WO2017141286A1 - 構造物の応力推定方法 - Google Patents

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stress
estimation method
heat exchanger
pressure
stress estimation
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達哉 植田
雄一郎 新留
将志 ▲柳▼田
秀雄 長
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住友精密工業株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G01L1/162—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques

Definitions

  • the present invention relates to a stress estimation method, and more particularly to a stress estimation method for a structure represented by a heat exchanger.
  • a stress estimation method using a strain gauge as a method for estimating the stress applied to the structure.
  • a strain gauge is affixed to a portion of the structure where the stress is to be obtained. Thereafter, a load is applied to the structure, and the strain is detected by a strain gauge. In the elastic range, strain and stress are in a proportional relationship. Therefore, based on the detected strain and the elastic modulus of the structure, the stress applied to the location where the strain gauge is attached can be estimated.
  • the stress estimation method using strain gauges requires many strain gauges when estimating a wide range of stresses. Furthermore, when estimating the stress applied to the fins and the like inside the heat exchanger, it is necessary to affix a strain gauge to the fins and the like inside the heat exchanger, which makes measurement difficult.
  • Patent Document 1 proposes a method for estimating stress from the propagation speed of elastic waves. This method is based on a graph of propagation velocity under tensile and compressive stress obtained in advance using a specimen of the same material as the structure to be measured, and the propagation velocity measured by applying a compressive load to the actual structure. Thus, the elastic wave velocity at no stress is obtained, and the compressive strength of the structure is obtained based on the obtained elastic wave velocity.
  • the stress estimation method of this document is a stress estimation as an average value of a wide area where the propagation velocity is measured. Therefore, although it is possible to estimate stress with high accuracy with a structure having a simple shape, it is difficult to apply to a structure with a complicated structure such as a heat exchanger.
  • Patent Document 2 discloses a method for inspecting durability of a heat exchanger, more specifically, defective brazing of fins inside the heat exchanger.
  • gas is introduced into a heat exchanger, a predetermined pressure is applied, and peeling due to brazing failure is detected by sound.
  • the method disclosed in Patent Document 2 can confirm the presence or absence of brazing defects, it cannot estimate the durability by estimating the stress applied to the heat exchanger.
  • the method disclosed in Patent Document 2 ensures the soundness of the heat exchanger by loading the heat exchanger with a stress that is greater than the stress used in the actual heat exchanger and withstanding the stress. It is an inspection method based on the idea that it is possible. In the fracture behavior of a heat exchanger in actual use, there is a higher possibility of failure (that is, fatigue failure) due to repeated loading with much smaller stress than failure due to a single large stress load.
  • the heat exchanger may reach the plastic region beyond the elastic region and may be plastically deformed or residual stress may remain, although it does not result in breakage such as peeling.
  • the heat exchanger where residual stress remains, fatigue failure occurs at a stress lower than the stress that leads to normal fatigue failure. Therefore, with the method disclosed in Patent Document 2, it is difficult to accurately evaluate the durability of the heat exchanger.
  • JP 2002-181677 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-221387
  • An object of the present invention is to provide a stress estimation method capable of easily and accurately estimating stress applied to a structure.
  • the stress estimation method includes a mounting step of mounting a piezoelectric element that detects an elastic wave emitted when an inclusion in a metal member is cracked on a surface of a structure including the metal member, and the piezoelectric element is mounted.
  • a step of applying pressure to the formed structure, a step of specifying a reference pressure applied to the structure when the piezoelectric element detects an elastic wave, and a metal member when the inclusion is cracked A stress estimation step of obtaining an estimated stress applied to the structure when a predetermined pressure is applied to the structure based on a reference stress that is a stress and a reference pressure;
  • the stress estimation method according to the present embodiment can easily and accurately estimate the stress applied to the structure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a durability evaluation test apparatus used in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the crosshead displacement and stress when the tensile test is performed on the 6951 aluminum alloy test piece, and the amplitude of the AE wave.
  • FIG. 3 is a plan view of a test piece used in a tensile test to obtain FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a durability evaluation test using the stress estimation method of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart of a durability evaluation test using the stress estimation method of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view when three piezoelectric elements are arranged on the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 7 is a schematic view when two piezoelectric elements are arranged on the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 8 is a flowchart of a durability evaluation test using the stress estimation method of the second embodiment.
  • the structure stress estimation method includes a mounting step of attaching a piezoelectric element for detecting an elastic wave emitted when an inclusion in a metal member breaks to a surface of the structure including the metal member, and a piezoelectric A step of applying pressure to the structure to which the element is attached, a step of specifying a reference pressure applied to the structure when the piezoelectric element detects an elastic wave, and a metal when the inclusion is cracked A stress estimation step of obtaining an estimated stress applied to the structure when a predetermined pressure is applied to the structure based on a reference stress that is a stress applied to the member and a reference pressure.
  • an elastic wave (more specifically, an acoustic emission wave) released when an inclusion in a metal is broken is detected, and a pressure (reference pressure) when the elastic wave is detected,
  • the stress applied to the structure when a predetermined pressure is applied is estimated based on the stress (reference stress) when the inclusion breaks and releases the elastic wave.
  • the reference stress when the inclusion breaks and releases the elastic wave is in a substantially constant range. Stress and pressure have a proportional relationship. Therefore, if the pressure (reference pressure) when the elastic wave released by cracking of the inclusion is detected (that is, when the reference stress of the inclusion is applied to the structure) can be specified, the stress at the predetermined pressure Can be estimated easily with high accuracy.
  • the stress estimation method may further include a step of measuring a reference stress using a metal that is a material of the metal member.
  • the stress estimation step obtains the estimated stress using the reference stress and the reference pressure measured in advance.
  • the stress estimation method further includes a step of evaluating the durability of the structure based on the estimated stress.
  • a plurality of piezoelectric elements are attached to a plurality of positions on the surface of the structure.
  • the stress estimation method further specifies a position where the elastic wave is emitted from the structure when the plurality of piezoelectric elements detect the elastic wave.
  • the position of the inclusion that has emitted the elastic wave can be specified based on the arrival time of the elastic wave of each piezoelectric element attached at a different position. As a result, it is possible to specify a position where stress tends to concentrate in the structure.
  • the estimated stress is obtained by using the reference stress specific to the material of the metal member used at the specified position and the reference pressure.
