第 2 図 X 2. X 線応力計測法について q ( a ) X 線回折モデル q X X X X Bragg 第 3 図 Bragg X X q X ( E ) ( v ) X 2 5 mm X (1) (2) (3) (4) 計測可能領域表面表面下, 断面 ( b ) 無負荷 (5) (6)

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あやかはなだて
5 years ago
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Measurement Technology for Resiual Stresses Locke in Structural Members IHI IHI IHI IHI IHI ( SCC ) IHI ( IIC ) If large compressive resiual stresses are prouce on the surface of a structure by

1 Measurement Technology for Resiual Stresses Locke in Structural Members IHI IHI IHI IHI IHI ( SCC ) IHI ( IIC ) If large compressive resiual stresses are prouce on the surface of a structure by shot-peening, surface heat treatment, an so on, the material will have high structural strength, an it is this characteristic that enables ownsizing an lightening of the structure. On the other han, if tensile resiual stresses are prouce in a wele structure uring the weling process, Stress Corrosion Cracking ( SCC ) or fatigue failure may occur. Accurate evaluation of resiual stresses is therefore very important. This paper iscusses the resiual stress measurement technologies that are being use in IIC. 1. 緒言 ( SCC ) 第 1 図 ( SCC ) ( FEM ) 2 mm 第 1 図 ( SCC ) Fig. 1 Stress corrosion crack ( SCC ) cause by resiual stresses uring the weling process IHI ( IIC ) X DHD 54 IHI Vol.53 No.3 ( 213 )

2 第 2 図 X 2. X 線応力計測法について q ( a ) X 線回折モデル q X X X X Bragg 第 3 図 Bragg X X q X ( E ) ( v ) X 2 5 mm X (1) (2) (3) (4) 計測可能領域表面表面下, 断面 ( b ) 無負荷 (5) (6) IIC 第 4 図 X ( X3 ) X X 第 5 図 PC ( Prestresse Concrete ) ( c ) 応力負荷 s xx s xx ( 注 ) l = 2sinq l : 特性 X 線の波長 : 格子間隔 q :Bragg の回折角 e xx = ( )/ s xx = E e xx n : ポアソン比第 3 図 Bragg X X Fig. 3 Measurement principle of X-ray iffraction metho using Bragg s law 数値解析法完全破壊数値解析法切断法スリット切込み法 DHD( Deep Hole Drilling 法 ) 準非破壊リング研削法穿孔法非破壊磁気検出法超音波法 X 線放射光 X 線中性子回折法計測深さ ( mm ) ( 注 ) :IIC の取扱い技術第 2 図 Fig. 2 Various resiual stress measurement methos 第 4 図 X ( X3 ) Fig. 4 Portable X-ray stress measurement apparatus ( X3 ) IHI Vol.53 No.3 ( 213 ) 55

3 PC 鋼棒供試体 1 8 : 繰返応力 - ひずみ線図 : 公称応力 s n :X 線応力計測値 s x X 線応力計測装置応力 s n,s x 6 4 第 5 図 PC X Fig. 5 Status of PC steel bar testing on a tensile machine an stress measurement by the X3 X 第 6 図 PC X X X SM49 X 第 7 図 s r X s x 第 8 図 X X X 線応力計測値 s x : 供試体 1 表部 : 供試体 1 裏部 : 供試体 2 表部 : 供試体 2 裏部公称応力 s n s x = s n 4 第 6 図 PC X Fig. 6 Relation between nominal stress an stress measure by the X3 in the tensile test of a PC steel bar 公称ひずみ e 第 7 図 e s n X s x Fig. 7 Relation between strain ( e ), nominal stress ( s n ) an stress measure by the X3 ( s x ) X 線応力計測値 s x : 引張強度 s B 以上の真応力値は参考値 s x = s r 真応力 s r 第 8 図 s r X s x Fig. 8 Relation between true stress ( s r ) an stress measure by the X3 ( s x ) X 3. 穿孔法について IIC VEQTER Bristol DHD Deep Hole Drilling 56 IHI Vol.53 No.3 ( 213 )

