JPH11148875A - 残留応力解析装置 - Google Patents

残留応力解析装置

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JPH11148875A
JPH11148875A JP31484597A JP31484597A JPH11148875A JP H11148875 A JPH11148875 A JP H11148875A JP 31484597 A JP31484597 A JP 31484597A JP 31484597 A JP31484597 A JP 31484597A JP H11148875 A JPH11148875 A JP H11148875A
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JP
Japan
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residual stress
analysis
nodes
cut
finite element
Prior art date
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Pending
Application number
JP31484597A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Yanagida
信義 柳田
Naoto Saito
直人 斉藤
Koji Sasaki
康二 佐々木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】切込み法により測定された切込み領域における
平均的な残留応力の測定値を局所的な応力分布に補正す
る。 【解決手段】有限要素法により切込み法による残留応力
の測定を詳細に模擬し、残留応力の実測値と有限要素法
による解析値の比を補正係数として求め、それを有限要
素法により得られている残留応力分布に乗ずることによ
り局所的な応力分布及び測定点以外の位置における残留
応力分布を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は構造物の残留応力分
布を予測するための解析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】構造物が完成した際に残留応力が規定値
を超えると、構造物として使用できない場合や残留応力
及びそれに起因した変形を取り除くために多大な労力を
要する場合が起きる。これを避けるため、残留応力の試
験体による実測や有限要素法などによる解析が行われて
いる。
【0003】残留応力の実測法として機械的測定法と物
理的測定法に大別することができる。前者は残留応力を
保持している部分を分割し、その部分での残留応力を解
放した際の変形を測定し、それに弾性力学を用いて残留
応力を算出するものである。後者はX線的方法や磁気的
方法などである。これらは結晶のX線回折現象や材料の
磁気的性質を利用するもので、この際には材料を分割す
る必要はない。
【0004】板材などの残留応力の測定には、機械的測
定法が用いられることが少なくない。この方法は残留応
力を測定しようとする部分に切込みを行い、その部分の
応力を完全解放し、その際に現れるひずみから残留応力
を求めるものである。この方法では、測定される残留応
力は切込みを作った領域の平均的な値となる。また、切
込み領域の大きさは、試験体にひずみゲージを予め貼り
付けなければならないこと及び切込みを行う際に試験体
を治具で固定しなければならないことにより限りなく小
さくすることはできない。したがって、残留応力の測定
値はある間隔で得られることになる。
【0005】なお、上記の切込み法による残留応力の実
測法は「残留応力の発生と対策」(米谷茂,1979,
養賢堂)の記載による。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】残留応力の切込み法に
よる実測では、測定される残留応力値は切込み領域の平
均値となり、切込み領域内の局所的な残留応力分を評価
することはできない。また、残留応力の測定値は連続な
ものではなく、ある間隔をおいた離散的なものである。
【0007】本発明の目的は、切込み法により測定され
た切込み領域における平均的な残留応力の測定値を局所
的な応力分布に補正し、また、測定点以外の位置におけ
る残留応力分布を予測する装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、有限要素法により切込み法による残留応
力測定実験を詳細に模擬し、残留応力の実測値と有限要
素法による解析値の比を補正係数として求め、それを有
