JPH0820342B2 - 耐熱部材の熱応力予測方法 - Google Patents
耐熱部材の熱応力予測方法Info
- Publication number
- JPH0820342B2 JPH0820342B2 JP2026392A JP2639290A JPH0820342B2 JP H0820342 B2 JPH0820342 B2 JP H0820342B2 JP 2026392 A JP2026392 A JP 2026392A JP 2639290 A JP2639290 A JP 2639290A JP H0820342 B2 JPH0820342 B2 JP H0820342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- heat
- strain
- model
- resistant member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 title claims description 16
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 title 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 5
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 5
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/0244—Tests performed "in situ" or after "in situ" use
- G01N2203/0246—Special simulation of "in situ" conditions, scale models or dummies
Landscapes
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一部分もしくは全体が500℃以上の高温に
加熱される耐熱部材の熱応力を予測する方法に関する。
加熱される耐熱部材の熱応力を予測する方法に関する。
繰り返し加熱・冷却条件におかれる断熱部材、例えば
自動車等の内燃機関に用いられるマニホールド等の排気
機器は、運転時の割れなどの破壊を防止するために、熱
歪量が最小になるように設計する必要がある。例えば自
動車における排気マニホールドの場合、エンジンの高性
能化に伴って次第に高温で使用されるようになり、大き
な熱負荷を受けるので、熱歪により亀裂等が発生しない
ように、設計しなければならない。
自動車等の内燃機関に用いられるマニホールド等の排気
機器は、運転時の割れなどの破壊を防止するために、熱
歪量が最小になるように設計する必要がある。例えば自
動車における排気マニホールドの場合、エンジンの高性
能化に伴って次第に高温で使用されるようになり、大き
な熱負荷を受けるので、熱歪により亀裂等が発生しない
ように、設計しなければならない。
従来、マニホールド等の熱歪分布の測定には、測定部
位の温度が200℃以上の場合は、例えば特公昭51−42947
号に示される高温歪ゲージ等を使用していた。
位の温度が200℃以上の場合は、例えば特公昭51−42947
号に示される高温歪ゲージ等を使用していた。
しかし、前記高温歪ゲージは剛性が高く、また溶接に
よって計測部に貼り付けるために大きな熱歪が生じる。
このため曲率の小さな部位では、計測部からの剥離によ
り応答性が悪く、正しい数値を得ることが困難であっ
た。更に前記ゲージを用いても500℃以上ではデータの
直線性が補償されず、高温におけるマニホールド表面全
体の歪分布は、500℃以下のデータからの類推に頼って
いた。
よって計測部に貼り付けるために大きな熱歪が生じる。
このため曲率の小さな部位では、計測部からの剥離によ
り応答性が悪く、正しい数値を得ることが困難であっ
た。更に前記ゲージを用いても500℃以上ではデータの
直線性が補償されず、高温におけるマニホールド表面全
体の歪分布は、500℃以下のデータからの類推に頼って
いた。
また、上記方法では鋳造により試作品を作成して台上
試験を行い、試験結果に基づく設計変更を繰り返してい
た。しかし、そのような方法では、設計、開発の期間が
長くなり、従って開発コストも高くなるという問題があ
る。
試験を行い、試験結果に基づく設計変更を繰り返してい
た。しかし、そのような方法では、設計、開発の期間が
長くなり、従って開発コストも高くなるという問題があ
る。
従って、本発明の目的は、運転時に500℃以上の高温
に加熱される耐熱部材の熱応力分布の測定を、効率的に
高い信頼性をもって行う方法を提供することである。
に加熱される耐熱部材の熱応力分布の測定を、効率的に
高い信頼性をもって行う方法を提供することである。
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、測定す
べき耐熱部材と相似形状の高熱膨張材で成形したモデル
を用い、そのモデルを加熱することにより、前記耐熱部
材の熱応力分布が高い信頼性をもって得られることを発
見し、本発明を完成した。
