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1. WO2016140091 - RESIDUAL STRESS ESTIMATION METHOD AND RESIDUAL STRESS ESTIMATION DEVICE

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明 細 書

発明の名称 残留応力推定方法及び残留応力推定装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014  

発明の効果

0015  

図面の簡単な説明

0016  

発明を実施するための形態

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072  

産業上の利用可能性

0073   0074  

符号の説明

0075  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4A   4B   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 残留応力推定方法及び残留応力推定装置

技術分野

[0001]
 本発明は、固有ひずみ法に基づき構造物の残留応力を推定するための残留応力推定方法及び残留応力推定装置に関する。

背景技術

[0002]
 構造物に生じた残留応力は、疲労き裂などの損傷の原因となることがあり、構造物における残留応力の分布を正確に把握することが重要である。構造物の残留応力を推定する方法として、固有ひずみ法を用いたものが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
[0003]
 従来の固有ひずみ法に基づく残留応力の推定方法では、構造物から2種類の切断片を切り出し、各切断片について弾性ひずみ又は残留応力を計測し、計測された切断片の弾性ひずみ又は残留応力の計測値を有限要素法に基づく逆解析処理に適用する。逆解析処理では、固有ひずみを分布関数を用いて最小二乗法で近似し、構造物における固有ひずみの分布を決定し、得られた固有ひずみ分布から切断前の構造物の残留応力を計算する。
[0004]
 特許文献1には、構造物の試験片からT片及びL片の切断片を切り出し、T片及びL片のそれぞれをさらに切断して複数の小片に分割し、弾性(解放)ひずみを計測することが記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 日本国特開2005-181172号公報
特許文献2 : 日本国特開2003-121273号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 構造物から切断片を採取する作業は非常に煩雑であり、コスト及び作業時間も嵩む。また、計測対象の切断片が多くなると、形状の誤差、加工誤差、計測誤差を含みやすくなり、残留応力の推定精度の低下を招く。その一方で、切断片の採取数が少なすぎても、弾性ひずみ又は残留応力の計測数が十分でなく、高精度に構造物の残留応力を推定することはできない。
[0007]
 本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記課題を解決することができる残留応力推定方法及び残留応力推定装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]
 上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の残留応力推定方法は、構造物に固有ひずみが一方向に一様に分布することが想定される場合に、前記固有ひずみが一様に分布する領域内で採取された切断片から計測された残留応力に関する計測値を取得するステップと、取得された前記計測値に基づいて、前記構造物における前記一方向に交差する方向における固有ひずみの2次元分布を推定するステップと、推定された前記固有ひずみの2次元分布が前記一方向に連続するように、前記構造物における固有ひずみの3次元分布を推定するステップと、を有する。
[0009]
 この態様において、前記計測値を取得するステップでは、前記切断片における前記一方向に交差する方向に切断された切断面において計測された弾性ひずみ又は残留応力を、前記計測値として取得するようにしてもよい。
[0010]
 また、上記態様において、前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、複数の計算点が3次元に並べて配置された前記構造物の3次元モデルにおいて、前記一方向に交差する一の面における各計算点の前記固有ひずみの推定値を、前記一方向に交差する他の面における各計算点に写すようにしてもよい。
[0011]
 また、上記態様において、前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、前記他の面において固有ひずみの推定値が写されない計算点が存在するとき、前記他の面に前記一の面を重ねた場合に前記固有ひずみの推定値が写されない計算点の周囲における前記一の面の固有ひずみに基づいて、前記計算点の固有ひずみを補填するようにしてもよい。
[0012]
 また、上記態様において、前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、前記計算点の周囲に探索領域を設定し、前記探索領域内に前記他の面に重ねられた前記一の面の計算点が存在する場合に、前記探索領域内の前記一の面の計算点における固有ひずみの推定値に基づいて、前記固有ひずみが写されていない計算点の固有ひずみを補填するようにしてもよい。
[0013]
 また、上記態様において、前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、前記探索領域内に前記他の面に重ねられた前記一の面の計算点が存在しない場合に、前記探索領域より大きい探索領域を新たに設定するようにしてもよい。
[0014]
 また、本発明の一の態様の残留応力推定装置は、構造物に固有ひずみが一方向に一様に分布することが想定される場合に、前記固有ひずみが一様に分布する領域内で採取された切断片から計測された残留応力に関する計測値の入力を受け付ける入力部と、前記入力部によって受け付けられた前記計測値に基づいて、前記構造物における前記一方向に交差する方向における固有ひずみの2次元分布を推定する第1推定手段と、前記第1推定手段によって推定された前記固有ひずみの2次元分布が前記一方向に連続するように、前記構造物における固有ひずみの3次元分布を推定する第2推定手段と、前記第2推定手段によって推定された固有ひずみの3次元分布に基づく残留応力の推定結果を表示する表示部と、を備える。