  • the materials of multiple metal members included in the structure may be different. If the elastic wave emission position can be specified, the estimated stress can be obtained using the reference stress of the material of the metal member at the specified position. In this case, the accuracy of the estimated stress is increased.
  • the above metal member is an aluminum alloy member.
  • the inclusions in the aluminum alloy are mainly intermetallic compounds and are brittle. Therefore, it is easy to emit an elastic wave, and the piezoelectric element can easily detect the elastic wave.
  • the structure is a heat exchanger including a plurality of flow paths therein, and in the step of applying pressure, a fluid is flowed into the heat exchanger, and an internal pressure is applied to the heat exchanger. It may be given.
  • the plurality of flow paths are formed by a plurality of fins, for example.
  • the fluid may be a gas or a liquid.
  • a preferred fluid is a liquid.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a durability evaluation test apparatus.
  • a durability evaluation test apparatus 1 includes a fluid source 2, a pressure transducer 3, a valve 4, a pressure gauge 5, a chamber 6, a flow path 7 through which a fluid passes, and a control device 20.
  • a fluid source 2 a pressure transducer 3
  • a valve 4 a pressure gauge 5
  • a chamber 6 a flow path 7 through which a fluid passes
  • a control device 20 With.
  • the chamber 6 includes a temperature raising device (not shown).
  • a heat exchanger 10 is accommodated in the chamber 6.
  • the chamber 6 adjusts the temperature of the heat exchanger 10 during the durability evaluation test using a temperature raising device.
  • the heat exchanger 10 which is a structure has a known configuration.
  • the heat exchanger 10 has a main body including a flow path through which a fluid flows.
  • the heat exchanger 10 includes, for example, a plurality of fins inside, and a fluid flows between adjacent fins.
  • the plurality of fins may be corrugated fins or plate fins.
  • the body of the heat exchanger 10 may include a tube plate.
  • the fin is brazed to the main body or formed integrally with the main body.
  • the heat exchanger 10 includes an inlet 11 and an outlet 12. The fluid flows into the heat exchanger 10 through the inlet 11. The fluid is heat-exchanged in the main body of the heat exchanger 10 and flows out through the outlet 12.
  • the fluid source 2 contains a fluid for pressurizing the heat exchanger 10.
  • the fluid is a liquid fluid, for example, oil.
  • the fluid stored in the fluid source 2 is preferably a liquid. This is because a liquid is less susceptible to contraction and expansion and is safer to test than a gas.
  • the flow path 7 circulates the fluid between the fluid source 2 and the heat exchanger 10.
  • the flow path 7 is connected between the fluid source 2 and the inlet 11, and further connected between the outlet 12 and the fluid source 2.
  • the pressure converter 3 raises and lowers the pressure of the fluid in the flow path 7 and adjusts the pressure (internal pressure) applied to the heat exchanger 10. The adjusted pressure can be confirmed with the pressure gauge 5.
  • the valve 4 is opened at the start of the test, whereby fluid flows into the flow path 7.
  • the control device 20 controls the durability evaluation test device 1 as a whole. Specifically, the control device 20 controls the fluid source 2, the pressure transducer 3, the valve 4, the pressure gauge 5, and the chamber 6.
  • the control device 20 further acquires the detection result of the piezoelectric element PE and the pressure value in the heat exchanger 10 by the pressure gauge 5, and calculates the estimated stress.
  • the control device 20 includes a computer (not shown) inside, and information for calculating an estimated stress is stored in a hard disk and a memory in the computer.
  • the heat exchanger 10 includes a plurality of metal members.
  • the metal that is the material of the metal member usually contains inclusions.
  • an aluminum alloy is used for the heat exchanger 10 used for aircraft applications. Examples of the aluminum alloy include 6000 series and 3000 series.
  • These aluminum alloys contain inclusions such as Fe-Si inclusions and Fe-Si-Mg inclusions. These inclusions are intermetallic compounds and the like and are brittle. The inclusions are broken at a stress lower than the fracture stress of the parent phase.
  • the stress (breaking stress) when the inclusion is broken is referred to as “reference stress”.
  • the strength of the aluminum alloy varies depending on the heat treatment conditions, the reference stress of the specific inclusion is almost constant.
  • the elastic wave emitted here has a high frequency component mainly in the ultrasonic region (several tens of kHz to several MHz). Such elastic waves are referred to as acoustic emission waves.
  • acoustic emission wave is referred to as “AE wave”.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the crosshead displacement and stress when the tensile test is performed on the 6951 aluminum alloy test piece, and the amplitude of the AE wave.
  • FIG. 2 was obtained by the following method.
  • a tensile test piece made of 6951 aluminum was produced.
  • the chemical composition of 6951 aluminum is Cu: 0.15-0.4, Si: 0.2-0.5, Fe: 0.8 or less, Mn: 0.1 or less, Mg: 0.4-0. 8 and Zn: 0.2 or less, the balance was Al and impurities.
  • the numerical value in FIG. 3 is a dimension (mm).
  • the thickness of the test piece was 0.25 mm, the length of the test piece was 190 mm, and the length of the parallel part was 70 mm.
  • Four piezoelectric elements (picosensors) PE were attached at the positions shown in FIG. 3 on the central axis of one surface of the test piece. Two test pieces (TP1 and TP2) were prepared, and before the piezoelectric element PE was mounted, the heat treatment conditions were changed for each test piece and the heat treatment was performed.
  • a tensile test was performed on the test pieces TP1 and TP2 at room temperature and in the atmosphere using an Instron (trademark) type tensile tester.
  • the displacement of the crosshead corresponded to the elongation of the test piece.
  • the stress applied to the test piece was obtained by measuring the load with a load cell and dividing the obtained load by the cross-sectional area of the test piece.
  • the amplitude of the AE waveform when the AE wave was detected by the piezoelectric element PE and the displacement of the crosshead at that time were obtained. Based on the obtained results, FIG. 2 was created.
  • the stress curves of the test pieces TP1 and TP2 showed different values. However, in both the test pieces TP1 and TP2, the stress at which the AE wave was detected was concentrated in the range of 50 to 150 MPa. The AE wave was first detected in the vicinity of 50 MPa for both the test pieces TP1 and TP2.