べき耐熱部材と相似形状の高熱膨張材で成形したモデル
を用い、そのモデルを加熱することにより、前記耐熱部
材の熱応力分布が高い信頼性をもって得られることを発
見し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の方法は、少なくとも一部分もしく
は全体が高温に加熱される耐熱部材の熱応力予測方法で
あって、前記耐熱部材と相似形状の高熱膨張材で成形し
たモデルを加熱し、前記モデルの所定部位に貼付した歪
ゲージを用いて熱応力を測定することを特徴とする。
は全体が高温に加熱される耐熱部材の熱応力予測方法で
あって、前記耐熱部材と相似形状の高熱膨張材で成形し
たモデルを加熱し、前記モデルの所定部位に貼付した歪
ゲージを用いて熱応力を測定することを特徴とする。
特に、前記モデルを拘束状態と自由状態で加熱して応
力を測定するか、または拘束状態と自由状態で高温から
低温に冷却して応力を測定すれば、それによって得られ
る熱応力分布の信頼度が高くなる。
力を測定するか、または拘束状態と自由状態で高温から
低温に冷却して応力を測定すれば、それによって得られ
る熱応力分布の信頼度が高くなる。
あるいは、加熱時と冷却時の両方において、それぞれ
拘束状態と自由状態で応力を測定すれば、さらに理想的
な結果が得られる。
拘束状態と自由状態で応力を測定すれば、さらに理想的
な結果が得られる。
さらにまた、前記モデルの温度を温度センサーによっ
て測定し、前記歪ゲージによる歪量の測定値を前記温度
センサーによる温度の測定値によって補正し、所定温度
における真の応力を算出すれば、より正確な結果が得ら
れる。
て測定し、前記歪ゲージによる歪量の測定値を前記温度
センサーによる温度の測定値によって補正し、所定温度
における真の応力を算出すれば、より正確な結果が得ら
れる。
本発明においては、測定を必要とする耐熱部材よりも
数十倍の熱膨張率を有する材料により、当該部材と相似
形状のモデルを作成する。そのようなモデル用の材料と
しては、例えば、球状黒鉛鋳鉄よりも20〜25倍の熱膨張
率を有するポリウレタン等の硬質発泡材料を用いる。そ
の理由は、球状黒鉛鋳鉄製のマニホールドが運転時に例
えば800℃に加熱されるとすると、800×1/（20〜25）＝
32〜40であるから、ポリウレタンモデルを用いれば32〜
40℃に加熱するだけで、実体に相当する熱膨張量が得ら
れるからである。また発泡材料は加工も容易である。
数十倍の熱膨張率を有する材料により、当該部材と相似
形状のモデルを作成する。そのようなモデル用の材料と
しては、例えば、球状黒鉛鋳鉄よりも20〜25倍の熱膨張
率を有するポリウレタン等の硬質発泡材料を用いる。そ
の理由は、球状黒鉛鋳鉄製のマニホールドが運転時に例
えば800℃に加熱されるとすると、800×1/（20〜25）＝
32〜40であるから、ポリウレタンモデルを用いれば32〜
40℃に加熱するだけで、実体に相当する熱膨張量が得ら
れるからである。また発泡材料は加工も容易である。
ポリウレタンは連続発泡処理によって作るが、密度
（0.03〜0.10g/cm3）の均一性が高く、熱伝導率（0.022
kcal/m・hr・℃以下）は低いので、加熱すると比較的長
時間かかって昇温、膨張する。
（0.03〜0.10g/cm3）の均一性が高く、熱伝導率（0.022
kcal/m・hr・℃以下）は低いので、加熱すると比較的長
時間かかって昇温、膨張する。
測定方法を具体的に説明すれば、第１図に示すよう
に、例えばマニホールドのモデル２を台（図示せず）上
に置き、表面に複数の歪ゲージ４、４、・・・を貼り付
ける。また、排気の入口３に排風用パイプ（図示せず）
を取り付ける。フランジ部６をボルトで台に固定して拘
束状態にした後、ドライヤー（図示せず）等による熱風
をポート８、８、・・・からモデル２の内側に当てて表
面が50℃程度になるように加熱する。そして、このよう
な高温、拘束状態での歪量ε1を測定する。また、フラ
ンジ部６での固定をせずに自由状態で、同様にして加熱
し、歪量ε2を測定する。そして（ε1−ε2）を、拘束
条件の影響が排除された加熱時の歪量とみなす。次に、
応力をσ、実体のヤング率をＥ（例えば800℃での球状
黒鉛鋳鉄のヤング率）とすると、σ＝（ε1−ε2）Ｅで
あるから、この式によって応力σを算出する。そしてそ
の値に基づいて、実際のマニホールドの設計を行う。
に、例えばマニホールドのモデル２を台（図示せず）上
に置き、表面に複数の歪ゲージ４、４、・・・を貼り付
ける。また、排気の入口３に排風用パイプ（図示せず）
を取り付ける。フランジ部６をボルトで台に固定して拘
束状態にした後、ドライヤー（図示せず）等による熱風
をポート８、８、・・・からモデル２の内側に当てて表
面が50℃程度になるように加熱する。そして、このよう
な高温、拘束状態での歪量ε1を測定する。また、フラ
ンジ部６での固定をせずに自由状態で、同様にして加熱
し、歪量ε2を測定する。そして（ε1−ε2）を、拘束
条件の影響が排除された加熱時の歪量とみなす。次に、
応力をσ、実体のヤング率をＥ（例えば800℃での球状
黒鉛鋳鉄のヤング率）とすると、σ＝（ε1−ε2）Ｅで
あるから、この式によって応力σを算出する。そしてそ
の値に基づいて、実際のマニホールドの設計を行う。
