JPH0815240A - Residual stress measuring device - Google Patents

Residual stress measuring device

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Publication number
JPH0815240A
JPH0815240A JP6170008A JP17000894A JPH0815240A JP H0815240 A JPH0815240 A JP H0815240A JP 6170008 A JP6170008 A JP 6170008A JP 17000894 A JP17000894 A JP 17000894A JP H0815240 A JPH0815240 A JP H0815240A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
residual stress
measured
measuring device
wave
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP6170008A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Fukuhara
幹夫 福原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Toshiba Tungaloy Co Ltd
Priority to JP6170008A priority Critical patent/JPH0815240A/en
Publication of JPH0815240A publication Critical patent/JPH0815240A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a measuring device for measuring the residual stress of a material comparatively simply and correctly by using an ultrasonic wave. CONSTITUTION:A residual stress measuring device comprises a rotary jig 10 and a slide jig 6. The rotary jig 10 is so constructed that a rotatable ring is fitted to a base plate. The slide jig 6 is fixed to the ring and right and left screws 8 are mounted. An ultrasonic oscillator 1 and geophone 2 can be symmetrically slid within the ring by combination of rotation and sliding. The directions of the maximum main stress sigma1, and orthogonal main stress(2,are measured. Concerning the respective directions, the sound speed V, and V, at the oscillating angle theta of the primary incoming and reflected waves of ultrasonic waves and the sound speeds V1 and V2' at the oscillating angle theta' of the secondary incoming and reflected waves in the same position are measured to calculate residual stress (sigma1-sigma2) from the sound speed differences (V1-V2) and (V1'-V2').

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用した各種
材料の残留応力測定方法およびその測定装置に関し、特
に材料の表面内部の残留応力を比較的簡便かつ正確に測
定するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of measuring residual stress of various materials using ultrasonic waves and a measuring apparatus therefor, and particularly to measuring residual stress inside the surface of a material relatively easily and accurately.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、各種材料の残留応力を定性的に知
る方法として種々の物理的方法がとられている。また、
定量的に知る方法としては機械的方法やX線法がとられ
ている。このうち、X線法は、被測定材料の表面にX線
を投射して生ずる散乱X線の回折像により、材料の結晶
格子の変位を測定し、その結果から応力値を算出するも
のであり、材料を非破壊で測定できるという長所をもっ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various physical methods have been used as a method for qualitatively knowing the residual stress of various materials. Also,
Mechanical methods and X-ray methods are used as quantitative methods. Among them, the X-ray method is to measure the displacement of the crystal lattice of the material by the diffraction image of the scattered X-ray generated by projecting the X-ray on the surface of the material to be measured, and calculate the stress value from the result. , Has the advantage that it can measure the material nondestructively.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記X
線法は、たとえば材料の製造履歴などに起因する材料異
方性の影響を免れることができない。また、測定深度
は、たかだか300Åと極めて表面近傍に限定され、こ
れをもって、その材料のもつ残留応力とは言いがたい。
However, the above-mentioned X
The line method cannot avoid the influence of material anisotropy caused by, for example, the manufacturing history of the material. Further, the measurement depth is limited to 300 Å at most, which is extremely close to the surface, and it cannot be said that this is the residual stress of the material.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の如き
問題に鑑み、従来の技術とはまったく異なる発想のもと
に研究を行ない、横波超音波の複屈折現象を利用して、
材料の残留応力を測定することに成功した。
In view of the above problems, the present inventor has conducted research based on an idea completely different from the conventional technique, and utilizes the birefringence phenomenon of transverse ultrasonic waves to
We succeeded in measuring the residual stress of the material.

【0005】使用する超音波は横波の剪断水平波(SH
波)であり、周波数0.5〜100MHZのパルス波で
あることが好ましい。
The ultrasonic waves used are shear horizontal shear waves (SH).
A wave), it is preferable that the pulse wave frequency 0.5~100MH Z.