発明の効果

[0015]
 本発明によれば、残留応力の推定精度を低下させることなく、弾性ひずみ、あるいは残留応力を計測するための切断片の採取数を抑制することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0016]
[図1] 本発明に係る残留応力推定装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
[図2] クランク軸の構成を示す側面図である。
[図3] クランク軸に対する塑性加工を説明するための拡大側面図である。
[図4A] ジャーナル軸の加工範囲を示す断面図である。
[図4B] ピン軸の加工範囲を示す断面図である。
[図5] 本発明に係る残留応力推定方法の一実施の形態の手順を示すフローチャートである。
[図6] 構造物から採取される切断片の一例を説明するための斜視図である。
[図7] C片の採取を説明するためのジャーナル軸の断面図である。
[図8] 切断片の残留応力計測の一例を説明するための概略図である。
[図9] 解析面における固有ひずみの周方向への転写を説明するための斜視図である。
[図10] ある転写面における固有ひずみの補填を説明するための概略図である。

発明を実施するための形態

[0017]
 以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
[0018]
 本実施の形態に係る残留応力推定装置は、一方向に一様に固有ひずみが分布すると想定される場合に、構造物の一方向に直行する面における固有ひずみの2次元分布を推定し、推定された固有ひずみの2次元分布を一方向に直行する他の面に転写して、構造物における固有ひずみの3次元分布を推定し、固有ひずみの3次元分布に基づき、構造物の残留応力を推定するものである。
[0019]
[残留応力推定装置の構成]
 残留応力推定装置1は、コンピュータ10によって実現される。図1に示すように、コンピュータ10は、本体11と、入力部12と、表示部13とを備えている。本体11は、CPU111、ROM112、RAM113、ハードディスク115、読出装置114、入出力インタフェース116、及び画像出力インタフェース117を備えており、CPU111、ROM112、RAM113、ハードディスク115、読出装置114、入出力インタフェース116、及び画像出力インタフェース117は、バスによって接続されている。
[0020]
 CPU111は、RAM113にロードされたコンピュータプログラムを実行することが可能である。そして、残留応力推定用のコンピュータプログラムである残留応力推定プログラム110を当該CPU111が実行することにより、コンピュータ10が残留応力推定装置1として機能する。残留応力推定プログラム110は、有限要素法に基づく逆解析処理プログラムであり、構造物における固有ひずみの分布状況の推定を可能とする。
[0021]
 ROM112は、マスクROM、PROM、EPROM、又はEEPROM等によって構成されており、CPU111に実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いるデータ等が記録されている。
[0022]
 RAM113は、SRAMまたはDRAM等によって構成されている。RAM113は、ハードディスク115に記録されている残留応力推定プログラム110の読み出しに用いられる。また、CPU111がコンピュータプログラムを実行するときに、CPU111の作業領域として利用される。
[0023]
 ハードディスク115には、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、CPU111に実行させるための種々のコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータがインストールされている。残留応力推定プログラム110も、このハードディスク115にインストールされている。
[0024]
 ハードディスク115には、例えば米マイクロソフト社が製造販売するWindows(登録商標)等のオペレーティングシステムがインストールされている。以下の説明においては、本実施の形態に係る残留応力推定プログラム110は当該オペレーティングシステム上で動作するものとしている。
[0025]
 読出装置114は、フレキシブルディスクドライブ、CD-ROMドライブ、またはDVD-ROMドライブ等によって構成されており、可搬型記録媒体120に記録されたコンピュータプログラムまたはデータを読み出すことができる。可搬型記録媒体120には、コンピュータを残留応力推定装置として機能させるための残留応力推定プログラム110が格納されており、コンピュータ10が当該可搬型記録媒体120から残留応力推定プログラム110を読み出し、当該残留応力推定プログラム110をハードディスク115にインストールすることが可能である。
[0026]
 入出力インタフェース116は、例えばUSB,IEEE1394,又はRS-232C等のシリアルインタフェース、SCSI,IDE,又は IEEE1284等のパラレルインタフェース、及びD/A変換器、A/D変換器等からなるアナログインタフェース等から構成されている。入出力インタフェース116には、キーボード及びマウスからなる入力部12が接続されており、ユーザが当該入力部12を使用することにより、コンピュータ10にデータを入力することが可能である。
[0027]
 画像出力インタフェース117は、LCDまたはCRT等で構成された表示部13に接続されており、CPU111から与えられた画像データに応じた映像信号を表示部13に出力するようになっている。表示部13は、入力された映像信号にしたがって、画像(画面)を表示する。
[0028]
[固有ひずみ法に基づく残留応力推定の原理]
(1)固有ひずみを用いた残留応力の算出
 固有ひずみをε とすると、残留応力σは次式で表される。
 σ=D(ε-ε ) …(1)
 但し、Dは弾性係数マトリックスであり、εは次式の関係を満たす全ひずみである。
[数1]


