JP7701894B2 - METAL FATIGUE EVALUATION METHOD, PROGRAM AND APPARATUS THEREOF - Google Patents
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Description
本発明は、回折環を用いて金属疲労の程度を評価する金属疲労評価方法、金属疲労評価プログラムおよび金属疲労評価装置に関する。 The present invention relates to a metal fatigue evaluation method, a metal fatigue evaluation program, and a metal fatigue evaluation device that use a diffraction ring to evaluate the degree of metal fatigue.
金属疲労による装置の損傷は、プロセスの不意な停止や事故等に繋がる虞があるため、金属疲労の程度を評価することは、重要であり、要望されている。この金属疲労の程度を評価する技術は、例えば、特許文献1に開示されている。 Evaluating the degree of metal fatigue is important and desirable because damage to equipment due to metal fatigue can lead to abrupt process shutdowns and accidents. Technology for evaluating the degree of metal fatigue is disclosed, for example, in Patent Document 1.
この特許文献1では、マルテンサイトへの組織変化による腐食部を観察によって特定した疲労部についてX線回折が行われ、マルテンサイトの半価幅の変化量および残留オーステナイトの変化量が測定され、その測定結果から疲労度が求められている。 In this patent document, X-ray diffraction is performed on fatigued areas identified by observing the corroded areas due to the structural change to martensite, and the amount of change in the half-width of martensite and the amount of change in retained austenite are measured, and the degree of fatigue is calculated from the measurement results.
一般に、結晶の周期性が高い場合、その周期間隔および周期方向で規定される方向に強い回折波(ブラッグ反射波)が発生する。一方、金属疲労は、金属結晶中に転位を生成するので、金属結晶の格子の周期性を乱す。このため、ブラッグ反射波の反射方向に広がりが生じる結果、回折波の半価幅(ピーク位置からの広がり)が変化する。よって、結晶格子でのブラッグ反射による回折波の半価幅を評価することで、前記特許文献1のように、金属疲労の程度が評価できると推察される。 Generally, when the periodicity of a crystal is high, strong diffracted waves (Bragg reflected waves) are generated in a direction defined by the periodic interval and periodic direction. On the other hand, metal fatigue generates dislocations in the metal crystal, disrupting the periodicity of the metal crystal lattice. This causes the Bragg reflected waves to spread in the reflection direction, resulting in a change in the half-width of the diffracted waves (spread from the peak position). Therefore, it is presumed that the degree of metal fatigue can be evaluated by evaluating the half-width of the diffracted waves due to Bragg reflection in the crystal lattice, as in Patent Document 1.
ところで、金属疲労の評価は、上述したように重要であるため、より信頼性が高いことが好ましく、X線回折による金属疲労の程度を評価する評価方法には、改善の余地がある。 However, as mentioned above, the evaluation of metal fatigue is important, and therefore it is preferable to have a higher reliability, and there is room for improvement in the evaluation method for evaluating the degree of metal fatigue using X-ray diffraction.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より信頼性の高い評価結果を得ることができる金属疲労評価方法、金属疲労評価プログラムおよび金属疲労評価装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a metal fatigue evaluation method, a metal fatigue evaluation program, and a metal fatigue evaluation device that can obtain more reliable evaluation results.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる金属疲労評価方法は、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める方法であって、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理工程と、前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理工程とを備える。 After extensive investigation, the inventors have found that the above object can be achieved by the present invention described below. That is, a metal fatigue evaluation method according to one aspect of the present invention is a method for determining an evaluation index representing the degree of metal fatigue in a metal evaluation object, and includes a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having diffracting properties, a distribution processing step of determining, as a data distribution, a peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired in the data acquisition step, or a half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired in the data acquisition step, and an index processing step of determining the evaluation index based on the result of removing waviness components contained in the data distribution determined in the distribution processing step.
このような金属疲労評価方法は、データ分布から、ノイズであるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求めるので、より信頼性の高い評価結果を得ることができる。 This metal fatigue evaluation method obtains the evaluation index based on the results of removing undulation components, which are noise, from the data distribution, and therefore can obtain more reliable evaluation results.
他の一態様では、上述の金属疲労評価方法において、前記評価指標は、前記データ分布の均一の程度を表す均一性指標である。好ましくは、上述の金属疲労評価方法において、前記評価指標は、方位角に対する、前記回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標、または、方位角に対する、前記回折環における半価幅の均一の程度を表す均一性指標である。 In another aspect, in the above-mentioned metal fatigue evaluation method, the evaluation index is a uniformity index that represents the degree of uniformity of the data distribution. Preferably, in the above-mentioned metal fatigue evaluation method, the evaluation index is a uniformity index that represents the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring with respect to the azimuth angle, or a uniformity index that represents the degree of uniformity of the half-width in the diffraction ring with respect to the azimuth angle.
金属の評価対象が初期状態である場合、X線照射領域における結晶粒の数が不足するため、回折環は、スポッティな形状であるが、金属疲労が進行すると、転位増殖に伴う結晶粒の微細化(セル組織化)によって結晶粒の数が増え、回折環は、均一化する。上記金属疲労評価方法は、前記データ分布の均一の程度を表す均一性指標を、金属疲労の程度を表す評価指標として求めるので、より適切に金属疲労の程度を評価できる。 When the metal being evaluated is in its initial state, the number of crystal grains in the X-ray irradiated area is insufficient, resulting in a spotty diffraction ring; however, as metal fatigue progresses, the number of crystal grains increases due to the refinement of the crystal grains (cell organization) associated with dislocation proliferation, and the diffraction ring becomes uniform. The above metal fatigue evaluation method obtains a uniformity index that indicates the degree of uniformity of the data distribution as an evaluation index that indicates the degree of metal fatigue, thereby enabling a more appropriate evaluation of the degree of metal fatigue.
他の一態様では、上述の金属疲労評価方法において、前記均一性指標は、前記データ分布における標準偏差、または、前記データ分布における標準偏差を前記データ分布の平均値で除算した除算結果である。好ましくは、上述の金属疲労評価方法において、前記均一性指標は、方位角に対する、前記回折環におけるピーク強度分布の標準偏差、または、方位角に対する、前記回折環におけるピーク強度の標準偏差を、前記ピーク強度分布の平均値で除算した除算結果である。好ましくは、上述の金属疲労評価方法において、前記均一性指標は、方位角に対する、前記回折環における半価幅分布の標準偏差、または、方位角に対する、前記回折環における半価幅の標準偏差を、前記半価幅分布の平均値で除算した除算結果である。 In another aspect, in the metal fatigue evaluation method described above, the uniformity index is the standard deviation in the data distribution, or the result of dividing the standard deviation in the data distribution by the average value of the data distribution. Preferably, in the metal fatigue evaluation method described above, the uniformity index is the standard deviation of the peak intensity distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle, or the result of dividing the standard deviation of the peak intensity in the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the peak intensity distribution. Preferably, in the metal fatigue evaluation method described above, the uniformity index is the standard deviation of the half-width distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle, or the result of dividing the standard deviation of the half-width distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the half-width distribution.
これによれば、前記データ分布における標準偏差、または、前記データ分布における標準偏差を前記データ分布の平均値で除算した除算結果を前記均一性指標、すなわち、前記評価指標として求める金属疲労評価方法が提供できる。前記均一性指標として前記除算結果を用いる場合には、上記金属疲労評価方法は、前記標準偏差を前記平均値で除算するので、ビームの照射時間のばらつきによる評価指標への影響を軽減できる。 This provides a metal fatigue evaluation method that determines the standard deviation in the data distribution, or the division result of dividing the standard deviation in the data distribution by the average value of the data distribution, as the uniformity index, i.e., the evaluation index. When the division result is used as the uniformity index, the metal fatigue evaluation method divides the standard deviation by the average value, thereby reducing the effect of variations in the beam irradiation time on the evaluation index.
他の一態様では、これら上述の金属疲労評価方法において、前記指標処理工程は、前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を抽出するうねり成分抽出工程と、前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記うねり成分抽出工程で抽出したうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標演算工程とを備える。 In another aspect, in the above-mentioned metal fatigue evaluation method, the index processing step includes a waviness component extraction step of extracting waviness components contained in the data distribution obtained in the distribution processing step, and an index calculation step of calculating the evaluation index based on the removal result of removing the waviness components extracted in the waviness component extraction step from the data distribution obtained in the distribution processing step.
このような金属疲労評価方法は、うねり成分を抽出してから前記除去結果を生成するので、前記うねり成分の抽出に公知の抽出処理を利用でき、簡易に、データ分布からうねり成分を除去した前記除去結果を生成できる。 This metal fatigue evaluation method extracts the waviness components and then generates the removal results, so that known extraction processes can be used to extract the waviness components, and the removal results can be easily generated by removing the waviness components from the data distribution.