【0006】まず、カップリング剤の塗布された被測定
材料の一表面部に密着して置いた発振器より、前記被測
定材料の内部に向けて超音波を発振する。そして、被測
定材料からの反射波を受振器にて受振しつつ、前記超音
波の発振および受振位置を漸次摺動させ、受振した反射
波が最大値をとる方向を測定することにより、被測定材
料のもつ最大主応力σ1の方向を特定する。
First, an ultrasonic wave is oscillated toward the inside of the measured material from an oscillator placed in close contact with one surface of the measured material coated with the coupling agent. Then, while receiving the reflected wave from the material to be measured by the geophone, gradually oscillate the ultrasonic wave and the vibration receiving position, and measure the direction in which the received reflected wave has the maximum value to be measured. Specify the direction of maximum principal stress σ 1 of the material.

【0007】次に、回転治具を回転させて前記最大主応
力σ1の方向に直交する主応力σ2の方向を測定して、2
つの主応力方向を特定する。
Next, the direction of the principal stress σ 2 orthogonal to the direction of the maximum principal stress σ 1 is measured by rotating the rotating jig, and 2
Identify the two principal stress directions.

【0008】求められた最大主応力σ1の方向およびこ
れに直交する主応力σ2の方向のそれぞれの方向に関し
て、超音波の一次入反射波の発振角度θにおける音速V
1およびV2と、それぞれ同位置にて発振角度を変え、二
次入反射波の発振角度θ′における音速V1′および
2′とを測定し、この測定結果から求まる音速差(V1
−V2)および(V1′−V2′)より、残留応力(σ1
σ2)を算出する。
With respect to each of the direction of the obtained maximum principal stress σ 1 and the direction of the principal stress σ 2 orthogonal thereto, the sound velocity V at the oscillation angle θ of the primary incident reflected wave of the ultrasonic wave.
1 and V 2 and the oscillating angles are changed at the same positions, and the sound velocities V 1 ′ and V 2 ′ at the oscillating angle θ ′ of the secondary incident reflected wave are measured, and the sound velocity difference (V 1
-V 2 ) and (V 1 ′ -V 2 ′), the residual stress (σ 1
Calculate σ 2 ).

【0009】超音波の発振器および受振器の一部を構成
するシューの材質には、アクリル、ポリカーボネイト、
エポキシ、塩化ビニル、金属、石英、SiC、黒鉛、ジ
ルコニア、TiC基サーメット、WC基超硬合金などを
用いる。
The material of the shoe forming a part of the ultrasonic oscillator and the geophone is acrylic, polycarbonate,
Epoxy, vinyl chloride, metal, quartz, SiC, graphite, zirconia, TiC-based cermet, WC-based cemented carbide and the like are used.

【0010】残留応力測定装置は、基板に嵌合して旋回
可能なリングからなる回転治具と、リングに固定された
スライド治具とにより構成し、前記スライド治具に超音
波の発振器および受振器を装着するようにする。そし
て、両者間の距離は、スライド治具に備わる左右ねじに
より、対称的に離間または接近できるようにしたもので
ある。
The residual stress measuring device is composed of a rotating jig which is fitted to a substrate and is composed of a rotatable ring, and a slide jig which is fixed to the ring. The slide jig has an ultrasonic oscillator and a vibration receiving device. Be sure to wear a vessel. The distance between the two is symmetrically separated or approached by the left and right screws provided on the slide jig.

【0011】[0011]

【作用】本発明に使用される超音波の種類が、横波の剪
断水平波(SH波)であることが好ましいとした理由
は、横波は直交して伝播するという特性を有するからで
あり、剪断水平波は、材料底面における反射時に横波か
ら縦波にモード変換するといった現象が生じることがな
く、測定精度が高いからである。
The reason why the type of ultrasonic wave used in the present invention is preferably shear horizontal shear wave (SH wave) is because the shear wave has a characteristic of propagating in a perpendicular direction. This is because the horizontal wave does not cause a mode conversion from a transverse wave to a longitudinal wave when reflected on the bottom surface of the material, and has high measurement accuracy.

