特許ウォッチ

公開番号2025031159
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023137189
出願日2023-08-25
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 20060101AFI20250228BHJP(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】測定センサ30は、試験体の圧延方向Ψに沿う測定方向D1と測定方向D1に直交する測定方向D2との各々に試験体を伝搬した表面SH波を受信する。補助センサ40は、試験体の主応力方向Ωに対して所定の角度で交差する基準方向Drefに試験体を伝搬した表面SH波を受信する。情報処理装置は、表面SH波が測定方向D1に伝搬する速度に関する第1速度指標を、表面SH波が基準方向Drefに伝搬する速度に関する第1参照指標と基準値の差分に応じて補正し、表面SH波が測定方向D2に伝搬する速度に関する第2速度指標を、表面SH波が基準方向Drefに伝搬する速度に関する第2参照指標と基準値との差分に応じて当該伝搬速度を補正し、補正後の第1速度指標と補正後の第2速度指標とに応じて試験体の主応力差を特定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
試験体の主応力方向に対して所定の角度で交差する基準方向に伝搬する表面ＳＨ波の速度に関する基準値を記憶する記憶部と、
前記試験体の圧延方向に沿う第１方向と前記第１方向に直交する第２方向との各々に前記試験体を伝搬した表面ＳＨ波を受信する測定センサと、
前記基準方向に前記試験体を伝搬した表面ＳＨ波を受信する補助センサと、
演算部と補正部と解析部とを含む情報処理部とを具備し、
前記演算部は、
表面ＳＨ波が前記第１方向に伝搬する速度に関する第１速度指標を前記測定センサの受信結果に応じて算定し、表面ＳＨ波が前記基準方向に伝搬する速度に関する第１参照指標を前記補助センサの受信結果に応じて算定する第１測定処理と、
表面ＳＨ波が前記第２方向に伝搬する速度に関する第２速度指標を前記測定センサの受信結果に応じて算定し、表面ＳＨ波が前記基準方向に伝搬する速度に関する第２参照指標を前記補助センサの受信結果に応じて算定する第２測定処理とを実行し、
前記補正部は、
前記第１参照指標と前記基準値との差分に応じて前記第１速度指標を補正する第１補正処理と、
前記第２参照指標と前記基準値との差分に応じて前記第２速度指標を補正する第２補正処理とを実行し、
前記解析部は、前記第１補正処理による補正後の第１速度指標と前記第２補正処理による補正後の第２速度指標とに応じて、前記試験体の主応力差を特定する解析処理を実行する
応力解析システム。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記測定センサは、さらに、前記第１方向に対して傾斜する第３方向と前記第３方向に直交する第４方向との各々に前記試験体を伝搬した表面ＳＨ波を受信し、
前記主応力方向が前記第３方向または前記第４方向に一致しない場合に、前記演算部による前記第１測定処理および前記第２測定処理と、前記補正部による前記第１補正処理および前記第２補正処理と、前記解析部による前記解析処理とが実行され、
前記主応力方向が前記第３方向または前記第４方向に一致する場合に、
前記演算部は、
表面ＳＨ波が前記第３方向に伝搬する速度に関する第３速度指標を前記測定センサの受信結果に応じて算定し、表面ＳＨ波が前記基準方向に伝搬する速度に関する第３参照指標を前記補助センサの受信結果に応じて算定する第３測定処理と、
表面ＳＨ波が前記第４方向に伝搬する速度に関する第４速度指標を前記測定センサの受信結果に応じて算定し、表面ＳＨ波が前記基準方向に伝搬する速度に関する第４参照指標を前記補助センサの受信結果に応じて算定する第４測定処理とを実行し、
前記補正部は、
前記第３参照指標と前記基準値との差分に応じて前記第３速度指標を補正する第３補正処理と、
前記第４参照指標と前記基準値との差分に応じて前記第４速度指標を補正する第４補正処理とを実行し、
前記解析部は、前記第３補正処理による補正後の第３速度指標と前記第４補正処理による補正後の第４速度指標とに応じて、前記試験体の主応力差を特定する解析処理を実行する
請求項１の応力解析システム。
【請求項３】
前記基準値は、前記補助センサの受信結果に応じて算定される
請求項１の応力解析システム。
【請求項４】
前記所定の角度は、４５°である
請求項１から請求項３の何れか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）について応力状態を特定する技術に関する。
続きを表示（約 2,000 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簡便に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、試験体の主応力方向に対して所定の角度で交差する基準方向に伝搬する表面ＳＨ波の速度に関する基準値を記憶する記憶部と、前記試験体の圧延方向に沿う第１方向と前記第１方向に直交する第２方向との各々に前記試験体を伝搬した表面ＳＨ波を受信する測定センサと、前記基準方向に前記試験体を伝搬した表面ＳＨ波を受信する補助センサと、演算部と補正部と解析部とを含む情報処理部とを具備し、前記演算部は、表面ＳＨ波が前記第１方向に伝搬する速度に関する第１速度指標を前記測定センサの受信結果に応じて算定し、表面ＳＨ波が前記基準方向に伝搬する速度に関する第１参照指標を前記補助センサの受信結果に応じて算定する第１測定処理と、表面ＳＨ波が前記第２方向に伝搬する速度に関する第２速度指標を前記測定センサの受信結果に応じて算定し、表面ＳＨ波が前記基準方向に伝搬する速度に関する第２参照指標を前記補助センサの受信結果に応じて算定する第２測定処理とを実行し、前記補正部は、前記第１参照指標と前記基準値との差分に応じて前記第１速度指標を補正する第１補正処理と、前記第２参照指標と前記基準値との差分に応じて前記第２速度指標を補正する第２補正処理とを実行し、前記解析部は、前記第１補正処理による補正後の第１速度指標と前記第２補正処理による補正後の第２速度指標とに応じて、前記試験体の主応力差を特定する解析処理を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示のひとつの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。
測定センサおよび補助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。
測定処理および補正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。
応力解析処理のフローチャートである。
応力解析処理のフローチャートである。
変形例における測定センサの平面図である。
変形例における測定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：実施形態
図１は、本開示のひとつの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、例えば船舶の甲板等で使用される金属製の板状部材である。
【０００９】
本実施形態の応力解析システム１００は、試験体２０の応力状態として主応力差Δを特定する。主応力差Δは、最大主応力σ1と最小主応力σ2との差分（Δ＝σ1－σ2）である。
【００１０】
図１に例示される通り、応力解析システム１００は、測定センサ３０と補助センサ４０と測定装置５０とを具備する。測定センサ３０および補助センサ４０の各々は、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（探触子）である。表面ＳＨ波は、試験体２０の表面２１に平行な方向に振動する超音波であり、図１に破線の矢印で図示される通り、試験体２０の表面２１の近傍を弾性波として伝搬する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許