他の一態様では、上述の金属疲労評価方法において、前記うねり成分抽出工程は、前記分布処理工程で求めたデータ分布を、ガウシアンフィルタを用いたフィルタリング処理によって、または、エンベローブを抽出するエンベローブ処理によって、前記うねり成分を抽出する。 In another aspect, in the metal fatigue evaluation method described above, the waviness component extraction step extracts the waviness component by filtering the data distribution obtained in the distribution processing step using a Gaussian filter, or by envelope processing that extracts an envelope.
このような金属疲労評価方法は、前記うねり成分の抽出に、フィルタリング処理またはエンベローブ処理を用いるので、簡易な処理で前記うねり成分を抽出できる。 This metal fatigue evaluation method uses filtering or envelope processing to extract the swell components, so the swell components can be extracted with simple processing.
本発明の他の一態様にかかる金属疲労評価プログラムは、コンピュータに実行され、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求めるプログラムであって、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理工程と、前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理工程とを備える。 A metal fatigue evaluation program according to another aspect of the present invention is a program executed by a computer to obtain an evaluation index representing the degree of metal fatigue in a metal evaluation object, and includes a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffracting property, a distribution processing step of obtaining, as a data distribution, a peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired in the data acquisition step, or a half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired in the data acquisition step, and an index processing step of obtaining the evaluation index based on the removal result obtained by removing waviness components contained in the data distribution obtained in the distribution processing step.
本発明の他の一態様にかかる金属疲労評価装置は、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める装置であって、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得部で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理部と、前記分布処理部で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理部とを備える。 A metal fatigue evaluation device according to another aspect of the present invention is a device for determining an evaluation index representing the degree of metal fatigue in a metal evaluation object, and includes a data acquisition unit that acquires diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having diffracting properties, a distribution processing unit that determines, as a data distribution, a peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit, or a half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit, and an index processing unit that determines the evaluation index based on the removal result obtained by removing waviness components contained in the data distribution obtained by the distribution processing unit.
このような金属疲労評価プログラムおよび金属疲労評価装置は、データ分布から、ノイズであるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求めるので、より信頼性の高い評価結果を得ることができる。 Such a metal fatigue evaluation program and metal fatigue evaluation device obtains the evaluation index based on the results of removing undulation components, which are noise, from the data distribution, and therefore can obtain more reliable evaluation results.
本発明にかかる金属疲労評価方法、金属疲労評価プログラムおよび金属疲労評価装置は、より信頼性の高い評価結果を得ることができる。 The metal fatigue evaluation method, metal fatigue evaluation program, and metal fatigue evaluation device of the present invention can obtain more reliable evaluation results.
以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 One or more embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Note that components with the same reference numerals in each drawing are the same components, and their description will be omitted as appropriate. In this specification, when referring to a general term, a reference numeral without a subscript is used, and when referring to an individual component, a reference numeral with a subscript is used.
実施形態における金属疲労評価装置は、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める装置である。この金属疲労評価装置は、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得部で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理部と、前記分布処理部で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理部とを備える。以下、このような金属疲労評価装置、ならびに、これに実装される金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムについて、より具体的に説明する。 The metal fatigue evaluation device in the embodiment is a device that obtains an evaluation index that represents the degree of metal fatigue in a metal evaluation object. This metal fatigue evaluation device includes a data acquisition unit that acquires diffraction ring data that represents a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam that has a diffracting property, a distribution processing unit that obtains, as a data distribution, a peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit, or a half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit, and an index processing unit that obtains the evaluation index based on the removal result obtained by removing waviness components contained in the data distribution obtained by the distribution processing unit. Below, such a metal fatigue evaluation device, as well as a metal fatigue evaluation method and a metal fatigue evaluation program implemented therein, will be described in more detail.
図1は、実施形態における金属疲労評価装置の構成を示すブロック図である。図2は、前記金属疲労評価装置におけるデータ取得部の一例の構成を示すブロック図である。図2Aは、全体的な構成を示し、図2Bは、撮像部15と評価対象Obとの関係を示す。図3は、金属疲労の進行に伴う回折環の変化の様子を説明するための図である。図4は、一例として、回折環、前記回折環の方位角に対するピーク強度分布、その平均値およびその標準偏差を示す図である。図4Aは、回折環を示し、図4Bは、図4Aに示す回折環における方位角αに対するピーク強度分布(回折環の周方向における各位置でのピーク強度の分布)、その平均値μおよびその標準偏差σを示す。図4Bの横軸は、0°から360°までの方位角α[deg]であり、その縦軸は、回折強度(Diffraction Intensity[counts])のピーク値である。
1 is a block diagram showing the configuration of a metal fatigue evaluation device in an embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an example of a data acquisition unit in the metal fatigue evaluation device. FIG. 2A shows the overall configuration, and FIG. 2B shows the relationship between the
実施形態における金属疲労評価装置Dは、例えば、図1に示すように、データ取得部1と、制御処理部2と、入力部3と、出力部4と、インターフェース部(IF部)5と、記憶部6とを備える。
The metal fatigue evaluation device D in the embodiment includes, for example, a data acquisition unit 1, a control processing unit 2, an input unit 3, an
データ取得部1は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、金属(合金を含む)の評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得する装置である。より具体的には、例えば、本実施形態では、データ取得部1は、前記ビームを照射する照射部と、前記評価対象に前記照射部によって前記ビームを照射することによって形成された回折環を撮像し、前記回折環を表す回折環データを生成する撮像部とを備える。 The data acquisition unit 1 is connected to the control processing unit 2, and is a device that acquires diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating a metal (including alloy) evaluation object with a beam having a diffracting property according to the control of the control processing unit 2. More specifically, for example, in this embodiment, the data acquisition unit 1 includes an irradiation unit that irradiates the beam, and an imaging unit that images a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with the beam by the irradiation unit, and generates diffraction ring data representing the diffraction ring.
より詳しくは、データ取得部1は、図2に示すように、高圧電源11、冷却部12、制御部13、X線照射部14および撮像部15を備える。高圧電源11は、電子線加速用の高電圧をX線照射部14に供給する装置である。冷却部12は、X線照射部14を冷却する装置である。制御部13は、データ取得部1全体の動作を制御する装置である。なお、制御部13は、制御処理部2に機能的に構成される後述の制御部21と兼用されてよい。
More specifically, as shown in FIG. 2, the data acquisition unit 1 includes a high-
X線照射部14は、電子線をターゲットに衝突させてX線を発生させるX線発生装置と、発生したX線を細束のX線ビームとして評価対象Obに照射するX線照射管とを備える。前記X線発生装置は、例えば、電子線を高電圧で加速して陽極に衝突させCrKα特性X線を発生させるためのX線管球(真空管)である。前記X線照射管は、例えば、発生したX線を細い平行ビームに絞り照射するピンホールコリメータである。
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なお、評価対象Obに対し回折する性質を持つビーム(回折光)として、ここでは、X線を用いる例を説明するが、回折の性質を持つビームには、X線に限らず、電磁波(可視光、紫外線、γ線を含む)、中性子線、電子線等が含まれる。 Here, an example will be described in which X-rays are used as a beam (diffracted light) that has the property of diffracting toward the evaluation object Ob, but beams that have the property of diffraction are not limited to X-rays and include electromagnetic waves (including visible light, ultraviolet light, and gamma rays), neutron beams, electron beams, etc.
