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公開番号2024076678
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-06
出願番号2022188357
出願日2022-11-25
発明の名称応力解析システム
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類G01N 29/07 20060101AFI20240530BHJP(測定;試験)
要約【課題】試験体の応力状態を短時間で特定する。
【解決手段】応力解析システム100は、試験体20に対する表面SH波の送信と試験体20を伝搬した表面SH波の受信とを実行する超音波センサ30と、表面SH波が試験体20を伝搬する複数の伝搬速度を、超音波センサ30による表面SH波の受信の結果に応じて算定する第1演算部と、試験体20の応力状態を複数の伝搬速度に応じて特定する第2演算部とを具備する。複数の伝搬速度は、試験体20の圧延方向に沿う第1方向に伝搬する表面SH波の第1伝搬速度と、第1方向に直交する第2方向に伝搬する表面SH波の第2伝搬速度と、第1方向に対して所定の角度で傾斜する第3方向に伝搬する表面SH波の第3伝搬速度と、第3方向に直交する第4方向に伝搬する表面SH波の第4伝搬速度とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
試験体に対する表面SH波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面SH波の受信とを実行する超音波センサと、
前記表面SH波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面SH波の受信の結果に応じて算定する第1演算部と、
前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第2演算部とを具備し、
前記複数の速度指標は、
前記試験体の圧延方向に沿う第1方向に伝搬する前記表面SH波の第1速度指標と、
前記第1方向に直交する第2方向に伝搬する前記表面SH波の第2速度指標と、
前記第1方向に対して所定の角度で傾斜する第3方向に伝搬する前記表面SH波の第3速度指標と、
前記第3方向に直交する第4方向に伝搬する前記表面SH波の第4速度指標とを含む
応力解析システム。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記第1方向は、前記圧延方向に平行な方向であり、
前記第3方向は、前記圧延方向に対して45°の角度をなす方向である
請求項1の応力解析システム。
【請求項3】
前記第2演算部は、前記第1速度指標と前記第2速度指標との差分と、前記第3速度指標と前記第4速度指標との差分とに応じて、前記試験体の応力状態を特定する
請求項1の応力解析システム。
【請求項4】
所定の基準方向に伝搬する前記表面SH波の速度に関する第1基準値を記憶する記憶部をさらに具備し、
前記第1演算部は、
前記複数の速度指標のうちの目標速度指標と、前記基準方向に伝搬する前記表面SH波の速度に関する比較値とを、前記超音波センサによる前記表面SH波の受信の結果に応じて算定する測定処理と、
前記比較値と前記第1基準値との差分に応じた補正値を利用して前記目標速度指標を補正する補正処理とを実行し、
前記第2演算部は、前記補正処理後の前記目標速度指標を含む前記複数の速度指標に応じて前記試験体の応力状態を特定する
請求項1の応力解析システム。
【請求項5】
前記基準方向は、前記圧延方向に対して45°の角度をなす方向である
請求項4の応力解析システム。
【請求項6】
前記第1演算部は、前記複数の速度指標の各々について前記補正処理を実行する
請求項4または請求項5の応力解析システム。
【請求項7】
前記第1演算部による前記測定処理および前記補正処理と、
前記第2演算部による前記応力状態の特定と
を含む演算処理が複数回にわたり反復される
請求項4の応力解析システム。
【請求項8】
前記複数回にわたる演算処理の各々における前記補正処理には、前記記憶部に記憶された前記第1基準値が共通に適用される
請求項7の応力解析システム。
【請求項9】
前記第1演算部による前記複数の速度指標の算定と、
前記第2演算部による前記応力状態の特定と
を含む演算処理が複数回にわたり反復され、
前記第1演算部は、前記複数の速度指標の各々について、
過去の前記演算処理における当該速度指標の算定の結果に応じた第2基準値に対する変化状態を特定し、
当該速度指標を前記変化状態に応じて補正する
請求項1の応力解析システム。
【請求項10】
前記変化状態は、変化方向と変化量とを含み、
前記第1演算部は、
前記変化量が閾値を上回り、かつ、前記変化方向が共通する変化が、前記複数の速度指標について発生しているか否かを判定し、
前記判定の結果が肯定である場合に、前記複数の速度指標の各々を、当該速度指標の変化状態に応じて補正する
請求項9の応力解析システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、解析対象の物体(以下「試験体」という)について主応力方向または主応力差等の応力状態を特定する技術に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
物体表面に対して平行に振動する表面SH(Shear horizontal)波を利用して試験体の応力状態を特定する技術が従来から提案されている。例えば、特許文献1には、表面SH波を試験体の表面に放射する送信子と、試験体を伝搬した表面SH波を受信する受信子とを含む音弾性応力測定用センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2004-37436号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の技術のもとで試験体における主応力方向を特定するためには、試験体に対する表面SH波の伝搬方向を相違させた複数の場合の各々について伝搬速度を測定する必要がある。したがって、試験体の応力状態を特定するために長時間が必要である。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、試験体の応力状態を短時間で特定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る応力解析システムは、試験体に対する表面SH波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面SH波の受信とを実行する超音波センサと、前記表面SH波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面SH波の受信の結果に応じて算定する第1演算部と、前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第2演算部とを具備し、前記複数の速度指標は、前記試験体の圧延方向に沿う第1方向に伝搬する前記表面SH波の第1速度指標と、前記第1方向に直交する第2方向に伝搬する前記表面SH波の第2速度指標と、前記第1方向に対して所定の角度で傾斜する第3方向に伝搬する前記表面SH波の第3速度指標と、前記第3方向に直交する第4方向に伝搬する前記表面SH波の第4速度指標とを含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本開示の第1実施形態における応力解析システムの構成を例示するブロック図である。
超音波センサの平面図である。
応力解析システムの機能的な構成を例示するブロック図である。
測定処理のフローチャートである。
表面SH波の伝搬方向と表面SH波の伝搬速度との関係を表すグラフである。
応力解析処理(第1演算処理)のフローチャートである。
応力解析処理(第2演算処理)のフローチャートである。
第2実施形態における応力解析処理のフローチャートである。
第3実施形態における応力解析処理のフローチャートである。
第4実施形態における応力解析処理のフローチャートである。
変形例における超音波センサの平面図である。
変形例における超音波センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法および縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態には限定されない。
【0008】
A:第1実施形態
図1は、第1実施形態における応力解析システム100の構成を例示するブロック図である。応力解析システム100は、試験体20に作用する応力の状態(以下「応力状態」という)を非破壊により特定するための測定機器である。試験体20は、例えば送電鉄塔等の各種の構造体を構成する金属製の板状部材である。
【0009】
試験体20の圧延方向Zは既知である。圧延方向Zは、試験体20の表面21に平行な方向であり、試験体20を圧延により製造する工程において金属材料が進行する方向を意味する。圧延方向Zは、金属材料の圧延に利用される一対のローラの回転軸に垂直な方向とも表現される。例えば、試験体20が利用された構造体の構造から、当該試験体20の圧延方向Zが特定される。
【0010】
第1実施形態の応力解析システム100は、主応力方向Ωと主応力差Δとを試験体20の応力状態として特定する。試験体20の内部には面内方向の主応力軸が確定される。主応力方向Ωは、試験体20内の主応力軸が圧延方向Zに対してなす角度である。主応力差Δは、応力(最大主応力)σ1と主応力(最小主応力)σ2との差分(Δ=σ1-σ2)である。
(【0011】以降は省略されています)

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