このようにして得られた応力分布においては、拘束条
件の影響が排除されているので、形状変更による効果の
みを確認することができる。
件の影響が排除されているので、形状変更による効果の
みを確認することができる。
熱膨張した時の応力と冷却して収縮したときの応力が
一致しない場合があるので、より高い測定精度で歪分布
が得られるように、高温から低温に冷却した時の応力を
も測定するのが望ましい。そのためには、自由状態で上
述と同様にして加熱した後、ボトで固定して拘束状態に
する。次いでモデル２に冷風を当てて強制冷却し、その
ような低温、拘束状態での歪み量ε′1を測定する。そ
れと同時に、自由状態で同様に加熱した後、自由状態の
まま強制冷却し、歪量ε′2を測定する。そして（ε′1
−ε′2）を、拘束条件の影響が排除された冷却時の歪
量とみなす。最後に、上と同様にして応力σ′＝（ε′
1−ε′2）Ｅを算出する。
一致しない場合があるので、より高い測定精度で歪分布
が得られるように、高温から低温に冷却した時の応力を
も測定するのが望ましい。そのためには、自由状態で上
述と同様にして加熱した後、ボトで固定して拘束状態に
する。次いでモデル２に冷風を当てて強制冷却し、その
ような低温、拘束状態での歪み量ε′1を測定する。そ
れと同時に、自由状態で同様に加熱した後、自由状態の
まま強制冷却し、歪量ε′2を測定する。そして（ε′1
−ε′2）を、拘束条件の影響が排除された冷却時の歪
量とみなす。最後に、上と同様にして応力σ′＝（ε′
1−ε′2）Ｅを算出する。
また、ヤング率Ｅは一般に温度が変わると変化する。
すなわち各種材料の熱膨張率（収縮率）は温度に依存し
て変化する。従って、より正確な応力評価を行うため
に、各々の歪ゲージ４、４、・・・に隣接して、モデル
２上に温度センサー（図示せず）を載置あるいは貼付
し、温度センサーによる温度の測定値によって、歪量の
測定値ひいては応力の値を補正するのが望ましい。
すなわち各種材料の熱膨張率（収縮率）は温度に依存し
て変化する。従って、より正確な応力評価を行うため
に、各々の歪ゲージ４、４、・・・に隣接して、モデル
２上に温度センサー（図示せず）を載置あるいは貼付
し、温度センサーによる温度の測定値によって、歪量の
測定値ひいては応力の値を補正するのが望ましい。
具体的に説明すれば、ヤング率の温度による変化は、
各々の材料に固有のものである。従って、予めモデル２
の温度に対応する実体材料の温度並びにヤング率Ｅ′を
確認しておき、そのようにして補正されたＥ′を用い
て、上と同様にして、応力σ＝εＥ′を算出する。
各々の材料に固有のものである。従って、予めモデル２
の温度に対応する実体材料の温度並びにヤング率Ｅ′を
確認しておき、そのようにして補正されたＥ′を用い
て、上と同様にして、応力σ＝εＥ′を算出する。
さらにまた、上述の応力の測定と同時に、第２図に示
すように、モデル２の熱分布を検知する赤外線カメラ30
と、熱分布を熱画像としてカラー表示するディスプレイ
32と、熱画像をフレームレコーダ34を介してディスプレ
イ32′に表示するパソコン36と、熱画像を印刷出力する
カラープリンター38とからなる熱画像解析装置を用い
て、赤外線カメラ30によってモデル２の温度分布を検知
し、それをディスプレイ32に熱画像としてカラー表示す
るとともに、パソコン34によってデータ解析するのが望
ましい。フレームレコーダ34とパソコン36は、オンライ
ン式に接続すれば、リアルタイムで熱画像情報を得るこ
とができる。あるいは、フレームレコーダ34においてフ
ロッピーディスク40に熱画像情報を記録し、パソコン36
のディスクドライブによって情報を読み出すよいな、オ
フライン式の接続を行うこともできる。このようにして
温度分布を視認することによって、効率的な設計を行う
ことが可能となる。
すように、モデル２の熱分布を検知する赤外線カメラ30
と、熱分布を熱画像としてカラー表示するディスプレイ
32と、熱画像をフレームレコーダ34を介してディスプレ
イ32′に表示するパソコン36と、熱画像を印刷出力する
カラープリンター38とからなる熱画像解析装置を用い
て、赤外線カメラ30によってモデル２の温度分布を検知
し、それをディスプレイ32に熱画像としてカラー表示す
るとともに、パソコン34によってデータ解析するのが望
ましい。フレームレコーダ34とパソコン36は、オンライ
ン式に接続すれば、リアルタイムで熱画像情報を得るこ
とができる。あるいは、フレームレコーダ34においてフ
ロッピーディスク40に熱画像情報を記録し、パソコン36
のディスクドライブによって情報を読み出すよいな、オ
フライン式の接続を行うこともできる。このようにして
温度分布を視認することによって、効率的な設計を行う
ことが可能となる。
実施例１ 本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
第１図に示すように、排気マニホールドのモデル２を
ポリウレタン（衣浦工業製KM−60）で製作し、側面にａ
〜ｇで示す７個の抵抗線歪ゲージ４、４、・・・を接着
剤で貼り付けた。モデル２と同材質のポリウレタンで作
成したボルトを用い、モデル２をフランジボルト孔10、