撮像部15は、評価対象ObにX線照射部14によってビームを照射することによって形成された回折環を撮像し、前記回折環を表す回折環データを生成する装置である。撮像部15は、例えば、いわゆるイメージングプレートを備えて構成される。このイメージングプレートには、輝尽性蛍光発光現象が利用されている。大略、輝尽性蛍光体を塗布したフィルムがX線によって露光され、露光されたフィルムにレーザ光を照射して生じた蛍光の発光量が計測される。蛍光は、X線の露光量に応じた発光量で発光するので、発光量を計測することで、X線像が得られる。
The
なお、データ取得部1は、例えば、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であり、前記外部の機器は、前記回折環データを記憶した、例えばUSB(Universal Serial Bus)メモリおよびSDカード(登録商標)等の記憶媒体であってよい。あるいは、例えば、データ取得部1は、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であり、前記外部の機器は、前記回折環データを記録した、例えばCD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD-R(Compact Disc Recordable)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)およびDVD-R(Digital Versatile Disc Recordable)等の記録媒体からデータを読み込むドライブ装置であってよい。あるいは、例えば、データ取得部1は、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であって、前記外部の機器は、ネットワーク(WAN(Wide Area Network、公衆通信網を含む))あるいはLAN(Local Area Network)を介して前記通信インターフェース回路に接続され、前記回折環データを管理するサーバ装置であってよい。なお、データ取得部1がインターフェース回路や通信インターフェース回路である場合では、データ取得部1は、IF部5と兼用されてもよい(すなわち、IF部5がデータ取得部1として用いられてもよい)。
The data acquisition unit 1 is, for example, an interface circuit that inputs and outputs data between an external device, and the external device may be a storage medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD card (registered trademark) that stores the diffraction ring data. Alternatively, for example, the data acquisition unit 1 may be an interface circuit that inputs and outputs data between an external device, and the external device may be a drive device that reads data from a recording medium, such as a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R (Compact Disc Recordable), a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), or a DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable), on which the diffraction ring data is recorded. Alternatively, for example, the data acquisition unit 1 may be a communication interface circuit that transmits and receives communication signals to and from an external device, and the external device may be a server device that is connected to the communication interface circuit via a network (WAN (Wide Area Network, including a public communication network)) or LAN (Local Area Network) and manages the diffraction ring data. Note that when the data acquisition unit 1 is an interface circuit or a communication interface circuit, the data acquisition unit 1 may also be used as the IF unit 5 (i.e., the
図1に戻って、入力部3は、制御処理部2に接続され、評価開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば金属疲労評価装置Dによって評価される評価対象の名称(例えばシリアル番号等)等の、金属疲労評価装置Dの稼働を行う上で必要な各種データを金属疲労評価装置Dに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部4は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、入力部3から入力されたコマンドやデータ、データ取得部1で取得された回折環データで表される回折環、および、金属疲労評価装置Dによって求められた評価指標等を出力する装置であり、例えばCRTディスプレイ、LCD(液晶表示装置)および有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
Returning to FIG. 1, the input unit 3 is connected to the control processing unit 2 and is a device that inputs various commands, such as a command to start the evaluation, and various data required for operating the metal fatigue evaluation device D, such as the name of the evaluation target to be evaluated by the metal fatigue evaluation device D (e.g., serial number, etc.), to the metal fatigue evaluation device D, and is, for example, a plurality of input switches, a keyboard, a mouse, etc., each assigned with a specific function. The
IF部5は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるRS-232Cのインターフェース回路、Bluetooth(登録商標)規格を用いたインターフェース回路、および、USB規格を用いたインターフェース回路等である。また、IF部5は、例えば、データ通信カードや、IEEE802.11規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であってもよい。
The
記憶部6は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、金属疲労評価装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラム、前記データ取得部1で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得部1で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理プログラム、前記分布処理プログラムで求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば前記回折環データ等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部6は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部6は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部2のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を含む。なお、記憶部6は、大容量を記憶可能なハードディスク装置を備えてもよい。
The
制御処理部2は、金属疲労評価装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求めるための回路である。制御処理部2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部2には、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部21、分布処理部22および指標処理部23が機能的に構成される。
The control processing unit 2 is a circuit that controls each of the units 1, 3 to 6 of the metal fatigue evaluation device D according to the function of each unit, and determines an evaluation index that represents the degree of metal fatigue in the evaluation target. The control processing unit 2 is configured, for example, with a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral circuits. In the control processing unit 2, a
制御部21は、金属疲労評価装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、金属疲労評価装置D全体の制御を司るものである。
The
分布処理部22は、データ取得部1で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、データ取得部1で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求めるものである。
The
指標処理部23は、分布処理部22で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求めるものである。前記除去結果は、データ分布から直接的に求められてよく、あるいは、うねり成分を求めてから、データ分布からこの求めたうねり成分を除去することで求められてよい。後者の場合には、指標処理部23は、図1に破線で示すように、うねり成分抽出部231および指標演算部232を機能的に備える。うねり成分抽出部231は、前記分布処理部22で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を抽出するものである。指標演算部232は、分布処理部22で求めたデータ分布から、うねり成分抽出部231で抽出したうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求めるものである。前記除去結果を直接的に求める処理、および、うねり成分を抽出する処理については、さらに、後述する。
The
前記評価指標には、一般的な、回折環の半価幅が用いられてよいが、本実施形態では、前記データ分布の均一の程度を表す均一性指標が用いられる。すなわち、前記評価指標は、方位角に対する、前記回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標である。あるいは、前記評価指標は、方位角に対する、前記回折環における半価値幅の均一の程度を表す均一性指標である。好ましくは、前記均一性指標は、前記データ分布における標準偏差、または、前記データ分布における標準偏差を前記データ分布の平均値で除算した除算結果である。すなわち、前記均一性指標は、方位角に対する、前記回折環におけるピーク強度分布の標準偏差、または、方位角に対する、前記回折環におけるピーク強度の標準偏差を、前記ピーク強度分布の平均値で除算した除算結果である。あるいは、前記均一性指標は、方位角に対する、前記回折環における半価幅分布の標準偏差、または、方位角に対する、前記回折環における半価幅の標準偏差を、前記半価幅分布の平均値で除算した除算結果である。 The evaluation index may be a general half-width of the diffraction ring, but in this embodiment, a uniformity index representing the degree of uniformity of the data distribution is used. That is, the evaluation index is a uniformity index representing the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring with respect to the azimuth angle. Alternatively, the evaluation index is a uniformity index representing the degree of uniformity of the half-width of the diffraction ring with respect to the azimuth angle. Preferably, the uniformity index is the standard deviation of the data distribution, or the division result of dividing the standard deviation of the data distribution by the average value of the data distribution. That is, the uniformity index is the standard deviation of the peak intensity distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle, or the division result of dividing the standard deviation of the peak intensity distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the peak intensity distribution. Alternatively, the uniformity index is the standard deviation of the half-width distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle, or the result of dividing the standard deviation of the half-width distribution in the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the half-width distribution.
このような均一性指標が、金属疲労の程度を表す評価指標となることについて説明する。図3には、一例として、金属疲労の進行に伴う回折環の変化の様子が示されている。図3には、引っ張りと圧縮とを交互に繰り返す引張圧縮繰返し試験によって、損傷度0%、10%、30%、50%および100%それぞれの疲労損傷を与えた各試料に対し、CrKαのX線を入射角0°で入射したX線回折が行われ、その結果得られた各回折環画像が示されている。前記引張圧縮繰返し試験には、通常の振動荷重印加の疲労試験機が用いられ、破断したときのサイクル数が損傷度100%とされ、損傷度0%、10%、30%および50%は、これに対するサイクル数の比率である。試料は、一例として、ボイラ管に使用される一般規格の鋼管材料である。図3の上段は、電解研磨処理を実施していない各試料の各回折環画像であり、その下段は、電解研磨処理を実施している各試料の各回折環画像である。平面視にて、左から右へ順に、損傷度0%、10%、30%、50%および100%の各試料の各回折環画像である。 The following explains how such a uniformity index serves as an evaluation index that indicates the degree of metal fatigue. FIG. 3 shows, as an example, the change in the diffraction ring with the progression of metal fatigue. FIG. 3 shows X-ray diffraction performed on each sample with fatigue damage of 0%, 10%, 30%, 50%, and 100% by a tension-compression cyclic test in which tension and compression are alternately repeated, with CrKα X-rays incident at an incident angle of 0°, and each diffraction ring image obtained as a result. A fatigue testing machine that applies a normal vibration load is used for the tension-compression cyclic test, and the number of cycles at which the sample breaks is considered to be a damage degree of 100%, and the damage degrees of 0%, 10%, 30%, and 50% are the ratios of the number of cycles to this. As an example, the sample is a steel pipe material of a general standard used for boiler pipes. The upper row of FIG. 3 shows the diffraction ring images of each sample that has not been subjected to electrolytic polishing, and the lower row shows the diffraction ring images of each sample that has been subjected to electrolytic polishing. From left to right, the diffraction ring images are of samples with damage levels of 0%, 10%, 30%, 50% and 100% in plan view.
図3を左から右へ順に観察すると、回折環は、ピーク強度が周方向の各位置で異なるスポッティ状の初期状態の形状から、金属疲労の増加に伴い徐々に前記ピーク強度が周方向の各位置で略均一な形状に変化している様子が分かる。この変化をTEM(透過型電子顕微鏡)の観察結果(不図示)と対比すると、疲労損傷の蓄積に伴う転位増殖によって微細なセル組織が数多く形成されていく過程と、回折環が均一化する変化とが関連しているものと推察される。 Looking at Figure 3 from left to right, it can be seen that the diffraction rings change from an initial spotty shape in which the peak intensity varies at each circumferential position to a shape in which the peak intensity becomes approximately uniform at each circumferential position as metal fatigue increases. Comparing this change with the results of TEM (transmission electron microscope) observations (not shown), it is inferred that the process in which numerous fine cell structures are formed due to dislocation proliferation accompanying the accumulation of fatigue damage is related to the change in the diffraction rings to become uniform.