限要素法により得られている残留応力分布に乗ずること
により局所的な応力分布及び測定点以外の位置における
残留応力分布を予測する。
【0009】具体的には、試験体をいくつかの領域(部
分構造と呼ぶことにする)に分割し、その際に境界に切
込み面が存在する部分構造を記憶装置に記憶しておく。
部分構造ごとにその部分構造の内部に節点を生成する。
この際に切込み面からなる境界上には同じ座標値を有す
る異なる複数の節点を生成する。生成した節点から有限
要素を部分構造内につくる。切込み面上に生成した節点
は同一の挙動をとるように境界条件を指定し、荷重及び
強制変位を負荷した解析を行い、解析終了時の内力分布
を記憶手段に記憶する。
【0010】次に切込み面上にある同一挙動をとるよう
に境界条件を指定した節点に対して、その指定を外し、
先に求めた解析終了時の内力を荷重として負荷した解析
を行う。この際の解放ひずみ測定位置でのひずみの変化
を記憶装置に記憶する。ここで求めた解放ひずみ測定位
置でのひずみの変化を解放弾性ひずみとして、有限要素
法による残留応力として算出する。
【0011】即ち、残留応力の切込み法による実測値
と、全体構造を切断面を境界として複数の領域に分割
し、境界上に同一の座標を有する2個の節点を有する要
素分割を行い、負荷時にそれらの節点は同一の挙動をと
り、負荷終了後は独立した挙動をとるように設定する手
段を用いることにより切込み法と同じ条件を模擬した解
析結果の比により補正した解析結果により以下の利点を
引き出すことができる。
【0012】切込みを行った領域内の平均的な残留応力
分布のみでなく、切込み領域内の局所的な残留応力分布
を知ることができる。その値は実験結果を考慮した補正
を行っているため、実験結果と良好な一致が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図1は本実施例に関するハードウェアの構成図であ
る。同図において、共通バス100を介して、表示装置
101,入力装置102,CPU103,RAM104,ディスク装
置110が設けられている。CPU103はディスク装置11
0に保管されている動作プログラム111をRAM104にお
いて実行させる場合の中央演算処理装置である。ディス
ク装置110には、解析対象とする構造物の構造形状デ
ータファイル112と、動作プログラム111の実行に
より作成される解析入力データファイル113と、解析
結果データファイル114も同時に保管される。
【0014】図2は切込みを行うことにより解放される
弾性ひずみの測定結果から残留応力を算出するために用
いる試験片である。同図において網掛け領域210は切
込み予定位置を表している。また、220は解放ひずみ
測定用のひずみゲージである。
【0015】図2に示した試験片の解析例を用いて本実
施例の動作の流れを説明する。まず、本装置の動作プロ
グラム111が起動されると、図3に示すメインルーチ
ンにおいてSTP10の処理が行われ、構造形状データ
ファイル112の内容が読み込まれる。構造形状データ
ファイル112から読み込まれる構造形状データには、
構造物の寸法と、全体構造における切込み面の位置と、
ひずみゲージ貼り付け位置が記録されている。さらに構
造形状データファイル112には図4に示すように切込
み面を境界に持つように分割された部分構造に関する図
5の形式の部分構造データ510が記録されている。
【0016】次に処理は図3のSTP20の解析入力デ
ータ設定ルーチンに移行し、図6に示す解析入力データ
設定ルーチンSTP20が実行される。まず、STP2
1においてデータ510を参照しながら、切込み面上の
同一位置に異なる節点番号を有する節点を生成する。具
体的には、図7に示すように部分構造のNo.1面上に
生成した節点と同一の位置を持つ節点を部分構造のN
o.2面上に複製する。同様に部分構造の第No.3面上
に生成した節点と同一の位置を持つ節点を部分構造の
No.4面上に複製する。以下同様の処置をデータ510
に記録されている全ての境界面について行う。
【0017】次に処理はSTP22に移行し、部分構造
内に節点を生成し、STP23でそれらの節点からなる
有限要素を生成させる。次に処理はSTP24に移行し
構造形状データ112を参照しながら変位を拘束する節
点及び荷重が加えられる節点の設定が行われる。次に処
理はSTP25に移行し、切込み面上に存在する複数の
異なる節点に関する境界条件の設定が行われる。具体的
には同一の座標をもつ複数の異なる節点のうち、一つの
みに独立した自由度を与え、他の節点は独立した自由度
を与えた節点と等しい変位を取るものと設定する。次に
STP26で生成したデータを構造解析入力データファ
イル113に記録してメインルーチンに復帰する。