  • the reference stress when the specific inclusion cracks is at least 50 to 150 MPa, and the reference stress at the beginning of cracking is 50 MPa.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a durability evaluation test using the stress estimation method of the present embodiment.
  • heat exchanger 10 houses a plurality of aluminum alloy fins 50 (corrugated fins here) inside.
  • the fins 50 are brazed or integrally formed on the inner surface of the main body of the heat exchanger 10.
  • the heat exchanger 10 is filled with the liquid fluid FL, and a pressure (internal pressure) P1 is applied to the inside. At this time, a tensile stress is applied to the fin 50 by the pressure (internal pressure) P1.
  • the inclusions in the fins 50 are destroyed, and AE waves are emitted in all directions.
  • the AE wave propagates in the liquid fluid FL and in the solid (the main body of the heat exchanger 10 and the fins 50) and reaches the surface of the heat exchanger 10.
  • the piezoelectric element PE detects this AE wave.
  • the reference stress (fracture stress) when the aluminum alloy inclusion is destroyed is substantially constant. Therefore, if the reference stress of the inclusion is known in advance, it can be estimated that the reference stress is applied to the fin 50 at the internal pressure P1 when the AE wave is detected.
  • the brittleness of the inclusions in the metal is used, and the heat exchanger 10 (of the heat exchanger 10 (at the internal pressure P1 when the AE wave is emitted) with the fracture stress of the inclusions as the reference stress. It can be estimated that the stress applied to the (metal member) is the reference stress.
  • ⁇ Internal pressure P1 and stress have a proportional relationship in principle. Therefore, the stress (hereinafter referred to as estimated stress) applied to the heat exchanger 10 when a predetermined pressure is applied in the durability evaluation test can be obtained based on the reference stress. Therefore, if the stress estimation method of this embodiment is used, highly accurate estimated stress can be easily obtained, and the durability of the heat exchanger 10 can also be evaluated based on the estimated stress. For example, if the estimated stress is less than the design fatigue cycle of the SN curve of an aluminum alloy that has emitted AE waves, it can be predicted that the durability of the heat exchanger 10 is sufficient.
  • FIG. 5 is a flowchart of a durability evaluation test using the stress estimation method of the present embodiment.
  • piezoelectric element PE is attached to the surface of heat exchanger 10 (S1).
  • One or a plurality of piezoelectric elements PE may be attached.
  • FIG. 6 in the heat exchanger whose surface is a two-dimensional plane, when specifying the position X1 of the inclusion that has emitted the AE wave, at least three or more piezoelectric elements PE are attached to the heat exchanger 10. If it is enough.
  • the position X1 can be specified based on the difference in time at which each of the three piezoelectric elements PE receives the AE wave and the position of each piezoelectric element PE.
  • the heat exchanger 10 to which the piezoelectric element PE is attached is attached to the durability evaluation test apparatus 1 (S2). Specifically, the heat exchanger 10 is accommodated in the chamber 6, and the flow path 7 is attached to the inlet 11 and the outlet 12.
  • the control device 20 adjusts the temperature of the heat exchanger 10 to the test temperature using a temperature increasing device or a cooling device (not shown) of the chamber 6.
  • the test temperature may be a temperature at which the heat exchanger 10 is actually used, or may be a temperature higher or lower than the temperature range in actual use in the case of an accelerated test.
  • the control device 20 After adjusting the temperature of the heat exchanger 10 to a predetermined temperature, the control device 20 applies pressure to the heat exchanger 10 (S3). Specifically, the liquid fluid flows into the heat exchanger 10 from the fluid source 2 through the flow path 7. Further, the control device 20 operates the pressure converter 3 to start applying pressure to the heat exchanger 10, and gradually increases the pressure (NO in S4, S5).
  • the inclusions in the fins 50 (made of aluminum alloy here) in the heat exchanger 10 are destroyed when the predetermined pressure is reached, and AE waves begin to be emitted. .
  • the AE wave that has started to be emitted propagates through the liquid fluid and the solid part (the main body and the fins 50) of the heat exchanger 10 and reaches the piezoelectric element PE.
  • the control device 20 specifies the pressure (internal pressure) applied to the heat exchanger 10 when the AE wave is detected. As described above, the stress (reference stress) when the inclusion is destroyed is substantially constant. Therefore, the reference stress is applied to the heat exchanger 10 when the first released AE wave is detected. The pressure at this time is defined as “reference pressure” (S6).
  • the control device 20 obtains a stress (estimated pressure) applied to the heat exchanger 10 at a predetermined pressure based on the obtained reference pressure and reference stress (S7).
  • a stress estimated pressure
  • S7 reference pressure and reference stress
  • pressure and stress have a proportional relationship. Therefore, if the reference pressure when the reference stress is applied is specified in step S6, the estimated stress applied to the heat exchanger 10 at the predetermined pressure is easily calculated.
  • the estimated stress applied to the heat exchanger 10 at a predetermined pressure is calculated by detecting the AE wave emitted when the inclusion is destroyed and specifying the reference pressure through the above steps.
  • the control device 20 Based on the estimated stress obtained in step S7, the control device 20 evaluates the durability of the heat exchanger 10 at the pressure required in the use environment (S8). For example, if the estimated stress obtained is less than the design fatigue cycle in the fatigue curve (SN curve), the heat exchanger 10 will not break even under the required pressure. Therefore, it can be determined that the heat exchanger 10 has sufficient durability. On the other hand, if the estimated stress obtained in step S7 exceeds the design fatigue cycle, it can be determined that the heat exchanger 10 does not have sufficient durability.
  • the stress estimation method of the present embodiment can easily calculate the estimated stress. Then, the durability of the heat exchanger 10 can be easily evaluated using the estimated stress.
  • the heat exchanger 10 includes a plurality of metal members (for example, aluminum alloy members) made of different materials, the accuracy of the estimated stress increases when the reference stress corresponding to the material of the metal member that has emitted the AE wave can be calculated. .
  • FIG. 8 is a flowchart of the stress estimation method according to the second embodiment.
  • the flowchart of FIG. 8 includes step S40 newly between step S4 and step S6, as compared with FIG.
  • the other steps in FIG. 8 are the same as those in FIG.
  • the control device 20 detects the first AE wave emitted from the piezoelectric element PE (YES in S4), based on the time difference between the AE wave detection times of the three piezoelectric elements PE and the arrangement position of the piezoelectric elements PE,
  • the generation source X0 of the AE wave is specified (S41).
