X線残留応力測定センター
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創業2015年当時応力測定の主流は、sin2ψ法でした。cosα法の機器に出会いその可能性に惚れてX線応力測定センターを起こしX線応力測定(cosα法)普及を目指して、測定サービスを始めました。
その後、垂直応力の精度は、旧来法sin2ψ法と同等かそれ以上ということがわかり、その上に高速で軽量でシンプルということ、さらに、非破壊検査協会での長年の普及活動等により、cosα法は、急速に普及してきました。Google scholar で検索すると、最近5年間のヒット数では、cosα method 13300件 sin2ψ method 4980件とcosα法が逆転して主流となっています。
お客さまから持ち込まれる様々依頼をできるだけ断らないをモットーに技術の向上に努めてまいりました。応力集中しやすいけど、入射角度が確保できないコーナー部の測定③⑤、細いワイヤー(ex φ0.4mm)②、チェーンリングの内側⑥が測定できるようになりました。[0225]X線応力測定が困難な対象へのアプローチ
X線応力測定は大きく進歩してきました。しかし、応力解析の考え方は、長年にわたり従来のsin²ψ法の延長にとどまっていました。
そもそも、一方向の応力値とは、測定箇所の応力状態をその方向に投影した結果です。 そのため、一方向の測定だけでは、応力状態を構成する情報の一部しか得られません。
これは、立体的な物体を一方向から撮影した写真だけでは、その全体像を把握できないことに似ています。
そこで当社では、複数方向から測定した応力情報を統合し、元の応力状態を再構成する「モールの応力円リバース(MSCR)」を開発しました。
MSCRは、cosα法で得られる垂直応力とせん断応力を利用し、複数方向の測定結果からモールの応力円を逆構成する技術です。
これにより、あらかじめ主応力方向を知ることなく、主応力の大きさと方向、最大せん断応力などを推定できます。さらに、測定点群と再構成したモールの応力円との整合性から、測定結果に含まれる応力以外の成分の影響を評価できます。
「一方向に投影された応力を測る」から「複数方向の情報から応力状態を再構成する」へ。
これは、cosα法が本来持っていた可能性を引き出す、X線応力測定の新しいアプローチです。
モールの応力円リバース(MSCR):特許第7513234号
この技術もまた、実際の現場で使用された部品に生じる複雑な応力場に対応するために開発されたものです。
2)[0233]モールの応力円リバース解析 測定から解析例まで
6)[0256]上級者・研究者向けモールの応力円リバースによる応力解析の数理的背景
7)[0255]中級者向け解説:モールの応力円リバースの“技術的な仕組み”とは?
学協会活動 非破壊検査協会の
cosα法方式によるX線残留応力測定技術研究会
幹事として普及活動に励んでいます。
日時:2025 年 8 月 27 日(水)② 14:00-14:50 応力の実体 -ベクトル、テンソル、モール円について 〇三島由久(㈱X線残留応力測定センター)
2025 年 1 月 31 日 ① 10:10-10:50 モールの応力円リバース その2 〇三島由久(㈱X線残留応力測定センター) (概略)第1回研究セミナーにおける cosα法を利用したモールの応力円とモールの応力円リバースに ついて実用例を含めて説明しました。今回は前回の復習を含め、答えられなかった質問への回答も準 備します。そのほか、疲労試験解析例について説明し、3 軸モールの応力円へのつなぎを含めて、協議 しながら進めたいと考えます。 対象分野:応力の 2 次元、3 次元解析を扱う業種 レベル:新しさは研究の最先端レベル 難易度:モールの応力円と同じ大学初等教育レベル Key words: モールの応力円、モールの応力円リバース、疲労解析、3 軸せん断応力
2024 年 8 月 29 日(木) X 線応力測定基礎 1 ① モールの応力円リバースを用いた 2 次元応力解析 13:30-15:30 〜応力解析は 2 次元(全方向)、さらに 3 次元へ〜 ○三島由久(㈱X線残留応力測定センター
応力値には応力以外の成分が含まれている。
MSCR(Reverse Construction of Mohr’s Stress Circle)
混ざって見えなかった違いを、判断に使える情報へ。
応力値は、応力状態を測定方向へ投影した値です。同じ応力状態でも、測定方向によって値は変わります。さらに、実際の測定値には、応力以外の成分も重なっています。
このため、数値が得られても、その違いが製品や加工の何を意味するのか、判断できないことがあります。
MSCRは、複数方向の測定値から応力状態を再構成し、測定値の整合性を可視化します。応力以外の成分の影響を低減することで、製品の評価や加工条件の選択に使える情報へとつなげます。
加工条件を変えたとき、一方向の応力値が下がっただけでは、応力状態全体がどう変わったかは分かりません。主応力の大きさが変わったのか、方向が変わったのかによって、その意味は異なります。
MSCRは、多方向で得られた垂直応力とせん断応力からモールの応力円を推定し、二つの主応力、主応力方向、主応力差、平均応力、最大せん断応力を求めます。