【0012】超音波の周波数が0.5〜100MHZ
範囲にあることが好ましいとした理由は、周波数が小さ
すぎると、波長が長くなりすぎて測定精度が低下し、逆
に周波数が大きすぎると、波長が短くなりすぎて減衰し
やすくなるためである。さらに好ましくは、周波数0.
5〜20MHZであって、この範囲において、特に良好
なる測定精度と、減衰防止効果が発揮される。
[0012] why the ultrasonic frequency was preferably in the range of 0.5~100MH Z is, if the frequency is too small, decreases the measurement accuracy wavelength too long, the frequency is too large in the opposite This is because the wavelength becomes too short and is easily attenuated. More preferably, the frequency 0.
A 5~20MH Z, in this range, a particularly good Naru measurement accuracy, damping prevention effect is exhibited.

【0013】超音波の波形がパルス波であることが好ま
しいとした理由は、被測定材料を無限遠媒質として取り
扱うことができるとともに、材料底面における反射時
に、超音波が複雑に干渉しあうのを防止する効果がある
からである。
The reason why the waveform of ultrasonic waves is preferably a pulse wave is that the material to be measured can be treated as an infinite medium and that the ultrasonic waves interfere with each other in a complicated manner when reflected on the bottom surface of the material. This is because it has a preventive effect.

【0014】超音波の発振器および受振器の一部を構成
するシューの材質には、被測定材料との間に適度の音響
インピーダンス差があり、透過性を有し、さらに被測定
材料に接触させながら摺動することから、耐摩耗性の良
好なる材質が選定される。
The material of the shoe that constitutes part of the ultrasonic oscillator and the geophone has an appropriate acoustic impedance difference from the material to be measured, is transparent, and is made to come into contact with the material to be measured. While sliding, a material with good wear resistance is selected.

【0015】超音波の発振器および受振器の一部を構成
するシューの一表面は、被測定材料の一表面形状に密着
可能なる形状を有するものとする。たとえば、材料表面
が平面ならばシューの一表面も平面に、円柱形状の外周
面ならばシューの一表面も同じ曲率の凹状面になるよう
に加工することにより、超音波が減衰することなく伝播
できるようにする。
One surface of the shoe constituting a part of the ultrasonic oscillator and the geophone is assumed to have a shape capable of closely adhering to the surface shape of the material to be measured. For example, if the material surface is flat, one surface of the shoe is flat, and if it is a cylindrical outer peripheral surface, the one surface of the shoe is a concave surface with the same curvature, so that ultrasonic waves propagate without being attenuated. It can be so.

【0016】上記の如き状態のもとに、本発明の計測手
段にしたがい、最終的に算出して得られる被測定材料の
残留応力の測定範囲は、幅方向には超音波の発振器およ
び受振器の接触している範囲であり、深さ方向には材料
表面から超音波の反射点までの範囲である。そして、得
られた測定値は前記の如き広い範囲における平均的な値
となっているために、従来の測定方法に比較し、被測定
材料の残留応力値として信頼性の高いものとなる。
Under the above-mentioned conditions, the measurement range of the residual stress of the material to be measured finally obtained by the measurement means of the present invention is the measurement range of the residual stress of the ultrasonic oscillator and the geophone in the width direction. Is the range in contact with, and the range from the material surface to the reflection point of the ultrasonic wave in the depth direction. Since the obtained measured values are average values in a wide range as described above, the residual stress value of the material to be measured is highly reliable as compared with the conventional measuring method.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明残留応力測定装置の一実施例に
ついて、図を参照しながら説明する。
Next, an embodiment of the residual stress measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1および図2において、超音波の発振器
1および受振器2は、2つの取付板3にそれぞれ固定さ
れている。取付板3の後面にはアリ溝4が備わり、また
後方にアーム5が伸びている。スライド治具6は、台座
7と、この台座7に装着され回転自在な左右ねじ8と、
台座7に固定されたスライドレール9とによって構成さ
れている。そして、前記取付板3のアリ溝4はスライド
レール9と嵌合し、アーム5に穿設されたねじ穴は左右
ねじ8と螺合している。
In FIG. 1 and FIG. 2, the ultrasonic oscillator 1 and the ultrasonic receiver 2 are fixed to two mounting plates 3, respectively. A dovetail groove 4 is provided on the rear surface of the mounting plate 3, and an arm 5 extends rearward. The slide jig 6 includes a base 7, left and right screws 8 attached to the base 7 and rotatable,
The slide rail 9 is fixed to the base 7. The dovetail groove 4 of the mounting plate 3 is fitted to the slide rail 9, and the screw hole formed in the arm 5 is screwed to the left and right screws 8.