  • the material of the metal member arranged in the specified generation source X0 is specified.
  • the control device 20 stores the position information of the metal member used in the heat exchanger 10.
  • the control device 20 further stores information (material information) regarding the material of each metal member. Based on the stored position information and material information, the control device 20 specifies the material of the metal member arranged at the generation source X0 (S42).
  • the control device 20 further stores therein reference stress information relating to reference stress (breakage stress of inclusions) in each material.
  • the control device 20 specifies the reference stress in the material of the metal member of the generation source X0 based on the reference stress information (S43).
  • the control device 20 specifies the reference pressure in Step S6, and obtains the estimated stress in Step S7 based on the reference stress and the reference pressure specified in Step S43 (S7). Subsequent operations are the same as those in FIG.
  • the reference stress specific to the material of the metal member arranged at the AE wave generation source is specified and used for calculation of the estimated stress. Therefore, the accuracy of the estimated stress is further increased.
  • control device 20 specifies the reference pressure, calculates the estimated stress, specifies the AE wave generation source, specifies the material, specifies the reference stress, etc. A person or another computer device may perform these processes. Further, the control device 20 may not store the position information, material information, and reference stress information of the metal member.
  • an aluminum alloy is taken as an example of the metal, and the fracture stress of the Fe—Si inclusion is defined as the reference stress as the inclusion.
  • the inclusions are not limited to Fe—Si based inclusions.
  • the fracture stress may be obtained using Fe—Si—Mg inclusions as inclusions.
  • the inclusions that emit AE waves vary depending on the chemical composition of the aluminum alloy. Therefore, the reference stress (fracture stress) may be determined according to the type of aluminum alloy.
  • the metal is not limited to aluminum alloy.
  • the metal of the present embodiment includes other alloys and steels.
  • the stress estimation method is applied to a structure including an aluminum alloy member. This is because the inclusions in the aluminum alloy are mainly intermetallic compounds, are easily broken, and are easy to detect AE waves.
  • the stress applied to the aluminum alloy when the AE wave of the specific inclusion is emitted is measured in advance by a tensile test using the test piece of the aluminum alloy used in the heat exchanger 10, and the value is measured.
  • a reference stress was defined as a reference stress.
  • the definition of the reference stress is not limited to this method.
  • the reference stress may be obtained by simulation, or the reference stress may be obtained by another method.