測定方向によって変わる個々の値から、その背後にある応力状態へ。変形や破壊に関わる応力状態を捉えることで、加工効果の比較や、不具合の原因を検討する手掛かりが得られます。
一方向で得られた垂直応力とせん断応力の組は、σ–τ平面上の一つの点になります。一点だけでは、その値が他方向の測定値と整合するかを確認できません。
MSCRでは、多方向の測定点が作る「測定多角形」と、再構成したモールの応力円を比較します。これにより、各測定値が一つの応力状態として整合しているかを可視化できます。
円からのずれは、応力以外の成分や測定誤差などの影響を検討する手掛かりになります。測定値の違いを製品や加工の違いとして評価する前に、測定結果そのものの整合性を確認できます。
実際の測定値には、求めたい応力成分に加え、面外せん断応力の影響や、集合組織・粗大結晶などに由来する応力以外の成分、非再現性誤差が混在します。
MSCRは、多方向の測定値を用いて応力状態を再構成することで、特定方向の測定値に偏った影響を低減します。
さらに、φ方向とφ+180°方向の対向平均では、面内応力に対応する成分を保持し、τxz・τyzに由来する、180°反転で符号が変わる成分を相殺します。局在する大きな変動には、フィルタ処理を組み合わせて影響を低減します。
こうした処理によって、混在する影響を段階的に減らし、応力と応力状態の推定精度を高めます。製品間の違いや加工前後の変化を、より確かな根拠で比較するための情報を提供します。
X線応力測定の専門家が、短納期・高精度で測定・解析します。[0249]
お客様の材料が、X線で正しく測定できているかを判断します。
照射径より細い線・細い溝の測定
例:0.4 mm細線、2 mm溝
直接測定できない方向の応力推定
例:チェーン内側
2次元応力場を持つ部品の応力解析
例:自動車部品
表面加工による3軸応力の影響を低減する測定
例:ショットピーニング、バニシング加工
[0280] 応力の評価は、単一方向の応力成分ではなく、σ–τ平面上の応力状態として行われるべきである。
特定方向の応力値だけを見るのではなく、複数方向の測定から応力状態全体を解析します。
2次元応力解析:モールの応力円リバース解析 MSCR[0239]
特許第7513234号
MSCRは、cosα法で多方向から測定した垂直応力とせん断応力から、モールの応力円を逆構成し、応力状態を推定する解析手法です。
一方向の応力値は、応力状態を一つの測定方向へ投影した値にすぎません。また、その測定値だけでは、応力成分と応力以外の成分を分離できず、値の妥当性も評価できません。
MSCRでは、複数方向の測定点からモールの応力円を推定することにより、二つの主応力、主応力方向、主応力差、平均応力および最大せん断応力を求めます。さらに、各測定点とモールの応力円との整合性から、測定値の妥当性を評価します。
二つの主応力と主応力方向の推定
応力状態のモールの応力円による表示
測定された垂直応力とせん断応力を用いた解析
各測定点とモールの応力円との整合性評価
応力以外の成分や異常な測定値の識別
180°対向平均による三軸せん断応力成分の影響低減
主応力方向が不明な部品や、主応力方向が変化する部品の解析
同じ条件でも測定値がばらつく
応力の絶対値が小さすぎる
応力変化が予想と逆になる
測定方向によって結果が大きく変わる
どの方向を測定すればよいか分からない
測定値が正しいか判断できない
応力状態が分からない部品でも、複数方向の応力を測定してモールの応力円を逆構成することで、現象の本質を捉え、各測定値の妥当性を評価し、応力と応力状態を高精度に推定できます。
📌 お試し測定
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📌 測定サービス
📌 当社が2024年から高精度測定を特長とした理由
特定方向の応力値は、応力状態そのものではありません。
測定方向を変えると応力値は変わります。
しかし、元になっている応力状態は同じです。
MSCRでは、複数方向の垂直応力とせん断応力から、その背後にある応力状態をモールの応力円として再構成します。
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🔹 X線応力測定の普及を加速させる[0200]
X線応力測定が困難だった対象へのアプローチ[0225]
(📌 詳細を見る)
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🔹 輸送機械(応力による疲労程度の推定)[0248]
🔹 溶接残留応力の測定[0101]
(📌 事例を詳しく見る)[0014]
疲労により回転しながら緩和される応力 モールの応力円
溶接近傍から遠方への応力変化 モールの応力円
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🔹 特許技術 モールの応力円リバース解析 特許第7513234号
応力テンソルを図形化したもので、観測座標に依存せず不変な物理量であり、全方向の応力状態を表現する。
🔹X線残留応力測定とは、
cosα法の原理[0169]
X線残留応力測定の測定精度[0020]
MSCR シグナルラボ
https://mscr-signal-lab.keencod2.chatgpt.site/
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