【0019】左右ねじ8のピッチを左右同一とし、各構
成部品を対称的に組立てることにより、超音波の発振器
1および受振器2は、左右ねじ8の回転操作にて対称的
に離間あるいは接近できるようになる。
By making the pitches of the left and right screws 8 the same on the left and right and assembling the respective components symmetrically, the ultrasonic oscillator 1 and the vibration receiver 2 can be symmetrically separated or approached by rotating the left and right screws 8. Like

【0020】スライド治具6は回転治具10のリング1
1に固定される。リング11は、同じようにリング形状
をした基板12に嵌合して、旋回可能となっている。超
音波の発振器1および受振器2が回転治具10の中心に
関して対称となるように配置すれば、超音波の発振器1
および受振器2は、旋回とスライドとを組合わせること
により、リング11の内径内で任意の位置に移動させる
ことができる。
The slide jig 6 is the ring 1 of the rotary jig 10.
Fixed to 1. The ring 11 is fitted in a ring-shaped base plate 12 in the same manner and is rotatable. If the ultrasonic oscillator 1 and the geophone 2 are arranged symmetrically with respect to the center of the rotating jig 10, the ultrasonic oscillator 1
The geophone 2 can be moved to an arbitrary position within the inner diameter of the ring 11 by combining turning and sliding.

【0021】図3は、発振器1(または受振器2)の一
実施例を示す概略図である。外郭は箱形のシュー13よ
りなるが、その底面14の内面は、一部が半円柱状に突
出している。この突出部の表面に倣って先端が面接触す
るよう形成された接触子15が組込まれ、外方にケーブ
ル16が伸びている。接触子15は、カーソル17の装
着された止めねじ18を操作することにより、半円柱状
突出部の中心軸を中心とした旋回が可能となるようにし
て、発振(または受振)方向の角度調整ができるように
なっている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of the oscillator 1 (or the geophone 2). The outer shell is formed of a box-shaped shoe 13, and the inner surface of the bottom surface 14 thereof partially projects in a semicylindrical shape. A contactor 15 formed so that its tip comes into surface contact along the surface of the protrusion is incorporated, and a cable 16 extends outward. By operating the set screw 18 on which the cursor 17 is mounted, the contactor 15 can be swung about the central axis of the semi-cylindrical protrusion, and the angle of the oscillation (or vibration receiving) direction can be adjusted. You can do it.

【0022】シュー13の底面14は、被測定材料19
が平面であれば平面に、被測定材料19が曲面の場合に
は当該曲面と同じ曲率を有する曲面とする。シュー13
の底面14と被測定材料19との間にはカップリング剤
を塗布して、超音波が被測定材料19内部まで減衰する
ことなく伝播できるようにする。シュー13の材質に
は、適度な音響インピーダンス差と透過性があって耐摩
耗性を有するアクリル、ポリカーボネイト、エポキシ、
塩化ビニル、金属、石英、SiC、黒鉛、ジルコニア、
TiC基サーメット、WC基超硬合金などが適してい
る。
The bottom surface 14 of the shoe 13 has a material 19 to be measured.
Is a flat surface, and if the measured material 19 is a curved surface, the curved surface has the same curvature as the curved surface. Shoe 13
A coupling agent is applied between the bottom surface 14 and the material to be measured 19 so that ultrasonic waves can propagate into the material to be measured 19 without being attenuated. The material of the shoe 13 is acrylic, polycarbonate, epoxy, which has a proper acoustic impedance difference and transparency, and has wear resistance.
Vinyl chloride, metal, quartz, SiC, graphite, zirconia,
Suitable are TiC-based cermet and WC-based cemented carbide.