10、・・・の位置で台上に固定して拘束状態にした。次
いで、下面にある４つのポート８、８、・・・からドラ
イヤーで熱風を内部に送給した。
ポリウレタン（衣浦工業製KM−60）で製作し、側面にａ
〜ｇで示す７個の抵抗線歪ゲージ４、４、・・・を接着
剤で貼り付けた。モデル２と同材質のポリウレタンで作
成したボルトを用い、モデル２をフランジボルト孔10、
10、・・・の位置で台上に固定して拘束状態にした。次
いで、下面にある４つのポート８、８、・・・からドラ
イヤーで熱風を内部に送給した。
10秒間の加熱によって表面温度が約50℃になった時点
で加熱を停止し、各ゲージ位置の歪量ε1を測定した。
で加熱を停止し、各ゲージ位置の歪量ε1を測定した。
一方、モデル２を台上に自由状態で置き、上記と同様
にしてモデル２を加熱し、各ゲージ位置の歪量ε2を測
定した。
にしてモデル２を加熱し、各ゲージ位置の歪量ε2を測
定した。
さらに、上記と同様にモデル２を加熱して約50℃にな
った時点でボルトで固定して拘束状態にし、次にドライ
ヤーで冷風を当てて強制冷却し、表面温度が約20℃にな
った時点で冷却を停止し、各ゲージ位置の歪量ε′1を
測定した。
った時点でボルトで固定して拘束状態にし、次にドライ
ヤーで冷風を当てて強制冷却し、表面温度が約20℃にな
った時点で冷却を停止し、各ゲージ位置の歪量ε′1を
測定した。
一方、同様に加熱した後、自由状態のまま冷却して、
歪量ε′2を測定した。
歪量ε′2を測定した。
このようにして測定した拘束状態かつ加熱時の歪量ε
1と自由状態かつ加熱時の歪量ε2との差（ε1−ε2）、
及び拘束状態かつ冷却時の歪量ε′1と、自由状態かつ
冷却時の歪量ε′2との差（ε′1−ε′2）の値を第１
表に示す。
1と自由状態かつ加熱時の歪量ε2との差（ε1−ε2）、
及び拘束状態かつ冷却時の歪量ε′1と、自由状態かつ
冷却時の歪量ε′2との差（ε′1−ε′2）の値を第１
表に示す。
さらに、ヤング率Ｅとして球状黒鉛鋳鉄の800℃での
ヤング率17000kgf/mm2を用い、σ＝（ε1−ε2）Ｅある
いはσ′＝（ε′1−ε′2）Ｅの式によって算出した応
力の値も第１表に示す。ただし、ゲージはモデルに接着
剤を介して貼り付けるが、モデルの膨張量の大部分は接
着剤の膨張によって吸収され、ゲージによる計測値はモ
デルの実際の膨張量の1/14.8であることが予めわかって
いるので、（ε1−ε2）あるいは（ε′1−ε′2）の値
は、ゲージの計測値を14.8倍した数値である。（−の符
号がついているのは圧縮応力が生じ、＋の数値は引張応
力が生じたことを示す。） 測定結果ではｂ、ｃ、ｄ、ｅの位置での歪量が比較的
大きいが、この位置にはフランジボルト孔10の工具逃げ
凹部が存在する。そこで、モデル２の縦断面が全体的に
縦方向に長い楕円となるように伸長して、断面積は変え
ず、横方向の幅は小さくし、工具逃げ凹部をなくすよう
に形状変更した。
ヤング率17000kgf/mm2を用い、σ＝（ε1−ε2）Ｅある
いはσ′＝（ε′1−ε′2）Ｅの式によって算出した応
力の値も第１表に示す。ただし、ゲージはモデルに接着
剤を介して貼り付けるが、モデルの膨張量の大部分は接
着剤の膨張によって吸収され、ゲージによる計測値はモ
デルの実際の膨張量の1/14.8であることが予めわかって
いるので、（ε1−ε2）あるいは（ε′1−ε′2）の値
は、ゲージの計測値を14.8倍した数値である。（−の符
号がついているのは圧縮応力が生じ、＋の数値は引張応
力が生じたことを示す。） 測定結果ではｂ、ｃ、ｄ、ｅの位置での歪量が比較的
大きいが、この位置にはフランジボルト孔10の工具逃げ
凹部が存在する。そこで、モデル２の縦断面が全体的に
縦方向に長い楕円となるように伸長して、断面積は変え
ず、横方向の幅は小さくし、工具逃げ凹部をなくすよう
に形状変更した。
形状変更後、上記と同様の方法で、拘束状態かつ加熱
時の歪量ε1、自由状態かつ加熱時の歪量ε2、拘束状態
かつ冷却時の歪量ε′1、自由状態かつ冷却時の歪量
ε′2を測定した。それらの値から算出した（ε1−
ε2）及び（ε′1−ε′2）の値、並びに応力σ、σ′
の算出値も第１表に示す。
時の歪量ε1、自由状態かつ加熱時の歪量ε2、拘束状態
かつ冷却時の歪量ε′1、自由状態かつ冷却時の歪量
ε′2を測定した。それらの値から算出した（ε1−
ε2）及び（ε′1−ε′2）の値、並びに応力σ、σ′
の算出値も第１表に示す。
各応力値の比較からわかるように、全体的に応力が低
下し、形状変更の効果が認められた。
下し、形状変更の効果が認められた。
また上述の応力の測定と同時に、赤外線映像装置（日
本アビオニクス社製TVS3000）を用いて、モデル２の加
熱時の温度分布の変化を熱画像としてディスプレイに表
示し、それを観測するとともに、プリンターでカラー図
面として出力した。
本アビオニクス社製TVS3000）を用いて、モデル２の加
熱時の温度分布の変化を熱画像としてディスプレイに表
示し、それを観測するとともに、プリンターでカラー図
面として出力した。
それによれば、形状変更前よりも後の方が局所加熱部
が少なくなり、全体的に熱の広がりが見られるようにな
った。特に工具逃げ凹部での局所加熱が解消されたこと
が確認できた。
が少なくなり、全体的に熱の広がりが見られるようにな