【0018】次に処理は図3におけるSTP30に移行
し、図8に示す構造解析ルーチンSTP30が実行され
る。構造解析ルーチンでは、STP31において構造解
析入力データファイル113に記録されている解析条件
を読み込む。次にSTP32 において構造解析入力データフ
ァイルに記録されている試験片が受ける荷重を荷重ベク
トルの形式に設定する。次にSTP33で試験片全体の
剛性マトリックスを作成し、STP34で剛性方程式を
解くことにより節点の変位を算出する。
【0019】次にSTP35で内力を算出し、STP3
6で設定した荷重ベクトルに対して収束の判定を行う。
収束していない場合はSTP32に戻り、収束した場合
はSTP37に進む。STP37では全荷重履歴に対す
る解析ステップの終了に関する判定を行う。全荷重ステ
ップが終了していない場合はSTP32に戻り、終了し
た場合はSTP38へ進む。STP38では内力ベクト
ルを内力ベクトル記録ファイルに記録しメインルーチン
へ復帰する。
【0020】次に処理は図3におけるSTP40に移行
し、図9に示す解放ひずみ算出ルーチンSTP40が実
行される。このルーチンでは、STP41において解析
入力データファイル113に記録されている解析条件を
読み込む。次に同一の座標を持つ複数の異なる節点に対
して設定してある、一つの節点のみに独立した自由度を
与え、他の節点はそれと同一の変位を取るものとした設
定を解除し、同一の座標であっても節点番号が異なれば
それぞれ独立した自由度を持つように設定する。次に処
理はSTP42に進み荷重ベクトルが設定される。ST
P38で内力ベクトル記録ファイルに記録した内力ベク
トルを読み込みそれを荷重ベクトルに設定する。
【0021】次にSTP43で試験片全体の剛性マトリ
ックスを作成し、STP44で剛性方程式を解くことに
より節点の変位を算出する。次にSTP45で内力を算
出し、STP46で設定した荷重ベクトルに対して収束
の判定を行う。収束していない場合はSTP42に戻
り、収束した場合はSTP47に処理は進む。STP4
7で試験体におけるひずみゲージ貼り付け位置での解放
ひずみを算出する。この解放ひずみを用いてひずみゲー
ジ貼り付け位置での残留応力を算出しメインルーチンに
復帰する。
【0022】次に処理は図3のSTP50に移行し、デ
ータ補正及び補間の処理が行われる。STP50では実
測した残留応力値とSTP30で得られた解析によるひ
ずみゲージ貼り付け位置の残留応力値の比をその部分構
造内の補正係数として算出する。次に部分構造内に存在
する積分点の座標とその積分点における応力値に補正係
数をかけた値を残留応力値として解析結果データファイ
ル114に記録する。解析結果データファイルには有限
要素法により補正された実験データが記録される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように。この発明によれ
ば、記憶手段に記憶された部分構造形状データと部分構
造番号とグループ番号を対応させたデータと、グループ
ごとに算出された残留応力及び残留変形データと、グル
ープごとの残留応力及び残留変形データを反映させた構
造要素により全体構造の計算が行われる。同じグループ
に属する部分構造については、同一の構造要素を用いる
ことができる。したがって、部分構造の解析に用いた寸
法の有限要素により全体構造を要素分割し解析した場合
と比較して計算時間の短縮が可能となる。また、全体構
造の計算に用いる構造要素がデータベースに記録されて
いる場合は、構造要素の生成を改めて行う必要がないた
め、前記と比較して更に計算時間の短縮が可能となる。
【0024】以上説明したようにこの発明によれば、切
込み面上に同一の座標を有する複数の節点を生成し、切
込み面を境界とする部分構造に一つずつの節点を割り当
て、さらに、切込み面以外の領域に節点を生成し、これ
らの節点から有限要素を生成し、切込み面上の同一座標
を有する異なる節点に対しては一つの節点にのみ独立な
自由度を与え、他はそれに従属する自由度を設定した条
件下で荷重の負荷を模擬する解析が行われる。荷重の負
荷を模擬した解析の後にすべての節点に独立な自由度を
設定した解析を行うことにより切込み法による残留応力
測定実験を模擬した解析が行われる。
【0025】切込みを行った領域内の平均的な残留応力
分布のみでなく、切込み領域内の局所的な残留応力分布
を知ることができる。その値は実験結果を考慮した補正
を行っているため、実験結果と良好な一致が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるハードウェアの構成
図である。
【図2】本発明の一実施例における試験体の構造を示す
図である。
【図3】本発明の一実施例におけるメインルーチンのフ
ローチャートである。
