残余应力测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种残余应力测量方法。
【背景技术】
[0002] 要求准确地测量结构物的内部的残余应力。运是因为，该残余应力影响该结构物 的强度W及寿命。成为残余应力的发生源的热应变、塑性应变等应变被称为固有应变，提倡 根据该固有应变计算出残余应力的固有应变法。固有应变法包含:测量因残余应力被释放 而产生的释放应变(弹性应变）的步骤;通过使用有限元法的反分析，根据所测量的释放应 变导出固有应变的分布的步骤;W及通过使用有限元法的正分析计算出残余应力的分布的 步骤。
[0003] 例如，作为基于所述固有应变法测量轴状部件的残余应力的方法，已知有使用将 结构物沿轴向切断的测量片(T片)和沿垂直于该T片的切断方向的方向切断的测量片化片） 的T-L法。具体而言，提倡包含:分别对所述T片和所述L片测量释放应变的步骤;在圆筒坐标 上的模型，使用有限元法由所述释放应变导出固有应变的步骤；W及计算出残余应力的步 骤的方法(参照日本专利公开公报特开2005-181172号、"利用固有应变法的焊接残余应力 的测量"等）。
[0004] 固有应变法在其原理上并不一定需要直接测量想要测量的部位的释放应变。但 是，释放应变的测量伴随误差，因此，测量在初期状态下残余应力更高的位置的释放应变， 才可提高残余应力的预测精度。因此，优选在残余应力的梯度睹峭的部分设定更多的测量 点。但是，缩小切断对象体的间隔在物理上有极限，如果适用W往的TL法，有时残余应力的 梯度睹峭的部分包含在一个切断片中。因此，根据结构物的形状，有时残余应力的算出精度 会不充分。
[0005] 尤其，在测量具备圆柱状的轴部和比该轴部的外周面更向径向外侧突出的板状部 (凸缘）、且设有用于缓和应力集中于连接轴部和板状部的部分的圆角面的结构物的残余应 力的情况下，上述问题可能会变得显著。具体而言，在此种结构物中，所述圆角面成为最弱 部位的可能性高，为了使最弱部位的圆角面高强度化，有时适用表面处理技术。在如此适用 表面处理技术的圆角面附近集中分布残余应力。然而，在使用基于W往的T-L法的圆筒坐标 模型的分析中，圆角面整体会包含在一个L片中，发生不能W充分的精度分析圆角面附近的 局部性的残余应力分布的问题。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[000引专利文献1:日本专利公开公报特开2005-181172号
[0009] 非专利文献
[0010] 非专利文献1:中長啓治、他5名「固有歪法吃主6溶接残留応力。測定」、溶接学会 論文集、平成21年3月、第27卷、第1号、P. 104-113(中长启治、另5名"利用固有应变法的焊 接残余应力的测量"，焊接学会论文集，2009年3月，第27卷，第1号，P. 104-113)
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种残余应力测量方法，能够高精度地测量具有圆柱状的 轴部和从该轴部向径向突出的板状部、且在连接所述轴部和所述板状部的部分设有圆角面 的对象体的该圆角面附近的残余应力的分布。
[0012] 该方法用于测量对象体的残余应力，所述对象体具有：圆柱状的轴部;和比该轴部 的外周面在整周上向径向外侧突出的板状部，其中，在连接所述轴部与所述板状部的部分 设有圆角面，所述残余应力测量方法包含反复进行测量循环，所述测量循环包含:切削所述 对象体而形成新的切削面的步骤，其中，所述新的切削面是与所述轴部的中屯、轴同屯、的圆 锥面或圆筒面，所述圆锥面或圆筒面的延长面在反复进行的所述测量循环中通过不变的基 准位置;W及测量所述切削面上的多个部位的残余应力的步骤。
【附图说明】
[0013] 图1是表示本发明的一实施方式的残余应力测量方法的流程的流程图。
[0014] 图2是表示通过图1的残余应力测量方法测量残余应力的轴状部件的剖视图。
[0015] 图3是从所述轴状部件切出的对象体的剖视图，是表示在图1所示的逐次切削释放 应变测量步骤依次形成的切削面的图。
[0016] 图4是表示图1所示的逐次切削释放应变测量步骤的详细的流程的流程图。