  • a heat exchanger including a plurality of flow paths constituted by fins as a structure has been described as an example.
  • the plurality of flow paths are not limited to the configuration using fins.
  • the plurality of flow paths may be configured by a tube or extrusion molding.
  • the structure is not limited to a heat exchanger. If it is a structure containing a metal member, the above-described stress estimation method can be applied to structures other than the heat exchanger.

Abstract

　構造物にかかる応力を容易かつ精度高く推定できる応力推定方法を提供する。本実施形態による応力推定方法は、金属部材を含む構造物（１０）の表面に、金属部材内の介在物が割れたときに放出される弾性波（ＡＥ）を検知する圧電素子（ＰＥ）を取付ける取付工程と、圧電素子（ＰＥ）が取付けられた構造物（１０）に対して圧力を付与する工程と、圧電素子（ＰＥ）が弾性波を検知したときに構造物（１０）に付与されていた基準圧力を特定する工程と、介在物が割れたときに金属部材にかかる応力である基準応力と、基準圧力とに基づいて、所定の圧力が構造物に付与されたときに構造物（１０）にかかる推定応力を求める応力推定工程とを備える。

Description

構造物の応力推定方法
　本発明は、応力推定方法に関し、さらに詳しくは、熱交換器に代表される構造物の応力推定方法に関する。
　構造物にかかる応力を推定する方法として、歪みゲージを用いた応力推定方法がある。この応力推定方法では、構造物のうち、応力を求めたい箇所に歪みゲージを貼り付ける。その後、構造物に荷重をかけて、歪みゲージで歪みを検知する。弾性域であれば、歪みと応力とは比例関係である。そのため、検知された歪みと構造物の弾性率とに基づいて、歪みゲージが貼り付けられた箇所にかかる応力を推定できる。
　しかしながら、歪みゲージを用いた応力推定方法では、広い範囲の応力を推定する場合に多くの歪みゲージが必要となる。さらに、熱交換器の内部のフィン等にかかる応力を推定する場合、熱交換器内部のフィン等に歪みゲージを貼り付ける必要があり、測定が困難である。
　他の応力推定方法として、特開２００２－１８１６７７号公報（特許文献１）は、弾性波の伝播速度から応力を推定する方法を提案する。この方法では、測定対象の構造物と同じ材質の試験体で予め求めた、引張及び圧縮応力下での伝播速度のグラフと、実際の構造物に圧縮負荷をかけて測定した伝播速度とに基づいて、無応力時の弾性波速度を求め、得られた弾性波速度に基づいて、構造物の圧縮強度を求める。
　しかしながら、この文献の応力推定法は、伝播速度を測定した広い領域の平均値としての応力推定となる。そのため、単純な形状の構造物では精度の高い応力推定ができるものの、熱交換器のように、複雑な構成の構造物に対しては適用しにくい。
　熱交換器に代表される、複雑な構成を有する構造物にかかる応力を推定できれば、構造物の耐久性を評価することができる。特開２００５－２２１３８７号公報（特許文献２）は、熱交換器の耐久性、より具体的には、熱交換器内部のフィンのロウ付け不良の検査方法を開示する。この文献の方法では、熱交換器内にガスを導入して所定の圧力を付与し、ロウ付け不良による剥がれを音で検知する。これにより、従来、熟練工が目視により確認していたロウ付け不良検査を容易に、かつ、確実にできると記載されている。
　しかしながら、特許文献２に開示された方法は、ロウ付け不良の有無は確認できるものの、熱交換器にかかる応力を推定して耐久性を評価することはできない。具体的には、特許文献２に開示された方法は、実際の熱交換器で使用する応力より過大な応力を熱交換器に負荷し、その応力に耐えることで熱交換器の健全性を担保できるという考えに基づく検査法である。実際の使用による熱交換器の破壊挙動では、一回の大きな応力負荷による破壊よりも、それよりはるかに小さい応力の繰返し負荷による破壊（つまり疲労破壊）の可能性の方が高い。さらに、過大な負荷を与えた場合には、剥離等の破壊には至らないものの、熱交換器が弾性域を超えて塑性域に達して塑性変形したり、残留応力が残る可能性がある。残留応力が残った熱交換器では、通常の疲労破壊に至る応力よりも低い応力で疲労破壊が発生する。したがって、特許文献２に開示された方法では、熱交換器の耐久性を正確に評価することが困難である。
特開２００２－１８１６７７号公報 特開２００５－２２１３８７号公報
　本発明の目的は、構造物にかかる応力を容易にかつ精度高く推定できる応力推定方法を提供することである。
　本実施形態による応力推定方法は、金属部材を含む構造物の表面に、金属部材内の介在物が割れたときに放出される弾性波を検知する圧電素子を取付ける取付工程と、圧電素子が取付けられた構造物に対して圧力を付与する工程と、圧電素子が弾性波を検知したときに構造物に付与されていた基準圧力を特定する工程と、介在物が割れたときに金属部材にかかる応力である基準応力と、基準圧力とに基づいて、所定の圧力が構造物に付与されたときに構造物にかかる推定応力を求める応力推定工程とを備える。
　本実施形態による応力推定方法は、構造物にかかる応力を容易にかつ精度高く推定できる。
図１は、第１の実施の形態で用いられる耐久性評価試験装置の模式図である。 図２は、６９５１のアルミニウム合金の試験片に対して引張試験を実施したときのクロスヘッド変位及び応力の関係と、ＡＥ波の振幅との関係を示す図である。 図３は、図２を得るための引張試験に使用された試験片の平面図である。 図４は、第１の実施形態の応力推定方法を利用した耐久性評価試験を説明するための模式図である。 図５は、第１の実施形態の応力推定方法を用いた耐久性評価試験のフロー図である。 図６は、熱交換器の表面に３つの圧電素子を配置した場合の模式図である。 図７は、熱交換器の表面に２つの圧電素子を配置した場合の模式図である。 図８は、第２の実施形態の応力推定方法を用いた耐久性評価試験のフロー図である。
　本実施形態による構造物の応力推定方法は、金属部材を含む構造物の表面に、金属部材内の介在物が割れたときに放出される弾性波を検知する圧電素子を取付ける取付工程と、圧電素子が取付けられた構造物に対して圧力を付与する工程と、圧電素子が弾性波を検知したときに構造物に付与されていた基準圧力を特定する工程と、介在物が割れたときに金属部材にかかる応力である基準応力と、基準圧力とに基づいて、所定の圧力が構造物に付与されたときに構造物にかかる推定応力を求める応力推定工程とを備える。