一般に、X線の照射領域に十分な数の結晶粒が存在している場合、均一な回折環が得られる。図3に示す結果は、初期状態において、X線照射領域における結晶粒の数が不足する結果、スポッティ状の回折環の形状であったものが、転位増殖に伴う結晶粒の微細化(セル組織化)によって結晶粒の数が増えたため、回折環の均一化に寄与したものと推察される。残留応力測定を含むX線回折を用いた評価手法において、測定精度の低下を避けるために、試料の平均結晶粒径は、30μm以下であることが推奨されているが、この指針と比較すると、図3の試料の初期状態におけるフェライト粒径は、大きいもので50~60μm程度であり、X線回折の計測的には、粗大な部類に入り、上記考察と合致する。 In general, when there are a sufficient number of crystal grains in the X-ray irradiation area, a uniform diffraction ring is obtained. The results shown in Figure 3 suggest that the initial state had a spotty diffraction ring shape due to an insufficient number of crystal grains in the X-ray irradiation area, but the number of crystal grains increased due to the refinement of the crystal grains (cell organization) associated with dislocation proliferation, which contributed to the uniformity of the diffraction ring. In evaluation methods using X-ray diffraction, including residual stress measurement, it is recommended that the average crystal grain size of the sample be 30 μm or less to avoid a decrease in measurement accuracy. Compared to this guideline, the ferrite grain size in the initial state of the sample in Figure 3 is as large as about 50 to 60 μm, which is in the coarse category in terms of X-ray diffraction measurement, and is consistent with the above consideration.
以上から、疲労損傷の蓄積に伴う回折環の均一化現象は、第1に、転位増殖(セル組織形成)による組織微細化、および、第2に、その微視組織の方位変化の2点に起因するものと結論づけることができ、回折環の凹凸は、その微視組織変化を端的に表す物理量と考えられ、回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標は、金属疲労の程度を表す新たな評価指標として用いることができる。 From the above, it can be concluded that the phenomenon of the diffraction ring becoming uniform due to the accumulation of fatigue damage is caused by two factors: first, microstructural refinement due to dislocation proliferation (cell structure formation), and second, a change in the orientation of the microstructural structure. The unevenness of the diffraction ring is considered to be a physical quantity that succinctly represents the change in the microstructural structure, and the uniformity index, which indicates the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring, can be used as a new evaluation index to indicate the degree of metal fatigue.
前記均一性指標(=評価指標の一例)は、例えば、回折環の方位角に対する最大ピーク強度と最小ピーク強度との差や、ピークの半価幅の変化等を用いてもよいが、本実施形態では、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差が前記均一性指標として用いられる。その一例が図4に示されている。図4Aは、回折環を示し、図4Bは、図4Aに示す回折環における方位角αに対するピーク強度分布(回折環の周方向における各位置でのピーク強度の分布)、その平均値μおよびその標準偏差σを示す。図4Bの横軸は、0°から360°までの方位角α[deg]であり、その縦軸は、回折強度(Diffraction Intensity[counts])のピーク値である。方位角αは、図4Aに示すように、回折環の中心位置Oを通るベースライン(Baseline)を基準0°とした場合に、時計回りに回折環の周方向に、前記ベースラインからの角度である。評価対象Obは、ボイラ管に使用される一般規格の鋼管材料の一例であるSTBA21であり、電解研磨処理が実施されている。回折角2θは、156.396°である。前記均一性指標としての標準偏差σが相対的に大きい場合には、回折環の周方向における各位置でのピーク強度は、ばらついており、金属疲労は、相対的に小さい。一方、前記標準偏差σが相対的に小さい場合には、回折環の周方向における各位置でのピーク強度は、略均一であり(ばらつきが小さく)、金属疲労は、相対的に大きい。
The uniformity index (= an example of an evaluation index) may be, for example, the difference between the maximum peak intensity and the minimum peak intensity with respect to the azimuth angle of the diffraction ring, the change in the half-width of the peak, etc., but in this embodiment, the standard deviation in the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle is used as the uniformity index. An example is shown in FIG. 4. FIG. 4A shows a diffraction ring, and FIG. 4B shows the peak intensity distribution (distribution of peak intensity at each position in the circumferential direction of the diffraction ring) with respect to the azimuth angle α in the diffraction ring shown in FIG. 4A, its average value μ and its standard deviation σ. The horizontal axis of FIG. 4B is the azimuth angle α [deg] from 0° to 360°, and the vertical axis is the peak value of the diffraction intensity (Diffraction Intensity [counts]). The azimuth angle α is the angle from the baseline in the circumferential direction of the diffraction ring in a clockwise direction, when the baseline (Baseline) passing through the center position O of the diffraction ring is set as the
方位角に対する、回折環におけるピーク強度が均一化されるとともに、方位角に対する、回折環におけるピークの半価幅も均一化されるので、前記均一性指標(=評価指標の他の一例)は、方位角に対するピークの半価幅分布における標準偏差であってもよい。あるいは、ビームの照射時間のばらつきによる評価指標への影響を軽減するために、前記均一性指標(=評価指標の他の一例)は、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差を前記回折環におけるピーク強度分布の平均値で除算した除算結果であってもよく、前記均一性指標(=評価指標の他の一例)は、方位角に対する半価幅分布における標準偏差を前記回折環における半価幅分布の平均値で除算した除算結果であってもよい。 Since the peak intensity in the diffraction ring with respect to the azimuth angle is uniformed and the half-width of the peak in the diffraction ring with respect to the azimuth angle is also uniformed, the uniformity index (= another example of an evaluation index) may be the standard deviation in the half-width distribution of the peak with respect to the azimuth angle. Alternatively, in order to reduce the influence of the variation in the irradiation time of the beam on the evaluation index, the uniformity index (= another example of an evaluation index) may be the result of dividing the standard deviation in the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the peak intensity distribution in the diffraction ring, and the uniformity index (= another example of an evaluation index) may be the result of dividing the standard deviation in the half-width distribution with respect to the azimuth angle by the average value of the half-width distribution in the diffraction ring.
上述の図4は、データ取得部1で取得した回折環データに基づく、うねり成分を除去する前の結果を示すが、本実施形態では、さらにより信頼性の高い評価結果を得るために、前記うねり成分が除去される。 The above-mentioned Figure 4 shows the results before removing the waviness components based on the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit 1, but in this embodiment, the waviness components are removed to obtain even more reliable evaluation results.