[0017] 图5A是表示图4所示的基准位置决定步骤决定的基准位置的第一例的剖视图。
[0018] 图5B是表示图4所示的基准位置决定步骤决定的基准位置的第二例的剖视图。
[0019] 图5C是表示图4所示的基准位置决定步骤决定的基准位置的第=例的剖视图。
[0020] 图6是表示在图4所示的应变计粘贴固定步骤被粘贴固定应变计的对象体的例子 的立体图。
[0021 ]图7是表示在图4的邻接槽形成步骤被形成邻接槽的对象体的例子的立体图。
[0022] 图8是表示图4所示的邻接槽形成步骤的邻接槽的形成例子的对象体的剖视图。
[0023] 图9是表示图4所示的表层分离步骤的例子的对象体的剖视图。
[0024] 图10是表示通过图4的层分离步骤切出的小片的例子的俯视图。
[0025] 图11是表示图1所示的测量片切出W及释放应变测量步骤的详细的流程的流程 图。
[0026] 图12是表示图11的表面测量片W及内部测量片切出步骤的对象体的切断方法的 局部剖面立体图。
[0027] 图13是表示测量片中被粘贴固定应变计的位置的局部放大俯视图。
[0028] 图14是表示图1的逐次切削释放应变测量步骤W及测量片切出W及释放应变测量 步骤的释放应变的测量方向的轴状部件的示意剖视图。
[0029] 图15是表示在图1的残余应力测量方法的实施例中测量的残余应力的分布的图。
【具体实施方式】
[0030] 下面，适当参照附图详细说明本发明的实施方式。
[0031] [残余应力测量方法]
[0032] 图I是表示测量轴状部件的残余应力的残余应力测量方法的流程图。下面，关于该 残余应力测量方法，说明测量图2的轴状部件1的残余应力的情况。
[0033] 该残余应力测量方法包含图1所示的步骤501、502、503、504^及505。步骤501是从 所述轴状部件1选取使用于实际的测量的多个对象体(试验片）的对象体选取步骤。步骤S02 是使用一部分对象体进行基于逐次切削的释放应变的测量的逐次切削释放应变测量步骤。 步骤S03是从剩下的对象体切出测量片并测量其释放应变的测量片切出W及释放应变测量 步骤。步骤S04是根据在步骤S03测量的释放应变的分布，通过有限元法反分析来导出固有 应变的分布的固有应变导出步骤。最后，步骤S05是根据所述固有应变的分布，通过有限元 法正分析来计算出残余应力的分布的残余应力计算步骤。
[0034] 图2的轴状部件1包括圆柱状的轴2和在整周上比所述轴2的外周面向径向外侧突 出的板状部3，并在所述轴2和所述板状部3的连接部分设有圆角面(fi 1 let SUdace)5。具 体而言，在图2例示的所述轴状部件1中，在所述轴2的沿其轴向W等间隔排列的四个位置分 别设有所述板状部3，各板状部3呈圆盘状。
[0035] <对象体选取步骤〉
[0036] 在图1的步骤SOI、即对象体选取步骤，所述轴状部件1在图1中用两点划线所示的 位置被切断，据此，选取互相呈相同的形状、且可视为残余应力相同的=个对象体4。各对象 体4包含通过分割所述轴2获得的圆柱状的轴部2a和所述板状体3,该板状体3在所述轴部2a 的轴向的中间位置，在整周上比该轴部2a的外周面向径向外侧突出。所述圆角面5位于所述 轴部2a和所述板状部3的连接部分。在该实施方式中，为便于说明，将所述的=个对象体4中 供于后面详述的步骤S02的逐次切削释放应变测量的两个对象体称为第一对象体4a，供于 后面详述的步骤S03的测量片切出W及释放应变测量的一个对象体称为第二对象体4b。
[0037] <逐次切削释放应变测量步骤〉
[0038] 图1的步骤S02、即基于逐次切削的释放应变测量步骤包含反复进行多次特定的测 量循环来获得释放应变的操作。所述测量循环包含依次形成图3所示的切削面6的第一步骤 和从各切削面6切出小片并利用应变计测量其释放应变的第二步骤。在所述第一步骤，伴随 所述测量循环的反复，所述第一对象体4a反复被切削，从而多次形成所述切削面6,各切削 面6是与所述轴部2a的中屯、轴C同屯、、且相对于该中屯、轴C的倾斜角分别W恒定的角度不同 的圆锥面或圆筒面。
[0039] 图4表示图1的步骤S02的所述逐次切削释放应变测量步骤的详细的流程。该逐次 切削释放应变测量步骤包含基准位置的设定(步骤S11)、切削角度W及测量循环的