った。特に工具逃げ凹部での局所加熱が解消されたこと
が確認できた。
以上説明した通り、本発明の熱応力予測方法において
は、断熱性で高熱膨張率を有するモデルを用いて、モデ
ルの表面に低温で温度分布を作るため、そこに生じる熱
歪を測定する歪ゲージは汎用のものを使用することがで
きる。このため広い温度範囲にわたって直線性が補償さ
れ、曲率の小さな部分でも良好な追随性を得ることがで
きる。従って、測定が困難な部材の熱応力分布を比較的
容易に近似的に再現できる。
は、断熱性で高熱膨張率を有するモデルを用いて、モデ
ルの表面に低温で温度分布を作るため、そこに生じる熱
歪を測定する歪ゲージは汎用のものを使用することがで
きる。このため広い温度範囲にわたって直線性が補償さ
れ、曲率の小さな部分でも良好な追随性を得ることがで
きる。従って、測定が困難な部材の熱応力分布を比較的
容易に近似的に再現できる。
また、モデルの拘束状態と自由状態での応力を測定
し、それらの差を評価するので、拘束条件の影響が排除
される。従って、形状変更による効果のみを確認するこ
とができて、部材の熱応力分布を高い信頼性をもって得
ることが可能となる。
し、それらの差を評価するので、拘束条件の影響が排除
される。従って、形状変更による効果のみを確認するこ
とができて、部材の熱応力分布を高い信頼性をもって得
ることが可能となる。
第１図は本発明の方法で用いられるモデルの正面図であ
り、 第２図は熱画像解析装置の概略構成図である。 ２……モデル ４……歪ゲージ ６……フランジ部 ８……ポート 10……フランジボルト孔 30……赤外線カメラ 32、32′……ディスプレイ 34……フレームレコーダ 36……パソコン 38……プリンター 40……フロッピーディスク
り、 第２図は熱画像解析装置の概略構成図である。 ２……モデル ４……歪ゲージ ６……フランジ部 ８……ポート 10……フランジボルト孔 30……赤外線カメラ 32、32′……ディスプレイ 34……フレームレコーダ 36……パソコン 38……プリンター 40……フロッピーディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 高志 福岡県京都郡苅田町長浜町35番地 日立金 属株式会社九州工場内 (72)発明者 伊藤 賢児 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 (56)参考文献 自動車技術論文集Ｎｏ．27 1983 84頁 〜90頁
Claims (6)
- 【請求項１】少なくとも一部分もしくは全体が高温に加
熱される耐熱部材の熱応力予測方法であって、前記耐熱
部材と相似形状の高熱膨張材で成形したモデルを加熱
し、前記モデルの所定部位に貼付した歪ゲージを用いて
熱応力を測定することを特徴とする方法。 - 【請求項２】少なくとも一部分もしくは全体が高温に加
熱される耐熱部材の熱応力予測方法であって、前記耐熱
部材と相似形状の高熱膨張材で成形したモデルを拘束状
態と自由状態でそれぞれ加熱し、加熱時の歪量を、前記
モデルの所定部位に貼付した歪ゲージを用いて測定し、
前記拘束状態と自由状態での歪量の差から応力を算出す
ることにより、前記耐熱部材の加熱時の応力を求めるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項３】少なくとも一部分もしくは全体が高温に加
熱される耐熱部材の熱応力予測方法であって、前記耐熱
部材と相似形状の高熱膨張材で成形したモデルを拘束状
態と自由状態でそれぞれ高温から低温に冷却し、冷却時
の歪量を、前記モデルの所定部位に貼付した歪ゲージを
用いて測定し、前記拘束状態と自由状態での歪量の差か
ら応力を算出することにより、前記耐熱部材の冷却時の
応力を求めることを特徴とする方法。 - 【請求項４】少なくとも一部分もしくは全体が高温に加
熱される耐熱部材の熱応力予測方法であって、前記耐熱
部材と相似形状の高熱膨張材で成形したモデルを、拘束
状態と自由状態でそれぞれ、低温から高温に加熱し、次
いで冷却し、加熱時及び冷却時の歪量をそれぞれ、前記
モデルの所定部位に貼付した歪ゲージを用いて測定し、
前記拘束状態と自由状態での歪量の差から応力を算出す
ることにより、前記耐熱部材の加熱時及び冷却時の応力
を求めることを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の耐熱部
材の熱応力予測方法において、前記モデルの温度を温度
センサーによって測定し、前記歪ゲージによる歪量の測
定値を前記温度センサーによる温度の測定値によって補
正し、所定温度における真の応力を算出することを特徴
とする方法。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の耐熱部
材の熱応力予測方法において、前記高熱膨張材は発泡部
材であることを特徴とする方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2026392A JPH0820342B2 (ja) | 1989-03-30 | 1990-02-06 | 耐熱部材の熱応力予測方法 |
