもので
ある。従来、残留応力と残留変形を予測するためには、
溶接学会論文集vol．２，ｎｏ.１（１９８４），７５−
８２のように、大型計算機を用いて有限要素法による熱
弾塑性解析を行う必要があった。しかし、この方法はス
ーパーコンピュータを持ってしても計算時間が膨大にな
り、複雑な形状の構造物の残留応力と残留変形を求める
のは事実上不可能であった。
留変形は、構造物の疲労寿命あるいは溶接割れなどに大
きく影響する。したがって、残留応力と残留変形の把握
は、構造物の設計及び製作上有用な指針を与えるもので
ある。従来、残留応力と残留変形を予測するためには、
溶接学会論文集vol．２，ｎｏ.１（１９８４），７５−
８２のように、大型計算機を用いて有限要素法による熱
弾塑性解析を行う必要があった。しかし、この方法はス
ーパーコンピュータを持ってしても計算時間が膨大にな
り、複雑な形状の構造物の残留応力と残留変形を求める
のは事実上不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】残留応力と残留変形を
求めるには、大型計算機を用いて有限要素法による熱弾
塑性解析を行うが、この方法はスーパーコンピュータを
持ってしても計算時間が膨大になり、複雑な形状の構造
物の残留応力と残留変形を求めるのは事実上不可能であ
った。
求めるには、大型計算機を用いて有限要素法による熱弾
塑性解析を行うが、この方法はスーパーコンピュータを
持ってしても計算時間が膨大になり、複雑な形状の構造
物の残留応力と残留変形を求めるのは事実上不可能であ
った。
【０００４】本発明の目的は、溶接構造物に発生する残
留応力と残留変形を簡易的に求めることにある。
留応力と残留変形を簡易的に求めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、残留応力と
残留変形が発生する構造物において、構造物の任意の少
数の測定点において得られた残留変形量を強制変位デー
タとし、構造物全体の表面に強制変位データを与えて、
あらかじめ求めておいた構造物を構成する材料の機械的
性質を表す関係式を用いて、構造物全体の応力−ひずみ
関係を数値計算により求めることにより、構造物全体の
残留応力分布を予測することにより達成される。
残留変形が発生する構造物において、構造物の任意の少
数の測定点において得られた残留変形量を強制変位デー
タとし、構造物全体の表面に強制変位データを与えて、
あらかじめ求めておいた構造物を構成する材料の機械的
性質を表す関係式を用いて、構造物全体の応力−ひずみ
関係を数値計算により求めることにより、構造物全体の
残留応力分布を予測することにより達成される。
【０００６】
【作用】本発明は、残留応力と残留変形が発生する構造
物において、構造物の任意の少数の測定点において得ら
れた残留変形量を強制変位データとし、構造物全体の残
留応力分布を予測しようとしている。
物において、構造物の任意の少数の測定点において得ら
れた残留変形量を強制変位データとし、構造物全体の残
留応力分布を予測しようとしている。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図６を用い
て説明する。
て説明する。
【０００８】図１は、本発明による残留応力予測法の説
明図である。残留応力と残留変形が発生する構造物１に
おいて、構造物１の任意の少数の測定点において変形測
定２を行い、得られた残留変形量３を強制変位データ４
とし、構造物１全体の表面に強制変位データ４を与え
て、あらかじめ求めておいた構造物１を構成する材料の
機械的性質５を表す関係式６を用いて、構造物全体の応
力−ひずみ関係を数値計算７により求めることにより、
構造物１全体の残留応力分布８を予測しようとしてい
る。
明図である。残留応力と残留変形が発生する構造物１に
おいて、構造物１の任意の少数の測定点において変形測
定２を行い、得られた残留変形量３を強制変位データ４
とし、構造物１全体の表面に強制変位データ４を与え
て、あらかじめ求めておいた構造物１を構成する材料の
機械的性質５を表す関係式６を用いて、構造物全体の応
力−ひずみ関係を数値計算７により求めることにより、
構造物１全体の残留応力分布８を予測しようとしてい
る。
【０００９】図２は、本発明による残留応力予測法を用
いて残留応力を予測した配管９である。配管９はオース
テナイト系ステンレス鋼SUS304でできており、外径φ＝
５０mm，内径φ＝３８mmであり、溶接後の軸方向長さＬ
＝３００mmである。溶接部は開先加工をＶ字型にしてお
り、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304でできた溶接
棒を用いて、６層１３パスの円周溶接１０を行ってい
る。配管９は、二つの配管を突合わせ溶接により接合し
たものであり、溶接部１０の近傍に残留応力が発生して
いると考えられる。
いて残留応力を予測した配管９である。配管９はオース
テナイト系ステンレス鋼SUS304でできており、外径φ＝
５０mm，内径φ＝３８mmであり、溶接後の軸方向長さＬ
＝３００mmである。溶接部は開先加工をＶ字型にしてお
り、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304でできた溶接
棒を用いて、６層１３パスの円周溶接１０を行ってい
る。配管９は、二つの配管を突合わせ溶接により接合し
たものであり、溶接部１０の近傍に残留応力が発生して
いると考えられる。
【００１０】ここで、配管９に発生している溶接部１０
の近傍の残留変形量Ｄを測定する。配管９の外表面での
残留変形量３は、円周方向には一様であり、半径方向に
は図３に示すような残留変形１１のような状態になって
いる。残留変形状態１１は、溶接部１０の中心で最大値
０.３mm をとり、その両側で軸方向に沿って溶接部中心
から３０mmのところで０になり、また、その間は直線分
布する。
の近傍の残留変形量Ｄを測定する。配管９の外表面での
残留変形量３は、円周方向には一様であり、半径方向に