図5は、入射角と方位角とによるX線侵入深さの変化を示すグラフである。図5の横軸は、方位角α[deg]であり、その縦軸は、X線侵入深さ[μm]である。図5には、入射角Ψ0が0°である場合における方位角に対するX線侵入深さのグラフ、入射角Ψ0が15°である場合における方位角に対するX線侵入深さのグラフ、入射角Ψ0が30°である場合における方位角に対するX線侵入深さのグラフ、入射角Ψ0が45°である場合における方位角に対するX線侵入深さのグラフ、および、入射角Ψ0が60°である場合における方位角に対するX線侵入深さのグラフが示されている。図6は、入射角による、方位角に対する回折環のピーク強度分布の変化を説明するための図である。図6Aは、入射角Ψ0が0°である場合における、方位角に対する回折環のピーク強度分布を示し、図6Bは、入射角Ψ0が45°である場合における、方位角に対する回折環のピーク強度分布を示す。図6Aおよび図6Bにおける各横軸は、方位角α[deg]であり、それらの各縦軸は、ピーク強度である。図7は、離間間隔抽出処理を説明するための図である。図8は、ガウシアンフィルタのフィルタリング処理に関し、損傷度に対する均一性指標の変化率を示すグラフである。図8Aおよび図8Bは、フィルタリング処理を用いて得たグラフであり、図8Cおよび図8Dは、前記フィルタリング処理を用いていないグラフである。図8Aおよび図8Cでは、均一性指標として、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差を、前記ピーク強度分布の平均値で除算した除算結果が用いられ、図8Aおよび図8Cは、その初期値からの変化率のグラフである。図8Aおよび図8Cの各横軸は、損傷度[%]であり、それらの縦軸は、前記変化率である。図8Bおよび図8Dでは、均一性指標として、方位角に対する回折環の半価幅分布における標準偏差を、前記半価幅分布の平均値で除算した除算結果が用いられ、図8Bおよび図8Dは、その初期値からの変化率のグラフである。前記初期値は、損傷度0%の均一性指標の値である。図8Bおよび図8Dの各横軸は、損傷度[%]であり、それらの縦軸は、前記変化率である。図9は、離間間隔抽出処理に関し、損傷度に対する均一性指標の変化率を示すグラフである。図9Aおよび図9Bは、離間間隔抽出処理を用いて得たグラフであり、図9Cおよび図9Dは、前記離間間隔抽出処理を用いていないグラフである。図9Aおよび図9Cでは、均一性指標として、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差を、前記ピーク強度分布の平均値で除算した除算結果が用いられ、図9Aおよび図9Cは、その初期値からの変化率のグラフである。図9Aおよび図9Cの各横軸は、損傷度[%]であり、それらの縦軸は、前記変化率である。図9Bおよび図9Dでは、均一性指標として、方位角に対する回折環の半価幅分布における標準偏差を、前記半価幅分布の平均値で除算した除算結果が用いられ、図9Bおよび図9Dは、その初期値からの変化率のグラフである。前記初期値は、上述と同様に、損傷度0%の均一性指標の値である。図9Bおよび図9Dの各横軸は、損傷度[%]であり、それらの縦軸は、前記変化率である。図8Cと図9Cとは、同一であり、図8Dと図9Dとは、同一である。つまり、見易くするために、図8Cおよび図8Dは、図9Cおよび図9Dとして再掲している。 Figure 5 is a graph showing the change in X-ray penetration depth depending on the incident angle and azimuth angle. The horizontal axis of Figure 5 is the azimuth angle α [deg], and the vertical axis is the X-ray penetration depth [μm]. Figure 5 shows a graph of the X-ray penetration depth versus the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 0°, a graph of the X-ray penetration depth versus the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 15°, a graph of the X-ray penetration depth versus the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 30°, a graph of the X-ray penetration depth versus the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 45°, and a graph of the X-ray penetration depth versus the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 60°. Figure 6 is a diagram for explaining the change in the peak intensity distribution of the diffraction ring versus the azimuth angle due to the incident angle. FIG. 6A shows the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 0°, and FIG. 6B shows the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 45°. The horizontal axis in FIG. 6A and FIG. 6B is the azimuth angle α [deg], and the vertical axis is the peak intensity. FIG. 7 is a diagram for explaining the separation interval extraction process. FIG. 8 is a graph showing the rate of change of the uniformity index with respect to the damage degree in the filtering process of the Gaussian filter. FIG. 8A and FIG. 8B are graphs obtained using the filtering process, and FIG. 8C and FIG. 8D are graphs without using the filtering process. In FIG. 8A and FIG. 8C, the uniformity index is obtained by dividing the standard deviation in the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the peak intensity distribution, and FIG. 8A and FIG. 8C are graphs of the rate of change from the initial value. The horizontal axis of each of Fig. 8A and Fig. 8C is the damage degree [%], and the vertical axis of each of Fig. 8C is the change rate. In Fig. 8B and Fig. 8D, the uniformity index is obtained by dividing the standard deviation in the half-width distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the half-width distribution, and Fig. 8B and Fig. 8D are graphs of the change rate from the initial value. The initial value is the value of the uniformity index with a damage degree of 0%. The horizontal axis of each of Fig. 8B and Fig. 8D is the damage degree [%], and the vertical axis of each of Fig. 8C is the change rate. Fig. 9 is a graph showing the change rate of the uniformity index with respect to the damage degree in relation to the separation interval extraction process. Fig. 9A and Fig. 9B are graphs obtained using the separation interval extraction process, and Fig. 9C and Fig. 9D are graphs obtained without using the separation interval extraction process. In Fig. 9A and Fig. 9C, the uniformity index is obtained by dividing the standard deviation in the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the peak intensity distribution, and Fig. 9A and Fig. 9C are graphs of the rate of change from the initial value. The horizontal axis of Fig. 9A and Fig. 9C is the damage degree [%], and the vertical axis is the rate of change. In Fig. 9B and Fig. 9D, the uniformity index is obtained by dividing the standard deviation in the half-width distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle by the average value of the half-width distribution, and Fig. 9B and Fig. 9D are graphs of the rate of change from the initial value. The initial value is the value of the uniformity index with a damage degree of 0%, as described above. The horizontal axis of Fig. 9B and Fig. 9D is the damage degree [%], and the vertical axis is the rate of change. Fig. 8C and Fig. 9C are the same, and Fig. 8D and Fig. 9D are the same. That is, for ease of viewing, Figures 8C and 8D are reproduced as Figures 9C and 9D.
図4に示す測定系では、例えば、図5に示すように、入射角Ψ0と方位角αとにより、材料(評価対象)へのX線侵入深さが異なる。X線侵入深さは、入射角Ψ0が0°である場合には方位角αにかかわらず一定であるが、前記X線侵入深さは、入射角Ψ0が大きくなるに従って深くなり、方位角αが180°で谷(最も深く)となる。図5に示す各グラフは、光路差に基づく減衰により回折強度に与える影響をシミュレーションすることによって生成された。 In the measurement system shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 5, the X-ray penetration depth into the material (evaluation target) varies depending on the incident angle Ψ0 and the azimuth angle α. When the incident angle Ψ0 is 0°, the X-ray penetration depth is constant regardless of the azimuth angle α, but the X-ray penetration depth becomes deeper as the incident angle Ψ0 increases, and reaches a valley (deepest) when the azimuth angle α is 180°. Each graph shown in FIG. 5 was generated by simulating the effect on diffraction intensity of attenuation based on the optical path difference.
発明者は、入射角Ψ0が0°である場合における、方位角に対する回折環のピーク強度分布、および、入射角Ψ0が45°である場合における方位角に対する回折環のピーク強度分布それぞれを実測することによって、図5に示すX線侵入深さの変化が前記ピーク強度分布に与える影響について、調べた。その結果が図6に示されている。図6には、測定条件を、X線;CrKα、回折角2θ;156.396°、測定対象;火STBA24J1、平均スポット径;入射角Ψ0が0°で約1.7mm、入射角Ψ0が45°で約2.2mm、表面研磨;電解研磨として実測した、損傷度30%での、回折環のピーク強度が示されている。 The inventors investigated the effect of the change in the X-ray penetration depth shown in FIG. 5 on the peak intensity distribution by measuring the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 0° and the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle when the incident angle Ψ0 is 45°. The results are shown in FIG. 6. FIG. 6 shows the peak intensity of the diffraction ring at a damage level of 30%, measured under the following measurement conditions: X-ray: CrKα, diffraction angle 2θ: 156.396°, measurement object: Fire STBA24J1, average spot diameter: about 1.7 mm at incident angle Ψ0 of 0°, about 2.2 mm at incident angle Ψ0 of 45°, surface polishing: electrolytic polishing.
図6に示すように、入射角Ψ0が0°である場合には方位角αにかかわらずX線侵入深さが一定であるので、図6Aに示す、入射角Ψ0が0°である場合における回折環のピーク強度を基準に、図6Bに示す、入射角Ψ0が45°である場合における回折環のピーク強度を参照すると、0°から360°までの方位角の増加に伴う、ピーク強度における相対的に細かな、相対的に小さい変動(増減)は、これら両者間で近いように見えるが、入射角Ψ0が45°である場合における回折環のピーク強度には、入射角Ψ0が0°である場合における回折環のピーク強度に較べ、0°から360°までの方位角の増加に伴い、ピーク強度における相対的に緩やかな、相対的に大きい変動(増減)が見られる。方位角空間における空間周波数について、前者は、高周波成分であり、後者は、うねり成分である。均一性指標を評価指標とする場合、このうねり成分によって均一性が劣化するため、前記均一性指標にとって前記うねり成分がノイズとなってしまう。 As shown in FIG. 6, when the incident angle Ψ0 is 0°, the X-ray penetration depth is constant regardless of the azimuth angle α. Therefore, when the peak intensity of the diffraction ring when the incident angle Ψ0 is 0° shown in FIG. 6A is taken as the reference and the peak intensity of the diffraction ring when the incident angle Ψ0 is 45° shown in FIG. 6B is referred to, the relatively fine and relatively small fluctuations (increases and decreases) in the peak intensity with an increase in the azimuth angle from 0° to 360° appear to be close between the two, but the peak intensity of the diffraction ring when the incident angle Ψ0 is 45° shows a relatively gentle and relatively large fluctuation (increase or decrease) in the peak intensity with an increase in the azimuth angle from 0° to 360° compared to the peak intensity of the diffraction ring when the incident angle Ψ0 is 0°. Regarding the spatial frequency in the azimuth angle space, the former is a high-frequency component and the latter is a waviness component. When the uniformity index is used as an evaluation index, the waviness component deteriorates uniformity, and the waviness component becomes noise in the uniformity index.