[0029]
 さて、固有ひずみが判っている場合、残留応力は次のように求められる。
[0030]
 式(2)及び(3)より、次式が与えられる。
[数2]


[0031]
 式(4)を解いてuを求めると、式(3)及び(1)から残留応力が得られる。
[0032]
(2)計測残留応力を用いた固有ひずみの算出
 N個の計測残留応力をσ と表す。これに対応して、固有ひずみから求めたN個の計算残留応力をσ とし、計測残留応力との残差Rを次式で定義する。
[数3]


[0033]
 また、任意点の固有ひずみをM個の分布関数パラメータaによって、次の線形関数で表す。
[数4]


 ここで、Mは座標の関数であり、座標に関して非線形であってもよい。
[0034]
 式(8)によって固有ひずみが決まれば、計測残留応力は上記(1)の方法で求まり、その結果次のような線形の関係式が得られる。
[数5]


[0035]
 さて、式(7)に式(9)を代入し、Rが最小になるようにaを決定すると、計測残留応力と、計測点における計算残留応力の誤差が最小になるような固有ひずみ分布が決定される。
[0036]
[残留応力推定装置の動作]
 以下、本実施の形態に係る残留応力推定装置1の動作について説明する。
[0037]
 残留応力推定装置1は、以下に説明するような残留応力推定処理を実行して、構造物の残留応力を推定する。
[0038]
 構造物は、塑性加工によって形成されたものである。ここでは、構造物の一例として、クランク軸について説明する。クランク軸200は、図2に示すように、ジャーナル軸201と、ピン軸203とがクランクアーム202によって接続されて構成される。ジャーナル軸201とクランクアーム202の接続箇所、及びピン軸203とクランクアーム202の接続箇所は、使用時に大きな応力が発生しやすい。これらの接続箇所の内部に引張残留応力が生じていると、疲労き裂等の損傷の原因となり得る。疲労寿命を向上させるために、ロール加工又はショットピーニングなどの塑性加工が上記の接続箇所に施され、圧縮残留応力が導入される。
[0039]
 図3は、クランク軸に対する塑性加工を説明するための図である。図3では、ロール加工の場合を示している。ロール加工では、ジャーナル軸201(又はピン軸203)と、クランクアーム202との接続箇所に、ロール300が押しつけられた状態で、ジャーナル軸201が回転される。これにより、接続箇所には、フィレット204が形成され、ジャーナル軸201の周方向に一様に分布するように圧縮残留応力が付与される。
[0040]
 ジャーナル軸201に対しては、全周にわたってロール加工が施され、ピン軸203に対しては、周方向の一部についてロール加工が施される。図4Aに示すように、ジャーナル軸201には全周にわたるリング状の加工範囲210において、ロール加工が施される。このため、ジャーナル軸201には全周にわたってフィレット204が形成される。一方、図4Bに示すように、ピン軸203には180°の加工範囲220において、ロール加工が施される。このため、ピン軸203には180°の範囲でフィレット204が形成される。
[0041]
 上記のように圧縮残留応力が一方向に一様に付与された構造物について、残留応力推定装置1を用いて残留応力を推定する。図5は、本実施の形態に係る残留応力推定方法の手順を示すフローチャートである。
[0042]
 ユーザは、構造物を切断加工して切断片を採取し、切断片から残留応力を計測する(ステップS1)。具体的には、構造物を一方向に薄く切断して切断片(T片)を採取し、前記一方向に直交する方向に切断して切断片(L片)を採取する。
[0043]
 ここで、残留応力は弾性ひずみにヤング率を乗じて得られる値であり、弾性ひずみを計測することと、残留応力を計測することは等価である。したがって、切断片からは弾性ひずみ及び残留応力の何れを計測してもよい。本実施の形態では、残留応力を計測する場合について述べる。
[0044]
 図6に示すように、周方向に一様に圧縮残留応力が付与されたジャーナル軸又はピン軸のような軸対称の構造物の場合、T片は半径方向に切断することによって得られる。固有ひずみが周方向に一様に分布していれば、周方向のどの部分においてT片を得たとしても、固有ひずみは変わらない。したがって、採取するT片は1つだけでよい。これにより、T片の採取数を少なくすることができるので、切断加工及び切断片の残留応力計測の作業負担を軽減することができる。
[0045]