| DE69015399T DE69015399T2 (de) | 1989-03-30 | 1990-03-28 | Verfahren zur Abschätzung der thermischen Beanspruchung eines hitzebeständigen Elements. |
| EP90105927A EP0390117B1 (en) | 1989-03-30 | 1990-03-28 | Method of estimating thermal stress of heat-resistant member |
| US07/500,952 US5048346A (en) | 1989-03-30 | 1990-03-29 | Method of estimating the thermal stress of a heat-resistant member by testing a model of the member made of a different material |
| US07/725,452 US5129443A (en) | 1989-03-30 | 1991-07-03 | Method of manufacturing a product by estimating thermal stress using a model of the product made of different material |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-79842 | 1989-03-30 | ||
| JP7984289 | 1989-03-30 | ||
| JP2026392A JPH0820342B2 (ja) | 1989-03-30 | 1990-02-06 | 耐熱部材の熱応力予測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328731A JPH0328731A (ja) | 1991-02-06 |
| JPH0820342B2 true JPH0820342B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=26364170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2026392A Expired - Fee Related JPH0820342B2 (ja) | 1989-03-30 | 1990-02-06 | 耐熱部材の熱応力予測方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5048346A (ja) |
| EP (1) | EP0390117B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0820342B2 (ja) |
| DE (1) | DE69015399T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5630667A (en) * | 1994-03-30 | 1997-05-20 | Hitachi Metals Ltd | Model and method for predicting heat cracking of heat-resistant members |
| JP3311316B2 (ja) * | 1999-09-10 | 2002-08-05 | 本田技研工業株式会社 | 熱サイクルを受ける物品の寿命評価方法 |
| JP3669887B2 (ja) * | 1999-11-29 | 2005-07-13 | トヨタ自動車株式会社 | 熱変形解析方法 |
| US6547432B2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-04-15 | Stryker Instruments | Bone cement mixing and delivery device for injection and method thereof |
| JP5696643B2 (ja) * | 2011-10-26 | 2015-04-08 | トヨタ自動車株式会社 | 歪測定装置、線膨張係数測定方法、及び、サーモビュアの補正係数測定方法 |
| CN114413780B (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-24 | 中国飞机强度研究所 | 一种用于飞机测试的结构热应变测量方法 |
| CN115235934A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-10-25 | 衡阳凯新特种材料科技有限公司 | 氮化硅陶瓷材料抗热震性能的检测方法及设备 |
| CN117929102B (zh) * | 2024-03-22 | 2024-05-28 | 深圳大学 | 动态真三轴电磁霍普金森杆的消除应力空白角装置及方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1165097A (en) * | 1967-03-23 | 1969-09-24 | Nikex Nehezipari Kulkere | Pick Up Box for Ascertaining Internal Stresses in Solid Bodies |