このため、本実施形態では、データ分布からうねり成分が除去され、その除去結果に基づいて評価指標の一例として均一性指標が求められる。この除去結果は、上述したように、まず、うねり成分を求めてから、データ分布からこの求めたうねり成分を除去することで求められてよい。このうねり成分の抽出には、公知の抽出処理が用いられる。 For this reason, in this embodiment, the waviness components are removed from the data distribution, and a uniformity index is obtained as an example of an evaluation index based on the removal result. As described above, this removal result may be obtained by first determining the waviness components and then removing the determined waviness components from the data distribution. A known extraction process is used to extract the waviness components.
例えば、前記データ分布に対し移動平均(単純移動平均)を求めることによって、うねり成分は、抽出できる。あるいは、例えば、前記データ分布に対し重み付き移動平均を求めることによって、うねり成分は、抽出できる。前記重みには、例えば、ガウス関数が用いられ、ガウシアンフィルタを用いたフィルタリング処理によって、うねり成分は、抽出できる。その結果が図8Aおよび図8Bに示されている。図8に示す各グラフは、図6に示す測定結果から作成され、ガウシアンフィルタを用いたフィルタリング処理が用いられた。この例では、サンプリング間隔は、0.72°であり、重み付き移動平均を求める測定点およびこの測定点に対し±10.08°の2点の合計3点に間引き、この3点の各測定点に、ガウス関数の重みを付ける畳み込み積分を行うことによって重み付き移動平均が求められた。なお、前記間引きが行われること無く、重み付き移動平均を求める測定点およびこの測定点に対し±10.08°の範囲内にある各測定点に、ガウス関数の重みをける畳み込み積分を行うことによって重み付き移動平均が求められてもよい。図8において、入射角Ψ0が0°である場合の変化率は、○で示され、入射角Ψ0が45°である場合の変化率は、■で示されている。図8Aおよび図8Bでは、前記うねり成分を求めるためのガウシアンフィルタを用いたフィルタリング処理では測定点および前記測定点に対し±10.08°の2点の合計3点で重み付き移動平均が求められたが、重み付き移動平均を求める間引く間隔は、これに限定するものではない。図示を省略するが、前記重み付き移動平均を求める間引く間隔は、測定点に対し±0.72°、±2.88°、±5.04°、±10.08°、±20.16°、±40.32°、±60.48°および±80.64°それぞれに設定され、各間引く間隔での各均一性指標が算出され、損傷度と比較された。前記間引く間隔を表す角度が大きいと、前記ピーク強度に基づく均一性指標と損傷度との相関が得られず、前記半価幅に基づく均一性指標の変化が小さいため、損傷の有無の判断が難しくなる傾向が示された。一方、前記間引く間隔を表す角度が小さいと、半価幅に基づく均一性指標の変化が小さく、損傷の有無の判断が難しくなる傾向が示された。このため、前記重み付き移動平均を求める前記間引く間隔は、好ましくは±2°~±40°であり、より好ましくは、±5°~±30°である。なお、本方法では、均一性指標の初期値(損傷度0%)からの変化率には、ガウス関数の重みは影響しない。したがって、前記間引く間隔が重要なパラメータであり、重みは測定精度を考慮して適切な絶対値が得られればよい。 For example, the swell component can be extracted by calculating a moving average (simple moving average) for the data distribution. Alternatively, for example, the swell component can be extracted by calculating a weighted moving average for the data distribution. For example, a Gaussian function is used for the weight, and the swell component can be extracted by filtering using a Gaussian filter. The results are shown in Figures 8A and 8B. Each graph shown in Figure 8 was created from the measurement results shown in Figure 6, and filtering using a Gaussian filter was used. In this example, the sampling interval is 0.72°, and the weighted moving average was calculated by thinning to a total of three points, the measurement point for calculating the weighted moving average and two points at ±10.08° from this measurement point, and performing convolution integration to weight each of these three measurement points with a Gaussian function. In addition, the weighted moving average may be obtained by performing convolution integral with the weight of a Gaussian function on the measurement point for which the weighted moving average is obtained and each measurement point within a range of ±10.08° from this measurement point without performing the thinning. In Fig. 8, the rate of change when the incident angle Ψ0 is 0° is indicated by ○, and the rate of change when the incident angle Ψ0 is 45° is indicated by ■. In Fig. 8A and Fig. 8B, in the filtering process using a Gaussian filter for obtaining the waviness component, the weighted moving average is obtained at a total of three points, the measurement point and two points within ±10.08° from the measurement point, but the thinning interval for obtaining the weighted moving average is not limited to this. Although not shown in the figure, the thinning interval for obtaining the weighted moving average was set to ±0.72°, ±2.88°, ±5.04°, ±10.08°, ±20.16°, ±40.32°, ±60.48° and ±80.64° with respect to the measurement point, and the uniformity index at each thinning interval was calculated and compared with the damage degree. When the angle representing the thinning interval is large, the correlation between the uniformity index based on the peak intensity and the damage degree is not obtained, and the change in the uniformity index based on the half-width is small, so that it tends to be difficult to judge the presence or absence of damage. On the other hand, when the angle representing the thinning interval is small, the change in the uniformity index based on the half-width is small, so that it tends to be difficult to judge the presence or absence of damage. For this reason, the thinning interval for obtaining the weighted moving average is preferably ±2° to ±40°, and more preferably ±5° to ±30°. In this method, the weight of the Gaussian function does not affect the rate of change from the initial value of the uniformity index (0% damage). Therefore, the thinning interval is an important parameter, and the weight should have an appropriate absolute value that takes into account the measurement accuracy.
あるいは、例えば、前記データ分布に対し、エンベローブ(包絡線)を抽出するエンベローブ処理(包絡線検波)することによって、うねり成分は、抽出できる。 Alternatively, for example, the swell component can be extracted by performing envelope processing (envelope detection) to extract the envelope of the data distribution.
あるいは、例えば、前記除去結果を直接的に求める離間間隔抽出処理が用いられてもよい。この離間間隔抽出処理は、データ分布に設定された複数のサンプリング点それぞれについて、当該サンプリング点とこれに隣接するサンプリング点とを連結した直線と、当該サンプリング点とこれに隣接する前記サンプリング点との間のデータ分布との距離(離間間隔)を求め、これら求めた複数の各距離を前記除算結果とするものである。データ分布がピーク強度分布である場合について説明すると、前記離間間隔抽出処理では、まず、図7に示すように、方位角に対する回折環のピーク強度分布に対し、所定の一定間隔で複数のサンプリング点が設定される。次に、このように設定された複数のサンプリング点それぞれについて、方位角0°から360°へ向けて、当該サンプリング点とこれに隣接するサンプリング点が直線で連結され、この直線と、当該サンプリング点とこれに隣接する前記サンプリング点との間のピーク強度分布までの距離が離間間隔として求められる。次に、このように求められた複数の離間間隔が、方位角0°から360°へ向けて、順次に連結され、方位角に対する離間間隔の曲線が生成される。次に、前記離間間隔の曲線に与えるサンプリング点の設定位置の影響を低減するために、各回で最初のサンプリング点の設定位置を互いに異なるように設定して、このような離間間隔抽出処理が所定の回数、実行される。そして、これによって各回で生成された、方位角に対する離間間隔の各曲線が平均され、1個の、方位角に対する離間間隔の曲線(平均曲線)が前記離間間隔抽出処理の結果として生成される。この方位角に対する離間間隔の平均曲線は、データ分布からうねり成分を除去した前記除去結果に相当する。
Alternatively, for example, a separation interval extraction process that directly obtains the removal result may be used. In this separation interval extraction process, for each of the multiple sampling points set in the data distribution, the distance (separation interval) between the straight line connecting the sampling point and the adjacent sampling point and the data distribution between the sampling point and the adjacent sampling point is obtained, and each of the obtained distances is used as the division result. When the data distribution is a peak intensity distribution, in the separation interval extraction process, first, as shown in FIG. 7, multiple sampling points are set at a predetermined constant interval for the peak intensity distribution of the diffraction ring for the azimuth angle. Next, for each of the multiple sampling points set in this way, the sampling point and the adjacent sampling point are connected by a straight line from the
このような離間間隔抽出処理を用いて得られた、損傷度に対する均一性指標の変化率を示すグラフが図9Aおよび図9Bに示されている。図9に示す各グラフは、図6に示す測定結果から作成され、図9Aおよび図9Bでは、前記所定の間隔は、7.2°であり、前記所定の回数は、10回である。図9において、図8と同様に、入射角Ψ0が0°である場合の変化率は、○で示され、入射角Ψ0が45°である場合の変化率は、■で示されている。図9Aおよび図9Bでは、うねり成分を除去するための前記所定の間隔は、7.2°であるが、前記所定の間隔は、結果の図示を省略するが、3.6°、7.2°および14.4°の各試行の結果、略同様の傾向が示され、約3°~30°であってよく、好ましくは、約5°~25°であってよい。 Graphs showing the rate of change of the uniformity index with respect to the degree of damage obtained using such a separation interval extraction process are shown in Figures 9A and 9B. Each graph shown in Figure 9 was created from the measurement results shown in Figure 6, and in Figures 9A and 9B, the predetermined interval is 7.2° and the predetermined number of times is 10. In Figure 9, as in Figure 8, the rate of change when the incident angle Ψ0 is 0° is indicated by a circle, and the rate of change when the incident angle Ψ0 is 45° is indicated by a square. In Figures 9A and 9B, the predetermined interval for removing the waviness component is 7.2°, but the results of trials of 3.6°, 7.2°, and 14.4° (not shown) showed approximately the same tendency, and the predetermined interval may be about 3° to 30°, and preferably about 5° to 25°.