は図３に示すような残留変形１１のような状態になって
いる。残留変形状態１１は、溶接部１０の中心で最大値
０.３mm をとり、その両側で軸方向に沿って溶接部中心
から３０mmのところで０になり、また、その間は直線分
布する。
【００１１】このような変形状態１１を図４に示す配管
９の有限要素法解析用要素分割モデル１２に強制変位デ
ータ１３として与える。有限要素法解析用要素分割モデ
ル１２は、３次元モデルであり、溶接部での対称性と円
筒としての対称性を考慮した４分の１モデルになってい
る。使用要素は２０節点アイソパラメトリック要素であ
り、モデル全体の要素数は２４００、節点数は３３４９
である。
９の有限要素法解析用要素分割モデル１２に強制変位デ
ータ１３として与える。有限要素法解析用要素分割モデ
ル１２は、３次元モデルであり、溶接部での対称性と円
筒としての対称性を考慮した４分の１モデルになってい
る。使用要素は２０節点アイソパラメトリック要素であ
り、モデル全体の要素数は２４００、節点数は３３４９
である。
【００１２】有限要素法解析用要素分割モデル１２に強
制変位データ１３を与え、拘束条件を溶接部の対称条件
と、円筒としての対称性として与え、有限要素法により
弾性解析する。有限要素法解析用要素分割モデル１２の
配管及び溶接部に相当する材料であるオーステナイト系
ステンレス鋼SUS304のヤング率ＥはＥ＝190000MPa ，ポ
アソン比νはν＝０.３０ である。これらの材料の機械
的性質を用いて有限要素法による弾性解析を行った。
制変位データ１３を与え、拘束条件を溶接部の対称条件
と、円筒としての対称性として与え、有限要素法により
弾性解析する。有限要素法解析用要素分割モデル１２の
配管及び溶接部に相当する材料であるオーステナイト系
ステンレス鋼SUS304のヤング率ＥはＥ＝190000MPa ，ポ
アソン比νはν＝０.３０ である。これらの材料の機械
的性質を用いて有限要素法による弾性解析を行った。
【００１３】図５には、有限要素法解析用要素分割モデ
ル１２に強制変位データ１３を与え、拘束条件を溶接部
の対称条件と、円筒としての対称性として与え、有限要
素法により弾性解析することにより得られた変形図１４
を示す。この変形状態は、配管９を実測した変形状態１
１に一致する。また、図６には同様の方法で得られた円
周方向残留応力の分布線図１５を示す。円周方向残留応
力の分布線図１５の値の妥当性は残留応力の実測により
確かめられている。
ル１２に強制変位データ１３を与え、拘束条件を溶接部
の対称条件と、円筒としての対称性として与え、有限要
素法により弾性解析することにより得られた変形図１４
を示す。この変形状態は、配管９を実測した変形状態１
１に一致する。また、図６には同様の方法で得られた円
周方向残留応力の分布線図１５を示す。円周方向残留応
力の分布線図１５の値の妥当性は残留応力の実測により
確かめられている。
【００１４】
【発明の効果】本発明による残留応力予測法では、溶接
構造物に発生する残留応力を、実測した残留変形データ
から数値解析により簡易的に求めることができる。
構造物に発生する残留応力を、実測した残留変形データ
から数値解析により簡易的に求めることができる。
【図１】本発明による残留応力予測法のフローチャー
ト。
ト。
【図２】本発明による残留応力予測法を用いて残留応力
を予測する対象の配管を示す斜視図。
を予測する対象の配管を示す斜視図。
【図３】配管の変形状態を示す説明図。
【図４】有限要素法解析用要素分割モデルを示す説明
図。
図。
【図５】有限要素法解析用要素分割モデルに強制変位を
与えた上で有限要素法により弾性解析した結果得られた
説明図。
与えた上で有限要素法により弾性解析した結果得られた
説明図。
【図６】有限要素法解析用要素分割モデルに強制変位を
与えた上で有限要素法により弾性解析した結果得られた
円周方向残留応力の分布線図。
与えた上で有限要素法により弾性解析した結果得られた
円周方向残留応力の分布線図。
１…対象となる構造物、２…残留変形量の測定、３…任
意の少数の測定点において得られた残留変形量、４…数
値解析用強制変位データ、５…構造物を構成する材料の
機械的性質、６…構造物を構成する材料の機械的性質を
表す関係式、７…有限要素法などの数値計算、８…構造
物全体の残留応力分布。
意の少数の測定点において得られた残留変形量、４…数
値解析用強制変位データ、５…構造物を構成する材料の
機械的性質、６…構造物を構成する材料の機械的性質を
表す関係式、７…有限要素法などの数値計算、８…構造
物全体の残留応力分布。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 信二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】残留応力と残留変形が発生する構造物にお
いて、構造物の任意の少数の測定点において得られた残
留変形量を強制変位データとし、構造物全体の表面に強
制変位データを与えて、あらかじめ求めておいた構造物
を構成する材料の機械的性質を表す関係式を用いて、構
造物全体の応力−ひずみ関係を数値計算により求めるこ
とにより、構造物全体の残留応力分布を予測することを
特徴とする残留応力予測法。 - 【請求項２】請求項１において、３次元変形測定機を用
いて構造物全体の残留変形量を計測し、得られた構造物
全体の残留変形量を強制変位データとし、あらかじめ求
めておいた構造物を構成する材料の機械的性質を表す関
係式を用いて、構造物全体の応力−ひずみ関係を数値計
算により求めることにより、構造物全体の残留応力分布
を予測する残留応力予測法。 - 【請求項３】請求項１または２において、構造物を構成
する材料の機械的性質を表す関係式に、材料の弾塑性特
性を表す降伏点や加工硬化係数を含む構成式を用い、構
造物全体の応力−ひずみ関係を数値計算により求めるこ
とにより、構造物全体の残留応力分布を予測する残留応
