残留応力の計測・評価法

残留応力は、部材内部に残存している応力である。機械設計時には、使用時の負荷応力を主体とした強度設計が主体となり、残留応力の存在はあまり考慮しない。しかし、この残留応力が損傷要因となって、しばし不具合が発生している。一方、機械構成部品、特にバネ、軸受、ネジ、歯車等の機械要素には積極的に残留応力を活用しており、品質管理はこの残留応力導入の管理といっても過言ではない。部品の寿命、耐久性はこの残留応力値で大きく変化する。残留応力の管理値は、部品メーカのノウハウであり、一切公開されていない。また、残留応力の計測方法も非公開な場合が多い。残留応力を計測、評価することは製造現場では重要な技術であるとともに、対象製品に最適な残留応力計測手法が研究・開発されており、実用化されている。さらに、最近では小型X線応力計測装置が実用化されており、タンク、配管、橋梁、鉄道などの大型インフラ設備に対して、現地で実応力負荷計測にも採用されつつある。 　残留応力の計測には、部材を細かく切断して内部応力を解放する破壊試験法、ひずみゲージ近傍に穿孔して局部的にひずみ解法する準非破壊試験法、X線、中性子などの放射線回折による結晶格子間隔変化を計測する方法、磁性変化、音速などの物性値変化による応力計測法等の非破壊試験法が実用化されている。 　本講習会では、このような残留応力の一般的な技術背景、個々の計測方法について紹介、実計測時の注意点、計測値の評価、課題などを詳細に紹介する。

1. 緒言 (残留応力の背景)
   1. 残留応力とは、残留応力の利用方法
   2. ショットピーニングによる改善
   3. 浸炭方法による改善
   4. その他熱処理による改善
   5. 特殊な場合の改善
   6. 残留応力による損傷事例、管理と運用について
2. 材料力学の基礎とひずみゲージによるひずみ計測
   1. ひずみの定義
   2. 応力の定義
   3. 応力とひずみの関係
   4. 弾性変形と塑性変形
   5. ひずみ・応力の計測方法
3. 応力解放法による残留応力の計測法
   1. 破壊法
   2. 穿孔法 (ASTM E837-13a) (プラスチック材適用についても紹介)
   3. DHD法
   4. その他の方法
      • Ring Core法
      • Slitting法
      • Contour法
      • Sachs Boring法
4. X線応力計測法とその他の回折法、物性、計算による計測法
   1. X線による応力計測方法 (2次元計測法 (cosα法) も紹介)
   2. その他の回折法による応力計測法
   3. 材料物性による応力計測法
   4. FEM解析手法と注意点
5. まとめと質疑応答
   • 具体的な計測方法など、個別相談にも応じる。