計測は技術的に確立しており信頼性が高いと再認識し計測法は ASTM ( American Society for Testing an DHD よりも簡便で

図に示す供試体にロゼットひずみゲージ穿孔法は第 9 図に示すようなロゼットひずみゲージ貼付け後穿孔装置の顕微鏡を用いてドリル中心をひずみを計測部位に貼付後

研削後の解放ひずみ計測ができるに解放されるひずみを逐次計測し二次元平面応力理論に装置である計測されたひずみ穿孔径の実測値材料の

を用いて解放された残留応力を解析する穿孔法と X 線法を比較するため SM49 鋼薄板を対 (a) 象として 1 軸引張試験を実施した 1 軸引張試験の状況

軸引張試験結果の比較を第 12 図に示す両者ともに良い相関関係が得られた穿孔法の特長は穿孔するロゼットひずみゲージ (b) 供試体データロガ

9 Rosette strain gage (a) 穿孔装置外観第 11 図 1 軸引張試験の様子 Fig.

4 計測は技術的に確立しており信頼性が高いと再認識し計測法は ASTM ( American Society for Testing an DHD よりも簡便ですでに欧米では広く用いられている Materials ) 規格 E837-8 で詳細に規定されている装置穿孔法による残留応力計測技術を導入したの外観を第 1 図に示す供試体にロゼットひずみゲージ穿孔法は第 9 図に示すようなロゼットひずみゲージ貼付け後穿孔装置の顕微鏡を用いてドリル中心をひずみを計測部位に貼付後ひずみゲージの中心部をエアタービゲージ中心に位置決めすれば後はパソコンによる全自動ンによって駆動されるドリルで段階的に穿孔するその際制御でドリル研削送り研削後の解放ひずみ計測ができるに解放されるひずみを逐次計測し二次元平面応力理論に装置である計測されたひずみ穿孔径の実測値材料の基づいて穴の位置にもともと存在していた残留応力を解析機械的性質 ( E v ) などのデータを基に専用の解析ソフトする方法であるを用いて解放された残留応力を解析する穿孔法と X 線法を比較するため SM49 鋼薄板を対 (a) 象として 1 軸引張試験を実施した 1 軸引張試験の状況穿孔中の様子イメージ図を第 11 図に示すこの試験では既知の負荷応力 3 ロゼットひずみゲージケースを与えて両方法で計測した結果を比較したドリル 1 軸引張試験結果の比較を第 12 図に示す両者ともに良い相関関係が得られた穿孔法の特長は穿孔するロゼットひずみゲージ (b) 供試体データロガ穿孔後のロゼットひずみゲージ実物 X 線コリメータ第 9 図ロゼットひずみゲージ Fig. 9 Rosette strain gage (a) 穿孔装置外観第 11 図 1 軸引張試験の様子 Fig. 11 Status of the uniaxial tensile test (b) 制御データ解析 PC 穿孔システム全体電子制御装置穿孔装置ディジタルひずみ計供試体ドリル ( f 1.6 mm ) ロゼットひずみゲージ Fig. 1 第 1 図穿孔装置 Appearance of the hole rilling system IHI 技報 Vol.53 No.3 ( 213 ) 57

5 s c 25 2 無負荷時計測 X B ( a ) 計測位置 3 軸ロゼットひずみゲージ A ( ゲージ直径 :5.14, 外径 :9.5 ) e 1 e 2 f1.8, 深さ 2 穿孔 e 3 6 s c 25 5 X 1 ( 裏側 ) 負荷応力計測用 3 軸ゲージ ( 両面 ) ( 注 ) 位置 :mm X : 無負荷時の X 線による計測位置 ( b ) 穿孔法と X 線法の比較ケース No. 試験荷重穿孔法 ( 位置 A ) X 線法 ( 位置 X 1 ) 残留応力残留応力 s x = 98 ( ±12.7 ) s x = 13 ( ±13.4 ) s x = 225 ( ±11.6 ) 第 12 図 1 Fig. 12 Test results of the uniaxial test 2 mm.5 mm 1 mm X 2 5 mm 4. 結言 IIC 58 IHI Vol.53 No.3 ( 213 )

The Evaluation on Impact Strength of Structural Elements by Means of Drop Weight Test Elastic Response and Elastic Limit by Hiroshi Maenaka, Member Sh

The Evaluation on Impact Strength of Structural Elements by Means of Drop Weight Test Elastic Response and Elastic Limit by Hiroshi Maenaka, Member Shigeru Kitamura, Member Masaaki Sakuma Genya Aoki, Member