力予測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33579992A JPH06186141A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 残留応力予測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33579992A JPH06186141A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 残留応力予測法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186141A true JPH06186141A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18292564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33579992A Pending JPH06186141A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 残留応力予測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186141A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6768974B1 (en) * | 1999-11-12 | 2004-07-27 | Caterpillar Inc | Method for determining a model for a welding simulation and model thereof |
| KR100815216B1 (ko) * | 2001-06-15 | 2008-03-19 | 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 | 경폐 투여용 건조 분말 흡입 시스템 |
| KR100906754B1 (ko) * | 2001-06-15 | 2009-07-09 | 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 | 경폐 투여용 건조 분말 흡입 디바이스 |
| JP2010054283A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 形状変化測定装置及び方法 |
| CN103575555A (zh) * | 2012-07-23 | 2014-02-12 | 北京宇航系统工程研究所 | 基于梁模型的蒙皮加筋结构纵横扭一体化动力学分析方法 |
| CN103712552A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-09 | 吴书贵 | 多分量钻孔应变仪 |
| DE102015209093A1 (de) | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion einer aktivierten Bremse eines Fahrzeugs |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP33579992A patent/JPH06186141A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6768974B1 (en) * | 1999-11-12 | 2004-07-27 | Caterpillar Inc | Method for determining a model for a welding simulation and model thereof |
| KR100815216B1 (ko) * | 2001-06-15 | 2008-03-19 | 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 | 경폐 투여용 건조 분말 흡입 시스템 |
| KR100906754B1 (ko) * | 2001-06-15 | 2009-07-09 | 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 | 경폐 투여용 건조 분말 흡입 디바이스 |
| KR100907333B1 (ko) * | 2001-06-15 | 2009-07-13 | 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 | 경폐 투여용 건조 분말제제의 제조방법 |
| JP2010054283A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 形状変化測定装置及び方法 |
| CN103575555A (zh) * | 2012-07-23 | 2014-02-12 | 北京宇航系统工程研究所 | 基于梁模型的蒙皮加筋结构纵横扭一体化动力学分析方法 |
| CN103712552A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-09 | 吴书贵 | 多分量钻孔应变仪 |
| DE102015209093A1 (de) | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion einer aktivierten Bremse eines Fahrzeugs |
| WO2016184630A1 (de) | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur detektion einer aktivierten bremse eines fahrzeugs |
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