【0023】図4および図5は、本発明の原理を説明す
るための模式図である。
4 and 5 are schematic views for explaining the principle of the present invention.

【0024】いま、発振器1から被測定材料19に向け
て超音波を発振し、被測定材料19の底面からの反射波
を受振器2にて受振しつつ、発振器1および受振器2を
漸次摺動させ、図4に示す状態になったときに、反射波
が最大値をとったものとする。このとき、被測定材料内
部の最大主応力σ1の方向およびこれに直交するもう一
つの主応力σ2の方向は、図4(b)に示す如くとな
る。
Now, ultrasonic waves are oscillated from the oscillator 1 toward the material to be measured 19, and while the reflected wave from the bottom surface of the material to be measured 19 is received by the geophone 2, the oscillator 1 and the geophone 2 are gradually slid. It is assumed that the reflected wave has the maximum value when it is moved to the state shown in FIG. At this time, the direction of the maximum principal stress σ 1 inside the material to be measured and the direction of another principal stress σ 2 orthogonal thereto are as shown in FIG. 4 (b).

【0025】図4(a)は図4(b)の左側面図である
が、上記位置における一次入反射波の発振角度をθ、音
速をV1とする。次に発振角度を調整して、被測定材料
19の底面〜上面〜底面の順序で反射を繰り返す複屈折
現象に基づく二次入反射波を発振および受振する。この
ときの発振角度をθ′、音速をV1′とする。
FIG. 4A is a left side view of FIG. 4B, where the oscillation angle of the primary incident reflected wave at the above position is θ and the sound velocity is V 1 . Next, the oscillation angle is adjusted to oscillate and receive the secondary incident reflected wave based on the birefringence phenomenon in which the reflection is repeated in the order of the bottom surface to the top surface to the bottom surface of the measured material 19. At this time, the oscillation angle is θ ′ and the sound velocity is V 1 ′.

【0026】このあとリング11を90度旋回させ、図
5に示す状態にしてから上記と同様の測定を繰り返す。
図5(a)は図5(b)の正面図である。一次入反射波
の発振角度θにおける音速をV2とし、二次入反射波の
発振角度θ′における音速をV2′とする。このとき、
基板12に角度目盛が刻まれていれば、操作しやすい。
After that, the ring 11 is turned 90 degrees to bring it into the state shown in FIG. 5, and the same measurement as above is repeated.
FIG. 5A is a front view of FIG. 5B. The sound velocity at the oscillation angle θ of the primary incident reflected wave is V 2, and the sound velocity at the oscillation angle θ ′ of the secondary incident reflected wave is V 2 ′. At this time,
If the substrate 12 is engraved with angle scales, it is easy to operate.

【0027】以上の如き測定の際に、発振する超音波
は、周波数0.5〜100MHZの横波の剪断水平波
(SH波)であり、かつパルス波であることが好まし
い。
[0027] When the above-mentioned measurement, ultrasonic wave oscillation, a shear horizontal waves of transverse waves of frequency 0.5~100MH Z (SH waves), and is preferably a pulse wave.

【0028】残留応力は以下に示す数1と数2から算出
される。なお、音速V0は、被測定材料19の自然状態
(無負荷状態)における試料の測定より求まり、このと
きの音速V1と音速V2の平均速度である。音速V0′も
前記と同じ試料の測定より求まる音速V1′と音速V2
の平均速度である。また、Cikは材料結晶の弾性率、S
ikは弾性係数であり、実験または計算から別途求まる定
数である。
The residual stress is calculated from the following equations 1 and 2. The speed of sound V 0 is obtained by measurement of the sample in the natural state (non-loaded state) of the measured material 19, and is the average speed of the speeds of sound V 1 and V 2 at this time. The sound speed V 0 ′ is also the sound speed V 1 ′ and the sound speed V 2 ′ obtained by the measurement of the same sample as described above.
Is the average speed of. C ik is the elastic modulus of the material crystal, S
ik is an elastic coefficient, which is a constant separately obtained from experiments or calculations.