 一方、軸長方向については、固有ひずみの分布は複雑である。したがって、軸長方向の複数箇所においてL片を採取する必要がある。
[0046]
 なお、クランク軸のフィレット部のように曲面を持つ場合には、L片ではなく、曲面の法線方向に切断した円錐形状の切断片(以下、「C片」という)を採取してもよい。また、L片及びC片を採取せず、T片のみを採取してもよい。図7において、各図はジャーナル軸を回転軸軸長方向に切断したときの断面図である。C片500は、フィレットの曲面の法線方向、即ち、断面において円弧状のフィレットの半径方向に構造物を切断することによって得られる。ジャーナル軸は軸対称形状であるため、C片500の切断面501は、ジャーナル軸の回転中心軸回りに円錐状に延びる。かかるC片は、フィレットの中心角を変えて数点(例えば、20°から110°まで10°毎)採取される。
[0047]
 また、一方向に長い棒状の構造物に対して、長手方向に一様に圧縮残留応力が付与された場合、長手方向の1箇所で、T片を1つだけ採取することができる。
[0048]
 ユーザは、上記のようにして採取された切断片に対して、X線などにより残留応力を直接計測する。弾性ひずみを計測する場合、ユーザは、切断片にひずみゲージを貼り付け、さらに複数の小片に切断し、各小片の解放ひずみ(弾性ひずみ)を計測する。残留応力又は解放ひずみ(弾性ひずみ)の計測においては、互いに異なる複数の成分を計測する。
[0049]
 図8では、ジャーナル軸(又はピン軸)のフィレット部のT片において残留応力を計測する例を示している。T片400は、ジャーナル軸(又はピン軸)の周方向に直交する切断面401を有しており、ユーザは、その切断面401において互いに直交するr方向及びz方向の各成分σ 及びσ を計測する。一般的には、T片においてこれらの2成分を計測し、L片(又はC片)においても互いに直交する2つの方向成分を計測する。
[0050]
 再び図5を参照する。ユーザは、切断片の残留応力を、残留応力推定装置1に入力する。残留応力推定装置1のCPU111は、入力部12から入力された切断片の残留応力を受け付ける(ステップS2)。
[0051]
 次にCPU111は、固有ひずみの分布関数を決定する(ステップS3)。分布関数としては、任意の多次多項式、又は三角級数を選択可能とすることができる。この場合、CPU111が自動的に分布関数を選択してもよいし、ユーザが入力部12を用いて所望の分布関数を指定してもよい。また、残留応力推定装置1において予め分布関数が設定されていてもよい。
[0052]
 ステップS3で決定される分布関数は、一方向に一様に固有ひずみが分布する構造物の固有ひずみを推定するためのものである。具体的には、ジャーナル軸(又はピン軸)の周方向に直交する断面における固有ひずみの2次元分布を表現するための分布関数である。したがって、周方向における固有ひずみの分布を表現するための分布関数は用いられない。
[0053]
 次にCPU111は、分布関数のパラメータを最適化する(ステップS4)。以下、ステップS4の処理について具体的に説明する。
[0054]
 CPU111は、まず式(9)のHを決定する。その手順は次の通りである。
(a)a=[1,0,0,…,0] として、ε =Maを求める。
(b)式(4)を解き、uを求める。
(c)式(3)によりεを求める。
(d)式(1)によりσを求める。
(e)σの成分の中から、残留応力測定点に対応するN個の値を抽出し、これをHの第1列とする。
(f)a=[0,1,0,…,0] として、Hの第2列も同様に(b)~(f)の手順で求める。
[0055]
 次にCPU111は、式(7)のRが最小になるように、aを決定する。これにより、分布関数のパラメータが最適化される。
[0056]
 さらにCPU111は、構造物において固有ひずみが一様に分布する方向に直交する解析面における固有ひずみの2次元分布を算出する(ステップS5)。
[0057]
 ステップS5の処理では、クランク軸のピン軸とクランクアームとの接続部分を解析対象とする場合、ピン軸の周方向に直交する面が解析面となる。CPU111は、式(8)によって、解析面の任意の点における固有ひずみを求める。
[0058]
 次にCPU111は、算出された解析面における固有ひずみの2次元分布を、周方向(固有ひずみが一様に分布する方向)に転写する(ステップS6)。このとき、CPU111は、解析対象がジャーナル軸の場合には、360°の範囲で固有ひずみを転写し、ピン軸の場合には、180°の範囲で固有ひずみを転写する。これにより、実際の加工範囲に適合させて固有ひずみを転写することができる。