| DE2305308C3 (de) * | 1973-02-03 | 1979-12-06 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Verfahren zur räumlichen Sichtbarmachung und zur vorbereitenden Messung der Verformung von Begrenzungsflächen innenliegender Hohlräume eines Bauteiles |
| US3964313A (en) * | 1974-08-21 | 1976-06-22 | Swift & Company | Canned food recyclable thermal simulator |
| JPS5142947A (ja) * | 1974-10-09 | 1976-04-12 | Hitachi Ltd | Totsunyudenryuboshikairo |
| SU585427A1 (ru) * | 1976-03-19 | 1977-12-25 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии | Способизготовлени трещиноватой водозащитной толщи на модел х из эквивалентных материалов |
| JPS62115332A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 | Mitsubishi Motors Corp | 発泡樹脂モデルによる応力解析方法 |
| US4711131A (en) * | 1986-01-03 | 1987-12-08 | Mobil Oil Corporation | Method and apparatus for determining crack initiation and propagation in metals |
| JPS62259038A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-11 | Akira Shodoshima | 塑性加工用ひずみ速度依存性モデル材料 |
| SU1357781A1 (ru) * | 1986-07-14 | 1987-12-07 | Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Восстановления Деталей "Ремдеталь" | Образец дл испытаний валов на усталостную прочность |
| FR2632067B1 (fr) * | 1988-04-06 | 1990-09-14 | Armines | Procede et appareil de mesure du comportement mecanique de liaisons d'interfaces |
-
1990
- 1990-02-06 JP JP2026392A patent/JPH0820342B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-28 DE DE69015399T patent/DE69015399T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-28 EP EP90105927A patent/EP0390117B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-29 US US07/500,952 patent/US5048346A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 自動車技術論文集Ｎｏ．２７１９８３８４頁〜９０頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69015399T2 (de) | 1995-05-04 |
| EP0390117B1 (en) | 1994-12-28 |
| US5048346A (en) | 1991-09-17 |
| DE69015399D1 (de) | 1995-02-09 |
| EP0390117A2 (en) | 1990-10-03 |
| JPH0328731A (ja) | 1991-02-06 |
| EP0390117A3 (en) | 1990-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huespe et al. | Thermomechanical model of a continuous casting process | |