【0029】[0029]

【数1】 [Equation 1]

【0030】[0030]

【数2】 ただし、[Equation 2] However,

【0031】[0031]

【数3】 (Equation 3)

【0032】[0032]

【数4】 数1と数2の連立方程式から算出される(σ1−σ2
が、求める残留応力である。
[Equation 4] Calculated from the simultaneous equations of Equations 1 and 2 (σ 1 −σ 2 )
Is the required residual stress.

【0033】図6は、本発明残留応力測定装置のシステ
ムの一実施例を示すもので、超音波パルス発振および受
振装置、音速計測装置と計算機とが結ばれて全体が構成
されている。超音波パルス発振および受振装置は、同期
パルス発振、超音波パルス発振、増幅、ゼロクロス時間
検出などの機能により構成されたものである。
FIG. 6 shows an embodiment of the system of the residual stress measuring apparatus of the present invention, which is constructed as a whole by connecting an ultrasonic pulse oscillation and vibration receiving apparatus, a sound velocity measuring apparatus and a computer. The ultrasonic pulse oscillating and vibration receiving device is configured by functions such as synchronous pulse oscillating, ultrasonic pulse oscillating, amplifying, and zero-cross time detection.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明残留応力の測定方
法およびその測定装置は、超音波を利用して各種材料の
残留応力を測定するという従来にない方法を提供するも
ので、特に材料の表層内部まで測定することができ、し
かも比較的簡便かつ正確に測定できるという特徴を有す
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the residual stress measuring method and the measuring apparatus thereof according to the present invention provide an unprecedented method of measuring residual stress of various materials using ultrasonic waves. It has a feature that it can measure even inside the surface layer, and can be measured relatively easily and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明残留応力測定装置の一実施例を示す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a residual stress measuring device of the present invention.

【図2】図1の中心を含む縦断面の正面図である。FIG. 2 is a front view of a vertical cross section including the center of FIG.

【図3】発振器(または受振器)の一実施例を示す正面
図である。
FIG. 3 is a front view showing an embodiment of an oscillator (or a geophone).

【図4】本発明の原理の説明図で、(a)は左側面図、
(b)は平面図である。
FIG. 4 is an explanatory view of the principle of the present invention, (a) is a left side view,
(B) is a plan view.

【図5】本発明の原理の説明図で、(a)は正面図、
(b)は平面図である。
FIG. 5 is an explanatory view of the principle of the present invention, (a) is a front view,
(B) is a plan view.

【図6】本発明残留応力測定装置に関わるシステム構成
の一実施例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a system configuration relating to the residual stress measuring device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発振器 2 受振器 6 スライド治具 8 左右ねじ 10 回転治具 13 シュー 15 接触子 16 ケーブル 19 被測定材料 1 Oscillator 2 Geophone 6 Slide jig 8 Left and right screws 10 Rotating jig 13 Shoe 15 Contactor 16 Cable 19 Material to be measured

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年2月24日[Submission date] February 24, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 FIG.

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 [Figure 4]

【図5】 [Figure 5]

【図6】 [Figure 6]