　本応力推定方法では、金属中の介在物が割れたときに放出される弾性波（より具体的にはアコースティックエミッション波）を検知し、弾性波が検知されたときの圧力（基準圧力）と、介在物が割れて弾性波を放出するときの応力（基準応力）とに基づいて、所定の圧力を付与した場合に構造物にかかる応力を推定する。介在物が割れて弾性波を放出するときの基準応力は、ほぼ一定の範囲内となる。応力と圧力は比例関係を有する。そのため、介在物が割れて放出された弾性波が検知されたとき（つまり、介在物の基準応力が構造物に付与されたとき）の圧力（基準圧力）が特定できれば、所定の圧力時の応力を容易に、精度高く、推定できる。
　上記応力推定方法はさらに、金属部材の素材である金属を用いて、基準応力を測定する工程を含んでもよい。この場合、上記応力推定工程は、予め測定された基準応力と基準圧力とを用いて、推定応力を求める。
　好ましくは、上記応力推定方法はさらに、推定応力に基づいて、構造物の耐久性を評価する工程を備える。
　この場合、所定の圧力を付与したときの推定応力に基づいて、構造物が想定された環境で使用可能か否かを容易に判定できる。
　好ましくは、取付工程では、構造物の表面の複数の位置に複数の圧電素子を取付ける。上記応力推定方法はさらに、複数の圧電素子が弾性波を検知したとき、構造物において弾性波が放出された位置を特定する。
　この場合、構造物中において介在物から弾性波が放出されたとき、異なる位置に取付けられた各圧電素子の弾性波の到達時間に基づいて、弾性波を放出した介在物の位置を特定できる。その結果、構造物中において応力が集中しやすい位置を特定できる。
　好ましくは、応力推定工程は、特定された位置に使用された金属部材の素材固有の基準応力と、基準圧力とを用いて、推定応力を求める。
　構造物に含まれる複数の金属部材の素材がそれぞれ異なる場合もある。弾性波の放出位置が特定できれば、特定された位置の金属部材の素材の基準応力を用いて、推定応力を求めることができる。この場合、推定応力の精度が高まる。
　上述の金属部材は、アルミニウム合金製の部材である。
　この場合、アルミニウム合金中の介在物は主として金属間化合物であり脆い。そのため、弾性波を放出しやすく、圧電素子がその弾性波を検知しやすい。
　上記応力推定方法では、構造物は内部に複数の流路を含む熱交換器であり、圧力を付与する工程では、熱交換器の内部に流体を流入して、熱交換器に対して内圧を付与してもよい。
　本実施形態の応力推定方法では、内部に複数の流路を含む熱交換器のような複雑な構造物であっても、容易に精度高く応力を推定できる。複数の流路はたとえば、複数のフィンにより形成される。流体は気体であっても液体であってもよい。好ましい流体は液体である。
　以下、図面を参照して本実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［第１の実施の形態］
　［耐久性評価試験装置］
　初めに、本実施形態の構造物の応力推定方法で使用される耐久性評価試験装置について説明する。本例では、構造物の一例として、熱交換器の応力推定方法を説明する。しかしながら、構造物は熱交換器に限定されない。
　図１は、耐久性評価試験装置の模式図である。図１を参照して、耐久性評価試験装置１は、流体源２と、圧力変換器３と、バルブ４と、圧力計５と、チャンバ６と、流体が通る流路７と、制御装置２０とを備える。
　チャンバ６は図示しない昇温装置を含む。チャンバ６内に熱交換器１０が収納される。チャンバ６は、昇温装置を用いて、耐久性評価試験中の熱交換器１０の温度を調整する。
　構造物である熱交換器１０は、周知の構成を有する。たとえば、熱交換器１０は、流体が流れる流路を内部に含む本体を有する。熱交換器１０はたとえば、内部に複数のフィンを含み、隣り合うフィンの間を流体が流れる。複数のフィンはコルゲートフィンであってもよいし、プレートフィンであってもよい。熱交換器１０の本体はチューブプレートを含んでもよい。通常、フィンは本体にろう付けされたり、本体と一体成形されたりする。
　熱交換器１０には、流入口１１と流出口１２とを備える。流体は、流入口１１を介して熱交換器１０の内部に流入する。そして、流体は熱交換器１０の本体内で熱交換され、流出口１２を介して外部に流出する。
　流体源２には、熱交換器１０を加圧するための流体が収納されている。本例では流体は液体流体であり、たとえば、油である。流体源２に収納される流体は、好ましくは液体である。液体は収縮膨張しにくいため、気体に比べて試験するうえで安全であるからである。
　流路７は、流体源２と熱交換器１０との間で流体を循環させる。流路７は流体源２と流入口１１との間につながり、さらに、流出口１２と流体源２との間につながる。
　圧力変換器３は、流路７内の流体の圧力を昇降し、熱交換器１０にかかる圧力（内圧）を調整する。調整された圧力は、圧力計５で確認できる。バルブ４は、試験開始時に開かれ、これにより、流路７に流体が流れる。
　制御装置２０は、耐久性評価試験装置１全体を制御する。具体的には、制御装置２０は、流体源２と、圧力変換器３と、バルブ４と、圧力計５と、チャンバ６とを制御する。
　制御装置２０はさらに、圧電素子ＰＥの検知結果及び圧力計５による熱交換器１０内の圧力値を取得し、推定応力を算定する。制御装置２０は図示しないコンピュータを内部に含み、コンピュータ内のハードディスク及びメモリには、推定応力を算定するための情報が格納されている。
　［応力推定方法の概要］
　上記耐久性評価試験装置を用いた応力推定方法の概要について説明する。熱交換器１０は複数の金属部材を含む。金属部材の素材である金属には通常、介在物が含まれる。たとえば、航空機用途に使用される熱交換器１０には、アルミニウム合金が使用される。アルミニウム合金はたとえば、６０００系、３０００系等である。
　これらのアルミニウム合金は、Ｆｅ－Ｓｉ系介在物や、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｍｇ系介在物等の介在物を含有する。これらの介在物は金属間化合物等であり、脆い。そして、介在物は母相の破壊応力よりも低い応力で破壊される。以下、介在物が破壊されるときの応力（破壊応力）を「基準応力」という。アルミニウム合金の強度は熱処理条件により変化するものの、特定介在物の基準応力はほぼ一定である。
　金属中の介在物が破壊されるとき、内部に蓄えていた弾性エネルギーを弾性波として放出する。ここで放出される弾性波は主として超音波領域（数１０ｋＨｚ～数ＭＨｚ）の高い周波数成分を有する。このような弾性波をアコースティックエミッション波という。以下、アコースティックエミッション波を「ＡＥ波」という。
　上述のとおり、介在物が破壊されてＡＥ波が放出される基準応力はほぼ一定である。図２は、６９５１のアルミニウム合金の試験片に対して引張試験を実施したときのクロスヘッド変位及び応力の関係と、ＡＥ波の振幅との関係を示す図である。図２は次の方法により得られた。
　図３に示すように、６９５１のアルミニウムからなる引張試験片を作製した。６９５１のアルミニウムの化学組成は、Ｃｕ：０．１５～０．４、Ｓｉ：０．２～０．５、Ｆｅ：０．８以下、Ｍｎ：０．１以下、Ｍｇ：０．４～０．８、及び、Ｚｎ：０．２以下を含有し、残部はＡｌ及び不純物であった。図３中の数値は寸法（ｍｍ）である。試験片の厚さは０．２５ｍｍ、試験片の長さは１９０ｍｍ、平行部の長さは７０ｍｍであった。試験片の一方の表面の中心軸線上に４つの圧電素子（ピコセンサ）ＰＥを図３に示す位置に取付けた。試験片は２つ（ＴＰ１、ＴＰ２）準備し、圧電素子ＰＥを取付ける前に、各試験片に対して熱処理条件を変えて熱処理を実施した。