図8Cおよび図9Cに示す、前記フィルタリング処理を用いず、前記離間間隔抽出処理を用いていないグラフでは、○で示すように、入射角Ψ0が0°である場合では、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差を、前記ピーク強度分布の平均値で除算した除算結果(均一性指標)は、損傷度の増加に従い小さくなり、均一性が増しているが、■で示すように、入射角Ψ0が45°である場合では、前記除算結果は、損傷度の増加に従い、一旦小さくなった後に、増加している。これに対し、図8Aに示す、前記フィルタリング処理を用いたグラフでは、○および■それぞれで示すように、入射角Ψ0が0°である場合および入射角Ψ0が45°である場合共に、前記除算結果は、損傷度の増加に従い小さくなり、均一性が増している。そして、図9Aに示す、前記離間間隔抽出処理を用いたグラフでも、○および■それぞれで示すように、入射角Ψ0が0°である場合および入射角Ψ0が45°である場合共に、前記除算結果は、損傷度の増加に従い小さくなり、均一性が増している。 8C and 9C, in which the filtering process and the separation interval extraction process are not used, when the incident angle Ψ0 is 0°, the division result (uniformity index) obtained by dividing the standard deviation in the peak intensity distribution of the diffraction ring for the azimuth angle by the average value of the peak intensity distribution becomes smaller as the degree of damage increases, and uniformity increases, as indicated by ○, but when the incident angle Ψ0 is 45°, the division result becomes smaller as the degree of damage increases, and then increases. In contrast, in the graph using the filtering process shown in FIG. 8A, when the incident angle Ψ0 is 0° and when the incident angle Ψ0 is 45°, the division result becomes smaller as the degree of damage increases, and uniformity increases, as indicated by ○ and ■, respectively. In the graph shown in FIG. 9A, which uses the separation interval extraction process, the division results become smaller and more uniform as the degree of damage increases, both when the incidence angle Ψ0 is 0° and when the incidence angle Ψ0 is 45°, as indicated by the circles and squares, respectively.
図8Dおよび図9Dに示す、前記フィルタリング処理を用いず、前記離間間隔抽出処理を用いていないグラフでは、○で示すように、入射角Ψ0が0°である場合では、方位角に対する回折環の半価幅分布における標準偏差を、前記半価幅分布の平均値で除算した除算結果(均一性指標)は、損傷度の増加に従い小さくなり、均一性が増しているが、■で示すように、入射角Ψ0が45°である場合では、前記除算結果は、損傷度の増加にかかわらず略一定になっている。これに対し、図8Bに示す、前記フィルタリング処理したグラフでは、○および■それぞれで示すように、入射角Ψ0が0°である場合および入射角Ψ0が45°である場合共に、前記除算結果は、損傷度の増加に従い小さくなり、均一性が増している。そして、図9Bに示す、前記離間間隔抽出処理を用いたグラフでも、○および■それぞれで示すように、入射角Ψ0が0°である場合および入射角Ψ0が45°である場合共に、前記除算結果は、損傷度の増加に従い小さくなり、均一性が増している。 8D and 9D, in which the filtering process and the separation interval extraction process are not used, when the incident angle Ψ0 is 0°, the division result (uniformity index) obtained by dividing the standard deviation in the half-width distribution of the diffraction ring for the azimuth angle by the average value of the half-width distribution becomes smaller as the degree of damage increases, and uniformity increases, as indicated by ○, but when the incident angle Ψ0 is 45°, the division result is approximately constant regardless of the increase in the degree of damage. In contrast, in the graph shown in FIG. 8B, in which the filtering process is performed, the division result becomes smaller as the degree of damage increases, as indicated by ○ and ■, in both the incident angle Ψ0 is 0° and the incident angle Ψ0 is 45°, and uniformity increases. In the graph shown in FIG. 9B, which uses the separation interval extraction process, the division results become smaller as the degree of damage increases, and the uniformity increases, both when the incidence angle Ψ0 is 0° and when the incidence angle Ψ0 is 45°, as indicated by the circles and squares, respectively.
したがって、均一性指標に、うねり成分がノイズとして影響していると推察され、データ分布から、前記データ分布のうねり成分を除去した除去結果に基づいて評価指標の一例として均一性指標を求めることで、前記評価指標の信頼性を、より高めることができる。そして、このうねり成分の除去により、入射角間の前記除算結果(均一性指標)の差が低減されていることから、実測での測定条件のばらつきの観点からも、前記うねり成分の除去は、有用である。 Therefore, it is presumed that the waviness component affects the uniformity index as noise, and the reliability of the evaluation index can be further improved by determining the uniformity index as an example of an evaluation index based on the result of removing the waviness component from the data distribution. Furthermore, since the difference in the division result (uniformity index) between the angles of incidence is reduced by removing this waviness component, removing the waviness component is also useful from the viewpoint of the variation in measurement conditions in actual measurements.
これら制御処理部2、入力部3、出力部4、IF部5および記憶部6は、例えば、デスクトップ型やノート型やタブレット型等のコンピュータによって構成可能である。なお、データ取得部1がインターフェース回路や通信インターフェース回路である場合には、IF部5は、データ取得部1と兼用できるので、データ取得部1も含めて、金属疲労評価装置Dは、コンピュータによって構成可能である。
The control processing unit 2, input unit 3,
次に、本実施形態の動作について説明する。図10は、前記金属疲労評価装置の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of this embodiment will be described. Figure 10 is a flowchart showing the operation of the metal fatigue evaluation device.