[0059]
 ステップS6の処理は、図9に示すように、仮想的な3次元空間に構築された構造物の3次元モデル(解析モデル)において実行される。解析モデルは、複数の立体要素(4面体、6面体等)が並べられて構成される。ここでは、立体要素の重心点に計算点を置く。図9において、解析面501上の計算点a~eのそれぞれにおいて、固有ひずみの推定値が与えられているものとする。解析面501から回転中心であるz軸回りにθだけ隔てた転写面502に対し、固有ひずみを転写する場合を考える。CPU111は、計算点a~eに対応する転写面上の計算点a’~e’に、計算点a~eのそれぞれの固有ひずみの推定値を転写する。つまり、計算点a’~e’の固有ひずみの値を、計算点a~eのそれぞれの固有ひずみの値と同一にする。CPU111は、このような処理を、転写範囲(ジャーナル軸の場合は360°、ピン軸の場合は180°)にわたって実行する。
[0060]
 なお、解析対象が、直線方向に一様に圧縮応力が付与された構造物である場合には、CPU111は、前記直線方向に直交する解析面における固有ひずみの2次元分布を、前記直線方向に転写する。
[0061]
 次にCPU111は、解析モデル中に、固有ひずみが転写されていない点(以下、「欠損点」という)が存在する場合、欠損点の固有ひずみを補填する(ステップS7)。
[0062]
 ステップS7の処理を、図10を用いて説明する。図10において、転写面502上の計算点Pが欠損点である場合、CPU111は、欠損点Pを中心とした円形の探索領域503を設定する。
[0063]
 CPU111は、解析面501をz軸まわりにθだけ移動させ、転写面502に解析面501を重ねたときに、探索領域503に、解析面501の計算点が存在するかどうかを判定する。探索領域503に、解析面501の計算点が存在する場合、CPU111は、その計算点における固有ひずみの推定値から、欠損点における固有ひずみを補填する。固有ひずみの補填には、公知の内挿法、外挿法、又は他の推定方法を利用することができる。例えば、欠損点の最近傍の計算点の固有ひずみの推定値を、欠損点の固有ひずみの推定値とすることができる(最近傍補間)。また、計算点が2以上探索された場合には、スプライン補間、多項式補間、線形補間等(外挿法も同様)を用いてもよいし、各計算点の固有ひずみの推定値を平均してもよい。
[0064]
 なお、ステップS7の処理では、計算点を少なくとも1点探索するようにしてもよいし、複数の計算点を探索するようにしてもよい。
[0065]
 探索領域503に、解析面501の計算点が存在しない場合、CPU111は、一回り大きい新たな探索領域を設定し、計算点を探索する。以降、CPU111は、計算点が探索されるまで、順次大きな探索領域を設定していく。
[0066]
 ステップS7において全ての欠損点の固有ひずみが補填されると、CPU111は、残留応力の推定値を算出する(ステップS8)。
[0067]
 ステップS8の処理では、CPU111が、各点において、固有ひずみから式(4)を解いてuを求め、得られたuを式(3)に適用してεを求め、得られたεを式(1)に適用してσを求める。
[0068]
 次にCPU111は、得られた残留応力の推定値を表示部13に表示させる(ステップS9)。
[0069]
 ステップS9の後、CPU111は処理を終了する。
[0070]
 以上のように構成することで、一方向(軸回りの周方向、又は直線方向など)に一様に残留応力が分布する構造物について、残留応力の推定精度を低下させることなく、固有ひずみを計測するための切断片の採取数を低減することが可能となる。
[0071]
(その他の実施の形態)
 なお、上述した実施の形態においては、塑性加工された構造物における残留応力を推定について説明したが、これに限定されるものではない。溶接又は熱処理などの塑性加工以外の加工が施され、一方向に一様に固有ひずみが存在する構造物についても、同様にして残留応力を推定することができる。
[0072]
 また、上記の実施の形態においては、構造物の切断片から残留応力を計測し、計測された残留応力と、分布関数によって計算される残留応力との差が最小となるよう、分布関数のパラメータを最適化する構成について述べたが、これに限定されるものではない。構造物の切断片から解放ひずみ(弾力ひずみ)を計測し、計測された解放ひずみと、分布関数によって計算される弾性ひずみとの差が最小となるよう、分布関数のパラメータを最適化する構成としてもよい。