　熱処理を実施して圧電素子ＰＥを取付けた後、インストロン（商標）型引張試験機を用いて、試験片ＴＰ１及びＴＰ２に対して、常温、大気中で引張試験を実施した。クロスヘッドの変位が試験片の伸びに対応した。また、試験片にかかる応力は、荷重をロードセルで測定し、得られた荷重を試験片の断面積で除することにより求めた。さらに、試験中において、圧電素子ＰＥによりＡＥ波を検知したときのＡＥ波形の振幅と、そのときのクロスヘッドの変位とを求めた。得られた結果に基づいて、図２を作成した。
　図２を参照して、試験片ＴＰ１及びＴＰ２の応力曲線は異なる値を示した。しかしながら、試験片ＴＰ１、ＴＰ２いずれにおいても、ＡＥ波が検知された応力は５０～１５０ＭＰａの範囲に集中した。そして、ＡＥ波が初めに検知されるのは、試験片ＴＰ１及びＴＰ２いずれも、５０ＭＰａ近傍であった。
　以上の結果から、アルミニウム合金において、特定介在物が割れるときの基準応力は少なくとも５０～１５０ＭＰａであり、割れ初めの基準応力は５０ＭＰａであることが分かる。
　本実施形態の応力推定方法を利用した耐久性評価試験は、この基準応力（介在物の破壊応力）を用いる。図４は、本実施形態の応力推定方法を利用した耐久性評価試験を説明するための模式図である。図４を参照して、熱交換器１０は、内部にアルミニウム合金製の複数のフィン５０（ここではコルゲートフィン）を収納する。フィン５０は熱交換器１０の本体の内面にろう付け又は一体成形されている。熱交換器１０内に液体流体ＦＬを充填し、内部に圧力（内圧）Ｐ１を付与する。このとき、圧力（内圧）Ｐ１により、フィン５０には引張応力が付与される。熱交換器１０内部に所定の圧力Ｐ１が付与されたとき、フィン５０内の介在物が破壊され、ＡＥ波が全方位に放出される。ＡＥ波は液体流体ＦＬ及び固体内（熱交換器１０本体及びフィン５０）を伝播して熱交換器１０の表面に到達する。圧電素子ＰＥがこのＡＥ波を検知する。
　上述のとおり、アルミニウム合金の介在物が破壊されたときの基準応力（破壊応力）はほぼ一定である。したがって、予め介在物の基準応力が分かっていれば、ＡＥ波を検知したときの内圧Ｐ１のとき、フィン５０に基準応力がかかっていることが推定できる。
　以上のとおり、本実施形態では、金属中の介在物の脆性を利用して、介在物の破壊応力を基準応力として、ＡＥ波が放出されたときの内圧Ｐ１のときに熱交換器１０（の金属部材）にかかる応力が基準応力であることを推定できる。
　内圧Ｐ１と応力とは原則比例関係を有する。そのため、耐久性評価試験で所定の圧力を付与したときに熱交換器１０にかかる応力（以下、推定応力という）を、基準応力に基づいて求めることができる。したがって、本実施形態の応力推定方法を用いれば、精度の高い推定応力を容易に求めることができ、推定応力に基づいて、熱交換器１０の耐久性についても評価できる。たとえば、推定応力が、ＡＥ波を放出したアルミニウム合金のＳ－Ｎ曲線の設計疲労サイクル未満であれば、熱交換器１０の耐久性が十分であることが予測できる。
　以下、本実施形態の応力推定方法を用いた耐久性評価試験について詳述する。
　［応力推定方法を用いた耐久性評価試験］
　図５は、本実施形態の応力推定方法を用いた耐久性評価試験のフロー図である。図５を参照して、初めに熱交換器１０の表面に圧電素子ＰＥを取付ける（Ｓ１）。取付ける圧電素子ＰＥは１つであってもよいし、複数であってもよい。図６に示すとおり、表面が二次元的な平面である熱交換器において、ＡＥ波を放出した介在物の位置Ｘ１を特定する場合、少なくとも３個以上の圧電素子ＰＥを熱交換器１０に取付ければ足りる。３つの圧電素子ＰＥの各々がＡＥ波を受信した時間の差分及び各圧電素子ＰＥの位置に基づいて、位置Ｘ１を特定することができる。一方、図７に示すとおり、表面を一次元的にとらえることができる（たとえば、表面が狭い）熱交換器１０では、２つの圧電素子ＰＥを取付ければ、ＡＥ波を放出した介在物の位置Ｘ１を特定できる。ただし、位置Ｘ１の検出が不要な場合、１つの圧電素子ＰＥを熱交換器１０に取付ければ足りる。
　続いて、圧電素子ＰＥが取付けられた熱交換器１０を、耐久性評価試験装置１に装着する（Ｓ２）。具体的には、チャンバ６に熱交換器１０を収納し、流入口１１と流出口１２に流路７を取付ける。
　熱交換器１０の装着が完了した後、耐久性評価試験を開始する。初めに、制御装置２０は、チャンバ６の昇温装置や冷却装置（図示せず）を用いて、熱交換器１０の温度を試験温度に調整する。試験温度は、熱交換器１０が実際に使用される温度であってもよいし、加速試験の場合は実際の使用での温度域よりも高い温度や逆に低い温度であってもよい。
　熱交換器１０の温度を所定温度に調整した後、制御装置２０は、熱交換器１０に圧力を付与する（Ｓ３）。具体的には、流体源２から流路７を介して液体流体を熱交換器１０に流入する。さらに、制御装置２０が圧力変換器３を動作させ、熱交換器１０に対する圧力の付与を開始し、徐々に圧力を増加する（Ｓ４でＮＯ、Ｓ５）。
　圧力（内圧）を増加していくと、所定の圧力となったときに熱交換器１０中のフィン５０（ここではアルミニウム合金製とする）内の介在物が破壊され、ＡＥ波が放出され始める。放出され始めたＡＥ波は液体流体及び熱交換器１０の固体部分（本体及びフィン５０）を伝播して、圧電素子ＰＥに到達する。
　圧電素子ＰＥが放出されたＡＥ波を検知したとき（Ｓ４でＹＥＳ）、制御装置２０は、ＡＥ波を検知したときに熱交換器１０にかかる圧力（内圧）を特定する。上述のとおり、介在物が破壊されるときの応力（基準応力）は、ほぼ一定である。したがって、初めに放出されたＡＥ波を検知したとき、熱交換器１０には基準応力がかかる。このときの圧力を、「基準圧力」と定義する（Ｓ６）。
　続いて、制御装置２０は、得られた基準圧力及び基準応力に基づいて、所定圧力において熱交換器１０にかかる応力（推定圧力）を求める（Ｓ７）。上述のとおり、圧力と応力とは比例関係を有する。したがって、ステップＳ６において、基準応力がかかったときの基準圧力が特定されれば、所定の圧力において熱交換器１０にかかる推定応力は容易に算出される。具体的には、基準応力をＳｒｅｆ、基準圧力をＰｒｅｆとした場合、所定の圧力Ｐｘにより熱交換器１０にかかる推定応力Ｓｅｓｔは次の式で求めることができる。
　Ｓｅｓｔ＝（Ｓｒｅｆ／Ｐｒｅｆ）×Ｐｘ
　以上の工程により、介在物が破壊されるときに放出されるＡＥ波を検知して基準圧力を特定することにより、所定の圧力のときに熱交換器１０にかかる推定応力が算定される。
　ステップＳ７で得られた推定応力に基づいて、制御装置２０は、使用環境で要求される圧力における熱交換器１０の耐久性について評価する（Ｓ８）。たとえば、得られた推定応力が疲労曲線（Ｓ－Ｎ曲線）における設計疲労サイクル未満であれば、要求される圧力下においても熱交換器１０は破断しない。したがって、熱交換器１０は十分な耐久性を有すると判断できる。一方、ステップＳ７で得られた推定応力が設計疲労サイクルを超えれば、熱交換器１０は十分な耐久性を有さないと判断できる。