このような構成の金属疲労評価装置Dは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部2には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部21、分布処理部22および指標処理部23が機能的に構成される。なお、必要に応じて、指標処理部23には、うねり成分抽出部231および指標演算部232が機能的に構成される。
When the metal fatigue evaluation device D configured in this way is powered on, it initializes the necessary parts and starts its operation. In the control processing unit 2, a
評価開始が入力されると、図10において、まず、金属疲労評価装置Dは、データ取得部1から回折環データを取得し、記憶部6に記憶する(S1)。より具体的には、本実施形態では、データ取得部1は、制御部13の制御によりX線照射部14から評価対象ObにX線ビームを照射し、制御部13の制御により撮像部15で回折環を撮像し、前記回折環を表す回折環データを生成する。そして、データ取得部1は、この回折環データを制御処理部2へ出力する。
When a command to start evaluation is input, in FIG. 10, first, the metal fatigue evaluation device D acquires diffraction ring data from the data acquisition unit 1 and stores it in the memory unit 6 (S1). More specifically, in this embodiment, the data acquisition unit 1 irradiates the evaluation object Ob with an X-ray beam from the
次に、金属疲労評価装置Dは、制御処理部2の分布処理部22によって、処理S1でデータ取得部1によって取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、処理S1でデータ取得部1によって取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求め、記憶部6に記憶する(S2)。
Next, the metal fatigue evaluation device D determines, as a data distribution, the peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit 1 in process S1, or the half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit 1 in process S1, by the
次に、金属疲労評価装置Dは、制御処理部2のうねり指標処理部23によって、処理S2で分布処理部22によって求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて評価指標を求め、記憶部6に記憶する(S3)。例えば、指標処理部23は、前記離間間隔抽出処理によってデータ分布から直接的に前記除去結果を求め、この求めた前記除去結果に基づいて前記評価指標を求める。あるいは、例えば、指標処理部23は、うねり成分抽出部231によって、処理S2で分布処理部22によって求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を抽出し、指標演算部232によって、処理S2で分布処理部22によって求めたデータ分布から、うねり成分抽出部231で抽出したうねり成分を除去して除去結果を求め、この求めた前記除去結果に基づいて前記評価指標を求める。
Next, the metal fatigue evaluation device D uses the waviness
より具体的には、本実施形態では、指標処理部23は、そのうねり成分を除去した、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差を前記均一性指標、すなわち、前記評価指標として求める。あるいは、指標処理部23は、そのうねり成分を除去した、方位角に対する半価幅分布における標準偏差を前記均一性指標(前記評価指標)として求める。あるいは、指標処理部23は、そのうねり成分を除去した、方位角に対する回折環のピーク強度分布における標準偏差を、方位角に対する回折環におけるピーク強度分布の平均値で除算した除算結果を、前記均一性指標(前記評価指標)として求める。あるいは、指標処理部23は、そのうねり成分を除去した、方位角に対する半価幅分布における標準偏差を、方位角に対する回折環における半価幅分布の平均値で除算した除算結果を前記均一性指標(前記評価指標)として求める。
More specifically, in this embodiment, the
そして、金属疲労評価装置Dは、制御処理部2によって、この求めた評価指標を出力部4から出力し、本処理を終了する(S4)。なお、必要に応じて、前記評価指標は、IF部5から外部の機器へ出力されてもよい。
Then, the metal fatigue evaluation device D outputs the obtained evaluation index from the
また、ユーザ(オペレータ)は、回折環のピーク強度分布に基づく評価指標によって金属疲労を評価してよく、あるいは、回折環の半価幅分布に基づく評価指標によって金属疲労を評価してよく、あるいは、回折環のピーク強度分布に基づく評価指標と、回折環の半価幅分布に基づく評価指標とによって金属疲労を評価してよい。 The user (operator) may also evaluate metal fatigue using an evaluation index based on the peak intensity distribution of the diffraction ring, or may evaluate metal fatigue using an evaluation index based on the half-width distribution of the diffraction ring, or may evaluate metal fatigue using an evaluation index based on the peak intensity distribution of the diffraction ring and an evaluation index based on the half-width distribution of the diffraction ring.
以上説明したように、実施形態における金属疲労評価装置D、ならびに、これに実装された金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、データ分布から、ノイズであるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求めるので、より信頼性の高い評価結果を得ることができる。 As described above, the metal fatigue evaluation device D in the embodiment, and the metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program implemented therein, calculate the evaluation index based on the results of removing undulation components, which are noise, from the data distribution, and therefore can obtain more reliable evaluation results.
上記金属疲労評価装置D、金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、前記データ分布の均一の程度を表す均一性指標を、金属疲労の程度を表す評価指標として求めるので、より適切に金属疲労の程度を評価できる。 The metal fatigue evaluation device D, metal fatigue evaluation method, and metal fatigue evaluation program obtain a uniformity index that indicates the degree of uniformity of the data distribution as an evaluation index that indicates the degree of metal fatigue, thereby making it possible to more appropriately evaluate the degree of metal fatigue.
上述によれば、前記データ分布における標準偏差、または、前記データ分布における標準偏差を前記データ分布の平均値で除算した除算結果を前記均一性指標、すなわち、前記評価指標として求める金属疲労評価装置D、ならびに、これに実装された金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムが提供できる。前記均一性指標として前記除算結果を用いる場合には、上記金属疲労評価装置D、ならびに、これに実装された金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、前記標準偏差を前記平均値で除算するので、ビームの照射時間のばらつきによる評価指標への影響を軽減できる。 According to the above, it is possible to provide a metal fatigue evaluation device D that obtains the standard deviation in the data distribution or the division result obtained by dividing the standard deviation in the data distribution by the average value of the data distribution as the uniformity index, i.e., the evaluation index, and a metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program implemented therein. When the division result is used as the uniformity index, the metal fatigue evaluation device D and the metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program implemented therein divide the standard deviation by the average value, thereby reducing the effect of variations in the beam irradiation time on the evaluation index.
上記金属疲労評価装置D、ならびに、これに実装された金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、うねり成分を抽出してから前記除去結果を生成する場合、前記うねり成分の抽出に公知の抽出処理を利用でき、簡易に、データ分布からうねり成分を除去した前記除去結果を生成できる。 When the metal fatigue evaluation device D and the metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program implemented therein extract the swell component and then generate the removal result, a publicly known extraction process can be used to extract the swell component, and the removal result in which the swell component has been removed from the data distribution can be easily generated.
上記金属疲労評価装置D、ならびに、これに実装された金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、前記うねり成分の抽出に、フィルタリング処理またはエンベローブ処理を用いるので、簡易な処理で前記うねり成分を抽出できる。 The metal fatigue evaluation device D and the metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program implemented therein use filtering or envelope processing to extract the swell components, so that the swell components can be extracted with simple processing.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been described above adequately and sufficiently through the embodiments with reference to the drawings. However, it should be recognized that a person skilled in the art can easily modify and/or improve the above-mentioned embodiments. Therefore, unless the modification or improvement implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of the claims described in the claims, the modification or improvement is interpreted as being included in the scope of the claims.
D 金属疲労評価装置
1 データ取得部
2 制御処理部
11 高圧電源
12 冷却部
13、21 制御部
14 X線照射部
15 撮像部
22 分布処理部
23 指標処理部
231 うねり成分抽出部
232 指標演算部
D Metal fatigue evaluation device 1 Data acquisition unit 2
Claims (7)
前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、
前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理工程と、
前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理工程とを備える、
金属疲労評価方法。 A metal fatigue evaluation method for determining an evaluation index representing a degree of metal fatigue in a metal evaluation object, comprising the steps of:
a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffractive property;
a distribution processing step of determining, as a data distribution, a peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data obtained in the data acquisition step, or a half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data obtained in the data acquisition step;
and an index processing step of calculating the evaluation index based on a result of removing a waviness component contained in the data distribution calculated in the distribution processing step.
Metal fatigue evaluation method.
請求項1に記載の金属疲労評価方法。 The evaluation index is a uniformity index representing the degree of uniformity of the data distribution.
The metal fatigue evaluation method according to claim 1 .
請求項2に記載の金属疲労評価方法。 the uniformity index is the standard deviation in the data distribution or a division result of the standard deviation in the data distribution by the mean of the data distribution;
The metal fatigue evaluation method according to claim 2.
前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を抽出するうねり成分抽出工程と、
前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記うねり成分抽出工程で抽出したうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標演算工程とを備える、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の金属疲労評価方法。 The indicator processing step includes:
a waviness component extraction step of extracting a waviness component contained in the data distribution from the data distribution obtained in the distribution processing step;
and an index calculation step of calculating the evaluation index based on a result of removing the wavy component extracted in the wavy component extraction step from the data distribution calculated in the distribution processing step.
The metal fatigue evaluation method according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の金属疲労評価方法。 The swell component extraction step extracts the swell component by filtering the data distribution obtained in the distribution processing step using a Gaussian filter or by envelope processing for extracting an envelope.
The metal fatigue evaluation method according to claim 4.
前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、
前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得工程で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理工程と、
前記分布処理工程で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理工程とを備える、
金属疲労評価プログラム。 A metal fatigue evaluation program for determining an evaluation index representing a degree of metal fatigue in a metal evaluation object, the program comprising:
a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffractive property;
a distribution processing step of determining, as a data distribution, a peak intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data obtained in the data acquisition step, or a half-width distribution with respect to the azimuth angle in the diffraction ring data obtained in the data acquisition step;
and an index processing step of calculating the evaluation index based on a result of removing a waviness component contained in the data distribution calculated in the distribution processing step.
Metal fatigue evaluation program.
前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得した回折環データにおける、方位角に対する回折環のピーク強度分布、または、前記データ取得部で取得した回折環データにおける、方位角に対する半価幅分布を、データ分布として求める分布処理部と、
前記分布処理部で求めたデータ分布から、前記データ分布に含まれるうねり成分を除去した除去結果に基づいて前記評価指標を求める指標処理部とを備える、
金属疲労評価装置。 A metal fatigue evaluation device that calculates an evaluation index that represents a degree of metal fatigue in a metal evaluation object, comprising:
a data acquisition unit that acquires diffraction ring data representing a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffractive property;
a distribution processing unit that obtains, as a data distribution, a peak intensity distribution of a diffraction ring with respect to an azimuth angle in the diffraction ring data obtained by the data acquisition unit, or a half-width distribution with respect to an azimuth angle in the diffraction ring data obtained by the data acquisition unit;
an index processing unit that calculates the evaluation index based on a result of removing a waviness component contained in the data distribution calculated by the distribution processing unit,
Metal fatigue evaluation device.
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