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カップリング剤の塗布された被測定材料
19の一表面部に密着して置かれた発振器1より、前記
被測定材料19の内部に向けて超音波を発振し、被測定
材料19からの反射波を受振器2にて受振しつつ、前記
超音波の発振位置を漸次摺動させ、受振した反射波が最
大値をとる方向を測定することにより、被測定材料19
のもつ最大主応力σ1の方向を特定したのち、回転治具
10を旋回させて前記最大主応力σ1の方向に直交する
主応力σ2の方向を測定することにより、2つの主応力
方向を特定するとともに、 最大主応力σ1の方向およびこれに直交する主応力σ2
方向のそれぞれの方向に関して、超音波の一次入反射波
の発振角度θにおける音速V1およびV2と、それぞれ同
位置にて発振角度を変え、二次入反射波の発振角度θ′
における音速V1′およびV2′とを測定し、この測定結
果から求まる音速差(V1−V2)および(V1′−
2′)より、残留応力(σ1−σ2)を算出するように
した複屈折現象利用の残留応力測定装置。
1. A material to be measured 19 which oscillates ultrasonic waves toward the inside of the material to be measured 19 from an oscillator 1 which is placed in close contact with one surface portion of the material to be measured 19 to which a coupling agent is applied. While the reflected wave from 19 is being received by the geophone 2, the oscillating position of the ultrasonic wave is gradually slid, and the direction in which the received reflected wave takes the maximum value is measured to obtain the measured material 19
After determining the direction of the maximum principal stress σ 1 of the two, the rotating jig 10 is rotated to measure the direction of the principal stress σ 2 which is orthogonal to the direction of the maximum principal stress σ 1. And the acoustic velocities V 1 and V 2 at the oscillation angle θ of the primary incident reflected wave of the ultrasonic wave in the directions of the maximum principal stress σ 1 and the principal stress σ 2 orthogonal to the maximum principal stress σ 1 and The oscillation angle is changed at the same position, and the oscillation angle of the secondary incident reflected wave is θ '
Sound velocities V 1 ′ and V 2 ′ are measured, and sound velocity differences (V 1 −V 2 ) and (V 1 ′ −) obtained from the measurement results are measured.
A residual stress measuring device using a birefringence phenomenon, which is adapted to calculate a residual stress (σ 1 −σ 2 ) from V 2 ′).
【請求項2】 超音波の種類は、横波の剪断水平波(S
H波)であることを特徴とする請求項1に記載の残留応
力測定装置。
2. The type of ultrasonic wave is shear horizontal wave (S
The residual stress measuring device according to claim 1, wherein the residual stress measuring device is an H wave.
【請求項3】 超音波の周波数は、0.5〜100MH
Zであることを特徴とする請求項1および請求項2に記
載の残留応力測定装置。
3. The frequency of ultrasonic waves is 0.5 to 100 MH.
It is Z , The residual stress measuring device of Claim 1 and Claim 2 characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 超音波の波形は、パルス波であることを
特徴とする請求項1〜請求項3に記載の残留応力測定装
置。
4. The residual stress measuring device according to claim 1, wherein the ultrasonic wave is a pulse wave.
【請求項5】 超音波の発振器1および受振器2の一部
を構成するシュー13の材質として、アクリル、ポリカ
ーボネイト、エポキシ、塩化ビニル、金属、石英、Si
C、黒鉛、ジルコニア、TiC基サーメット、WC基超
硬合金などが用いられていることを特徴とする請求項1
〜請求項4に記載の残留応力測定装置。
5. The material of the shoe 13 forming part of the ultrasonic oscillator 1 and the geophone 2 is acrylic, polycarbonate, epoxy, vinyl chloride, metal, quartz, Si.
2. C, graphite, zirconia, TiC-based cermet, WC-based cemented carbide, etc. are used.
~ The residual stress measuring device according to claim 4.
【請求項6】 基板12に旋回可能なリング11が嵌合
して回転治具10を構成するとともに、前記リング11
にはスライド治具6が固定されていて、超音波の発振器
1および受振器2は、このスライド治具6に装着され、
両者間の距離は、スライド治具6に組込まれた左右ねじ
8により、対称的に離間または接近できるようになって
いることを特徴とする請求項1〜請求項5に記載の残留
応力測定装置。
6. A rotating jig 10 is constituted by fitting a rotatable ring 11 to a substrate 12, and the ring 11 is provided.
A slide jig 6 is fixed to the slide jig 6, and the ultrasonic oscillator 1 and the geophone 2 are attached to the slide jig 6.
The residual stress measuring device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the distance between the two can be symmetrically separated or approached by the left and right screws 8 incorporated in the slide jig 6. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101957343A (en) * 2010-09-29 2011-01-26 中国瑞林工程技术有限公司 Novel acoustic-emission ground-stress-field measuring technology based on plane stress condition
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