【図4】本発明の一実施例における部分構造による分割
を示す図である。
【図5】本発明の一実施例における切込み面と部分構造
の境界面の関係を示す表である。
【図6】本発明の一実施例における解析入力データ設定
ルーチンのフローチャートである。
【図7】本発明の一実施例における部分構造の境界面上
の節点の設定を示す図である。
【図8】本発明の他の一実施例における構造解析ルーチ
ンのフローチャートである。
【図9】本発明の他の一実施例における解放ひずみ算出
ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
101…表示装置(CRTディスプレイ)、102…入
力装置(キーボード,マウス)、103…CPU、10
4…RAM、110…ディスク装置、210…切込み
面、220…ひずみゲージ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】切込み法による残留応力の測定を有限要素
    法により模擬する残留応力解析装置において、切込み面
    上に同一の座標を有する複数の節点を生成し、切込み面
    を境界とする部分構造に一つずつの節点を割り当てる設
    定手段と、切込み面以外の領域に節点を生成する手段
    と、生成した節点から有限要素を生成する手段と、切込
    み面上の同一座標を有する異なる節点に対しては一つの
    節点にのみ独立な自由度を与え、他はそれに従属する自
    由度を設定する手段と、設定したデータを用いて荷重の
    負荷を模擬する解析を行う手段と、荷重の負荷を模擬し
    た解析の後にすべての節点に独立な自由度を設定した解
    析を行う切込み法による残留応力の測定を模擬すること
    を特徴とする残留応力解析装置。
JP31484597A 1997-11-17 1997-11-17 残留応力解析装置 Pending JPH11148875A (ja)

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JP31484597A JPH11148875A (ja) 1997-11-17 1997-11-17 残留応力解析装置

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ID=18058307

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030014194A (ko) * 2002-12-30 2003-02-15 (주)사나이시스템 마이크로머신 거동 시뮬레이션을 위한 수치 해석 방법
KR100393849B1 (ko) * 2001-08-27 2003-08-06 이정기 체적-경계 적분방정식 법에 기초한 응력해석 방법
KR100435996B1 (ko) * 2001-08-08 2004-06-12 이정기 체적 적분방정식 법에 기초한 응력해석 방법
JP2016161523A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 株式会社神戸製鋼所 残留応力推定方法及び残留応力推定装置
JP2020041918A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 公立大学法人大阪 残留応力分布の測定方法、算出方法及びプログラム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100435996B1 (ko) * 2001-08-08 2004-06-12 이정기 체적 적분방정식 법에 기초한 응력해석 방법
KR100393849B1 (ko) * 2001-08-27 2003-08-06 이정기 체적-경계 적분방정식 법에 기초한 응력해석 방법
KR20030014194A (ko) * 2002-12-30 2003-02-15 (주)사나이시스템 마이크로머신 거동 시뮬레이션을 위한 수치 해석 방법
JP2016161523A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 株式会社神戸製鋼所 残留応力推定方法及び残留応力推定装置
WO2016140091A1 (ja) * 2015-03-05 2016-09-09 株式会社神戸製鋼所 残留応力推定方法及び残留応力推定装置
JP2020041918A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 公立大学法人大阪 残留応力分布の測定方法、算出方法及びプログラム

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