産業上の利用可能性

[0073]
 本発明の残留応力推定方法及び残留応力推定装置は、固有ひずみ法に基づき構造物の残留応力を推定するための残留応力推定方法及び残留応力推定装置として有用である。
[0074]
 本出願は、2015年3月5日出願の日本国特許出願(特願2015-043082)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

符号の説明

[0075]
 1 残留応力推定装置
 10 コンピュータ
 12 入力部
 13 表示部
 110 残留応力推定プログラム
 111 CPU
 115 ハードディスク
 116 入出力インタフェース
 117 画像出力インタフェース
 200 クランク軸(構造物)
 400 T片(切断片)
 401 切断面
 500 C片(切断片)
 501 切断面
 503 探索領域

請求の範囲

[請求項1]
 構造物に固有ひずみが一方向に一様に分布することが想定される場合に、前記固有ひずみが一様に分布する領域内で採取された切断片から計測された残留応力に関する計測値を取得するステップと、
 取得された前記計測値に基づいて、前記構造物における前記一方向に交差する方向における固有ひずみの2次元分布を推定するステップと、
 推定された前記固有ひずみの2次元分布が前記一方向に連続するように、前記構造物における固有ひずみの3次元分布を推定するステップと、
 を有する、
 固有ひずみに基づく残留応力推定方法。
[請求項2]
 前記計測値を取得するステップでは、前記切断片における前記一方向に交差する方向に切断された切断面において計測された弾性ひずみ又は残留応力を、前記計測値として取得する、
 請求項1に記載の残留応力推定方法。
[請求項3]
 前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、複数の計算点が3次元に並べて配置された前記構造物の3次元モデルにおいて、前記一方向に交差する一の面における各計算点の前記固有ひずみの推定値を、前記一方向に交差する他の面における各計算点に写す、
 請求項1又は2に記載の残留応力推定方法。
[請求項4]
 前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、前記他の面において固有ひずみの推定値が写されない計算点が存在するとき、前記他の面に前記一の面を重ねた場合に前記固有ひずみの推定値が写されない計算点の周囲における前記一の面の固有ひずみに基づいて、前記計算点の固有ひずみを補填する、
 請求項3に記載の残留応力推定方法。
[請求項5]
 前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、前記計算点の周囲に探索領域を設定し、前記探索領域内に前記他の面に重ねられた前記一の面の計算点が存在する場合に、前記探索領域内の前記一の面の計算点における固有ひずみの推定値に基づいて、前記固有ひずみが写されていない計算点の固有ひずみを補填する、
 請求項4に記載の残留応力推定方法。
[請求項6]
 前記固有ひずみの3次元分布を推定するステップでは、前記探索領域内に前記他の面に重ねられた前記一の面の計算点が存在しない場合に、前記探索領域より大きい探索領域を新たに設定する、
 請求項5に記載の残留応力推定方法。
[請求項7]
 構造物に固有ひずみが一方向に一様に分布することが想定される場合に、前記固有ひずみが一様に分布する領域内で採取された切断片から計測された残留応力に関する計測値の入力を受け付ける入力部と、
 前記入力部によって受け付けられた前記計測値に基づいて、前記構造物における前記一方向に交差する方向における固有ひずみの2次元分布を推定する第1推定手段と、
 前記第1推定手段によって推定された前記固有ひずみの2次元分布が前記一方向に連続するように、前記構造物における固有ひずみの3次元分布を推定する第2推定手段と、
 前記第2推定手段によって推定された固有ひずみの3次元分布に基づく残留応力の推定結果を表示する表示部と、
 を備える、
 残留応力推定装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]