　以上のとおり、本実施形態の応力推定方法では、推定応力を容易に算定できる。そして、推定応力を用いて、熱交換器１０の耐久性を容易に評価できる。
　［第２の実施の形態］
　熱交換器１０が、素材の異なる複数の金属部材（たとえばアルミニウム合金部材）を備える場合、ＡＥ波を放出した金属部材の素材に応じた基準応力を算定できた方が、推定応力の精度が高まる。
　図８は、第２の実施形態による応力推定方法のフロー図である。図８のフロー図は、図５と比較して、ステップＳ４とステップＳ６との間に新たにステップＳ４０を含む。図８のその他のステップは図５と同じである。
　制御装置２０は、圧電素子ＰＥが初めに放出されたＡＥ波を検知したとき（Ｓ４でＹＥＳ）、３つの圧電素子ＰＥのＡＥ波の検知時刻の時間差及び圧電素子ＰＥの配置位置に基づいて、ＡＥ波の発生源Ｘ０を特定する（Ｓ４１）。さらに、特定された発生源Ｘ０に配置された金属部材の素材を特定する。制御装置２０は、熱交換器１０内に使用された金属部材の位置情報を格納する。制御装置２０はさらに、各金属部材の素材に関する情報（素材情報）を格納する。制御装置２０は、格納された位置情報及び素材情報に基づいて、発生源Ｘ０に配置された金属部材の素材を特定する（Ｓ４２）。
　制御装置２０はさらに、内部に、各素材での基準応力（介在物の破壊応力）に関する基準応力情報を格納する。制御装置２０は、基準応力情報に基づいて、発生源Ｘ０の金属部材の素材での基準応力を特定する（Ｓ４３）。
　制御装置２０は、ステップＳ６で基準圧力を特定し、ステップＳ７において、ステップＳ４３で特定された基準応力と基準圧力とに基づいて、推定応力を求める（Ｓ７）。以降の動作は図５と同じである。
　以上のとおり、第２の実施形態では、ＡＥ波の発生源に配置された金属部材の素材固有の基準応力を特定し、推定応力の算定に使用する。そのため、推定応力の精度がさらに高まる。
　上述の実施の形態では、制御装置２０が基準圧力の特定、推定応力の算定、ＡＥ波発生源の特定、素材の特定、基準応力の特定等を行ったが、制御装置２０以外、たとえば、作業者、又は別のコンピュータ装置等がこれらの処理を行ってもよい。また、制御装置２０が金属部材の位置情報、素材情報、基準応力情報を格納してなくてもよい。
　上述の実施の形態では、金属としてアルミニウム合金を例とし、介在物として、Ｆｅ－Ｓｉ系介在物の破壊応力を基準応力として定義した。しかしながら、介在物はＦｅ－Ｓｉ系介在物に限定されない。たとえば、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｍｇ系介在物を介在物として、その破壊応力を求めてもよい。要するに、アルミニウム合金の化学組成に応じて、ＡＥ波を放出する介在物は異なる。そのため、アルミニウム合金の種類に応じて、基準応力（破壊応力）を決定すればよい。
　また、金属はアルミニウム合金に限定されない。本実施形態の金属には、他の合金や鋼等も含まれる。好ましくは、上記応力推定方法は、アルミニウム合金部材を含む構造物に適用される。アルミニウム合金の介在物は主として金属間化合物であり、割れやすく、ＡＥ波を検出しやすいからである。
　上述の実施形態では、熱交換器１０に使用したアルミニウム合金の試験片を用いて、引張試験により、特定介在物のＡＥ波が放出されるときのアルミニウム合金にかかる応力を予め測定し、その値を基準応力とした。しかしながら、基準応力の定義はこの方法に限定されない。たとえば、シミュレーションにより基準応力を求めてもよいし、他の方法により基準応力を求めてもよい。好ましくは、耐久性試験を実施する前に、試験片を用いて引張試験を実施して、基準応力を求めるのが好ましい。この場合、基準応力の精度が高いため、耐久性の評価の精度を高めることができる。
　上述の実施形態では、構造物としてフィンにより構成された複数の流路を含む熱交換器を例に説明した。しかしながら、複数の流路はフィンによる構成に限定されない。たとえば、複数の流路はチューブや押出し成形により構成されていてもよい。また、構造物は熱交換器に限定されない。金属部材を含む構造物であれば、熱交換器以外の構造物に対しても、上述の応力推定方法を適用できる。
　以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
１　耐久性評価試験装置
３　圧力変換器
５　圧力計
１０　熱交換器
ＰＥ　圧電素子

Claims (7)

  1. 　金属部材を含む構造物の表面に、前記金属部材内の介在物が割れたときに放出される弾性波を検知する圧電素子を取付ける取付工程と、
    　前記圧電素子が取付けられた前記構造物に対して圧力を付与する工程と、
    　前記圧電素子が前記弾性波を検知したときに前記構造物に付与されていた基準圧力を特定する工程と、
    　前記介在物が割れたときに前記金属部材にかかる応力である基準応力と、前記基準圧力とに基づいて、所定の圧力が前記構造物に付与されたときに前記構造物にかかる推定応力を求める応力推定工程とを備える、構造物の応力推定方法。
  2. 　請求項１に記載の応力推定方法であってさらに、
    　前記金属部材の素材である金属を用いて、前記基準応力を測定する工程を備え、
    　前記応力推定工程は、前記予め測定された前記基準応力と前記基準圧力とを用いて、前記推定応力を求める、応力推定方法。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の応力推定方法であってさらに、
    　前記推定応力に基づいて、前記構造物の耐久性を評価する工程を備える、応力推定方法。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の応力推定方法であって、
    　前記取付工程では、前記構造物の表面の複数の位置に複数の前記圧電素子を取付け、
    　前記応力推定方法はさらに、
    　複数の前記圧電素子が前記弾性波を検知したとき、前記構造物において前記弾性波が放出された位置を特定する工程を備える、応力推定方法。
  5. 　請求項４に記載の応力推定方法であってさらに、
    　前記応力推定工程は、
    　前記特定された位置に使用された前記金属部材の素材固有の前記基準応力と、前記基準圧力とを用いて、前記推定応力を求める、応力推定方法。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の応力推定方法であって、
    　前記金属部材は、アルミニウム合金製の部材である、応力推定方法。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の応力推定方法であって、
    　前記構造物は内部に複数の流路を含む熱交換器であり、
    　前記圧力を付与する工程では、前記熱交換器の内部に流体を流入して、前記熱交換器に対して内圧を付与する、応力推定方法。
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