| US8718989B2 (en) | Method to determine the internal structure of a heat conducting body | |
| Blanche et al. | Dissipation assessments during dynamic very high cycle fatigue tests | |
| US6585408B2 (en) | Method and apparatus for measuring local heat transfer distribution on a surface | |
| CN101887472B (zh) | 预测淬火铝铸件中残余应力和变形的方法 | |
| EP2354783A1 (en) | Thermal inspection system and method incorporating external flow | |
| Tanda et al. | An experimental investigation of internal heat transfer in an automotive turbocharger compressor | |
| JPH0820342B2 (ja) | 耐熱部材の熱応力予測方法 | |
| Murphy et al. | Thermal buckling of rectangular plates | |
| Strejček et al. | Behaviour of column web component of steel beam-to-column joints at elevated temperatures | |
| US5129443A (en) | Method of manufacturing a product by estimating thermal stress using a model of the product made of different material | |
| Mitchell et al. | Determination of strain during hot tearing by image correlation | |
| EP4365557A1 (en) | Method, use, and device for ultrasonic double-wave measurement of pre-tightening force and temperature of solid material | |
| US5630667A (en) | Model and method for predicting heat cracking of heat-resistant members | |
| Turner et al. | Application of digital image analysis to strain measurement at elevated temperature | |
| US6523999B1 (en) | Process for evaluating life of article subjected to thermal cycles based on comparison of strain rates measured under evaluating conditions and actual service conditions | |
| JP4269394B2 (ja) | 鋼板形状の予測方法 | |
| JP2003232719A (ja) | 配管のクリープ損傷監視方法と装置 | |
| Tsuji et al. | Investigation of photothermoelasticity by means of heating | |
| PERCY et al. | Buckling analysis and test correlation of hat stiffened panels for hypersonic vehicles | |
| Fan et al. | A new computational scheme on quantitative inner pipe boundary identification based on the estimation of effective thermal conductivity | |
| JP3308453B2 (ja) | 高温用機器シール部の面圧測定方法 | |
| Lachmayer et al. | Validation and Quality Assurance | |
| JPH05220552A (ja) | 連続鋳造用鋳型の熱電対状態診断方法と装置 | |
| Kassab et al. | BEM solution of the inverse geometric problem-experimental results |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080304 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |