JP2003232688A - 二次元応力場計測システム及び二次元応力場計測プログラム - Google Patents

二次元応力場計測システム及び二次元応力場計測プログラム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料試験体の一様でない変形や応力の状態を
計測し、破壊直前又は破壊時の材料試験体の特性をより
正しく計測する。 【解決手段】 二次元応力場計測システムは、例えば、
載荷系と、撮影系と、解析系とを備える。まず、撮影系
は、載荷系により荷重を受けた試験体の表面の変位分布
を測定し取得する(S101)。解析系の演算部は、こ
の変位分布から試験体の表面のひずみ分布を計算して、
ひずみ分布ファイルに記憶し、トラクション分布をトラ
クション分布ファイルに記憶する(S102)。演算部
は、ひずみ分布ファイルと、試験体の縁のトラクション
分布ファイルとを、メモリからそれぞれ読み出す(S1
031、S1032)。つぎに、演算部は、読み出され
たデータを基に、応力成分に関する境界値問題を設定す
る(S1033)。演算部は、設定された境界値問題
を、いわゆる有限要素法と同様、弱形式を用いた定式化
と数値解法の適用によって解き、応力分布の計算を行い
(S1034)、この計算結果を応力分布ファイルに書
き込む(S1035)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次元応力場計測
システム、二次元応力場計測方法及びプログラムに係
り、特に、画像解析と逆解析理論を利用した二次元応力
場計測システム、二次元応力場計測方法及びプログラム
に関する。
【0002】
【従来の技術】材料試験装置を用いたいわゆる材料試験
は、例えば、材料試験体に荷重をかけ、そのときの材料
試験体の伸びや縮みを計測するものである。この材料試
験では、材料試験体が一様に変形し、さらに、一様に応
力を受けていると仮定し、材料試験体の平均的な応力を
計測している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、材料試
験体が破壊に至る直前の過程では、実際には、変形や応
力は一様とはならない場合が想定される。これは、破壊
前には亀裂等の損傷が材料試験体に発生し、そこに変形
や応力が集中するためである。各種材料試験体の破壊の
状態を正しく計測することは、各種材料を限界により近
い状態まで効率的に使うことにつながる。したがって、
破壊直前(又は、破壊時)の、特に損傷を受ける部分の
一様でない変形や応力の状態を計測することが必要とな
っている。
【0004】本発明は、以上の点に鑑み、材料試験体の
一様でない変形や応力の状態を計測し、破壊直前又は破
壊時の材料試験体の特性をより正しく計測することを目
的とする。また、本発明は、材料試験体の表面の変位の
分布を高精度・高分解能の画像解析によって計測し、新
しく確立された逆解析理論を用いて応力分布を推定・計
測することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の解決手段
によると、複数の標点を含む試験体に荷重を加え、試験
体の縁又は境界の各位置において加えられる力を示すト
ラクションを測定する載荷系と、前記載荷系により加え
られた荷重による前記試験体の各標点の変位を計測する
撮影系と、前記撮影系により計測された標点の各位置に
対応する少なくとも2成分のひずみ分布と、前記載荷系
により計測された前記試験体の縁又は境界の各位置に対
応する圧力を示す少なくとも2成分のトラクション分布
とに基づき、前記試験体に関する所定の境界値問題を解
くことにより、標点の各位置に対応する3成分の応力分
布を計算する解析系とを備えた二次元応力場計測システ
ムが提供される。
【0006】本発明の第2の解決手段によると、複数の
標点を含む試験体に荷重を加え、試験体の縁又は境界の
各位置において加えられる力を示すトラクションを測定
する載荷系と、前記載荷系により加えられた荷重による
前記試験体の各標点の変位を計測する撮影系と、前記載
荷系及び前記撮影系で計測された値に基づいて、標点毎
の応力分布を計測する解析系とを備え、前記解析系は、
さらに、前記撮影系により計測された、標点の各位置に
対応する少なくとも2成分のひずみ量を、ひずみ分布と
して記憶する第1ファイルと、前記載荷系により計測さ
れた、前記試験体の縁又は境界の各位置に対応する圧力
を示す少なくとも2成分のトラクション量を、トラクシ
ョン分布として記憶する第2ファイルと、前記第1ファ
イル及び前記第2ファイルを読み出して、ひずみ分布及
びトラクション分布に基づき設定された前記試験体に関
する境界値問題を解くことにより、標点の各位置に対応
する少なくとも3成分の応力を計算する処理部と、前記
処理部により計算された応力を、応力分布として記憶す
る第3ファイルとを有する二次元応力場計測システムが
提供される。
【0007】本発明の第3の解決手段によると、複数の
標点を含む試験体に荷重を加え、試験体の縁又は境界の
各位置において加えられる力を示すトラクションを測定
する載荷系と、前記載荷系により加えられた荷重による
前記試験体の各標点の変位を計測する撮影系と、前記載
荷系及び前記撮影系で計測された値に基づいて、標点毎
の応力分布を計測する解析系とを備えた二次元応力場計
測システムに用いられる二次元応力場計測方法であっ
て、前記撮影系により計測された、標点の各位置に対応
する少なくとも3成分のひずみ量を、ひずみ分布として
第1ファイルに記憶する機能と、前記載荷系により計測
された、前記試験体の縁又は境界の各位置に対応する圧
力を示す少なくとも2成分のトラクション量を、トラク
ション分布として第2ファイルに記憶する機能と、前記
第1ファイル及び前記第2ファイルを読み出して、ひず
み分布及びトラクション分布に基づき設定された前記試
験体に関する境界値問題を解くことにより、標点の各位
置に対応する3成分の応力を計算し、応力分布として第
3ファイルに記憶する機能とを含む二次元応力場計測方
法が提供される。
【0008】本発明の第4の解決手段によると、複数の
標点を含む試験体に荷重を加え、試験体の縁又は境界の
各位置において加えられる力を示すトラクションを測定
する載荷系と、前記載荷系により加えられた荷重による
前記試験体の各標点の変位を計測する撮影系と、前記載
荷系及び前記撮影系で計測された値に基づいて、標点毎
の応力分布を計測する解析系とを備えた二次元応力場計
測システムに用いられる二次元応力場計測プログラムで
あって、標点の各位置に対応する少なくとも3成分のひ
ずみ量を、ひずみ分布として第1ファイルに記憶する手
順と、前記撮影系により計測された、前記試験体の縁又
は境界の各位置に対応する圧力を示す少なくとも2成分
のトラクション量を、トラクション分布として第2ファ
イルに記憶する手順と、前記載荷系により計測された、
前記第1ファイル及び前記第2ファイルを読み出して、
ひずみ分布及びトラクション分布に基づき設定された前
記試験体に関する境界値問題を解くことにより、標点の
各位置に対応する3成分の応力を計算し、応力分布とし
て第3ファイルに記憶する手順とをコンピュータに実行
させるための二次元応力場計測プログラムが提供され
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、二次元応力場計測シ
ステム100の概略構成図である。二次元応力場計測シ
ステム100は、例えば、載荷系1と、撮影系2と、解
析系3とを備える。載荷系1は、例えば、一般的な載荷
装置11と圧力計10とを含む。この載荷装置11は、
例えば、この載荷装置11に設置された材料試験体(試
験体)12に荷重を加える。圧力計10は、例えば、試
験体12に加えられた圧力値(例えば、トラクション分
布と呼ばれる試験体12と載荷装置11荷重部との境界
に働く単位面積毎の力の分布)を、信号ケーブルを介し
て接続された解析系3に出力する。圧力値は、試験体1
2の上端、下端、測端又は複数端に加えられた値を適宜
用いる。なお、圧力計10としてトランスデューサーを
用いてもよい。撮影系2は、例えば、ディジタルビデオ
カメラ21を含む。このディジタルビデオカメラ21
は、例えば、載荷系1に含まれる試験体12の表面の変
位分布を計測する。なお、撮影系2では、ディジタルビ
デオカメラ21に限られず、ビデオカメラ、レーザー変
位計等の適宜の撮影手段又は測定手段を用いることがで
きる。また、解析系3は、例えば、ワークステーション
31を含む。このワークステーション31は、例えば、
撮影系2のディジタルビデオカメラ21より得られた変
位分布からひずみ分布を計算し、さらに、載荷系1の圧
力計10よりトラクション分布を得て、逆解析によって
応力分布を推定・計測するコンピュータである。
【0010】図2は、試験体12の拡大図である。試験
体12の表面には、例えば、複数の標点13が施されて
いる。なお、この標点13は、試験体12の表面の適宜
の位置に施されてもよい。撮影系2は、ディジタルビデ
オカメラ21により材料実験中の標点13の動きを撮影
することで、試験体12の表面の変位分布を計測するこ
とになる。
【0011】図3は、ワークステーション31の構成図
である。ワークステーション31は、例えば、インター
フェース(I/F)部35と、演算部(CPU)32
と、メモリ38とを含む。I/F部35は、例えば、各
種データ(ここでは、載荷系1からのトラクション分布
に関するデータ、撮影系2からのひずみ分布に関するデ
ータ)を入力する。演算部32は、入力部35から入力
された各種データに基づいて、計測・演算を行う。メモ
リ38は、例えば、ひずみ分布ファイル40、トラクシ
ョン分布ファイル50、応力分布ファイル60を含む。
また、演算部32は、演算した値等を、メモリ38に含
まれる上述の所定のファイルに書き込み及び/又は読み
出す。つぎに、解析系3での処理について主に説明す
る。解析系3では、撮影系2で撮影された載荷系1より
荷重を受けながら変形する試験体12の画像の解析を行
う。
【0012】図4は、二次元応力場計測システム100
のフローチャートである。まず、撮影系2のディジタル
ビデオカメラ21は、載荷系1より荷重を受けた試験体
12の表面の標点の変位分布を測定し取得する(S10
1)。解析系3の演算部32は、この変位分布をI/F
部35を介して入力し、その変位分布から試験体12の
表面のひずみ分布を計算するための、高精度・高分解能
の画像解析を行い、ひずみ分布を計算し、ひずみ分布フ
ァイル40に記憶する(S102)。さらに、演算部3
2は、圧力計10で計測したトラクション分布をトラク
ション分布ファイル50に記憶する(S102)。解析
系3の演算部32は、ひずみ分布ファイル40からひず
み分布を読み出し、トラクション分布ファイル50から
トラクション分布を読み出し、これらの各分布から応力
分布を推定・計測するための、新しい逆解析理論に基づ
く数値解析を行い、応力分布を推定・計測する(S10
3)。
【0013】ステップS103においては、通常、撮影
系2により撮影された画像から計測されるものは変位の
みであるため、解析系3は、載荷系1より荷重を受けた
材料試験体12の変形の様子を知ることはできるが、そ
れだけでは、材料試験としては不十分である。なぜな
ら、通常変形のみならず、応力も同時に測らなければ、
材料の特性を知ることができないためである。そこで、
本実施の形態の二次元応力場計測システム100は、高
い空間分解能や高い精度で変形を計測することに加え、
新しく構築された逆解析理論を応用することで、応力分
布の推定・計測を可能とするものである。このため、二
次元応力場計測システム100では、分解能や精度を極
限まで上げた高度な定量的画像解析が必要となり、解析
データ取得に見合う分解能や精度での画像解析が重要と
なる。
【0014】以下に、ステップS103での逆解析理論
とその応用について説明する。この解析系3による数値
解析は特に重要な解析であって、例えば、上述の画像解
析によって得られるデータ(後述のひずみ分布ファイル
40、トラクション分布ファイル50等)を利用して設
定される境界値問題を解くことで、応力分布を表す関数
を求めるものである。応力分布の境界値問題を設定する
ところに、新しく確立された逆解析理論(応力逆解析理
論)が利用される。
【0015】図5は、解析系3の応力逆解析理論に基づ
く数値解析のフローチャートである。解析系3の応力逆
解析理論による数値解析では、まず、演算部32は、画
像解析より計測されたひずみ分布に基づくひずみ分布フ
ァイル40を、メモリ38から読み出し(S103
1)、さらに、試験体12の縁のトラクション計測の結
果又は仮定に基づくトラクション分布ファイル50を、
メモリ38から読み出す(S1032)。
【0016】つぎに、演算部32は、ステップS103
1、S1032から読み出されたデータを基に、応力成
分に関する境界値問題を設定する(S1033)。演算
部32は、ステップS1033で設定された境界値問題
を、いわゆる有限要素法と同様、弱形式を用いた定式化
と数値解法の適用によって解き、応力分布の計算を行い
(S1034)、この計算結果を応力分布ファイル60
に書き込む(S1035)。
【0017】以下、上述のフローチャートの主なステッ
プの処理を詳細に説明する。 (境界値問題の設定:ステップS1033について)図
6は、ひずみ分布ファイル40及び要素構成ファイル4
9の説明図である。図6(a)に示すように、ひずみ分
布ファイル40は、例えば、試験体12の標点13の位
置に関するひずみが記憶されているファイルである。こ
のひずみ分布ファイル40は、例えば、ポイントID4
2、位置(x、y)43、ひずみ量(εxx、εyy
εxy)44を含む。
【0018】また、ひずみ分布ファイル40の代わりに
要素構成を示すファイルを用いてもよい。要素構成ファ
イル49は、例えば、ひずみ分布ファイル40と同様
に、試験体12の標点13の位置に関するひずみの種類
(ここでは、「要素構成」という概念)が記憶されてい
るファイルである(図6(b))。この要素構成ファイ
ル49は、例えば、要素番号46、要素タイプ(例え
ば、15節点三角形)47、要素構成ID(例えば、1
〜15)48を含む。なお、要素構成ファイル49は、
例えば、上述のステップS102で作成することになる
が、ユーザの選択により、適宜作成しないようにするこ
ともできる。
【0019】図7は、トラクション分布ファイル50の
説明図である。トラクション分布ファイル50は、例え
ば、ポイントID51、位置(x、y)52、トラクシ
ョン量(t、t)53を含む。トラクションとは、
例えば、上述のように、「境界に働く単位面積毎の力」
とされる。境界は、試験体12の縁を指し、例えば、試
験体12が四角形であれば四つの辺が境界となる。トラ
クションの計測では、例えば、縁に何も接触していない
場合、トラクションを0とし、一方、縁に何か接触して
いる場合、その接触している物体に圧力計10(例え
ば、トランスデューサー)を当てて圧力を計測し、トラ
クションを近似的に評価する。トラクション分布ファイ
ル50は、例えば、材料試験体12の縁(境界)でのト
ラクションを計測又は仮定することで得られるファイル
である。なお、このトラクション分布ファイル50に含
まれるトラクションは、応力成分の境界条件となる。
【0020】以下、演算部32での計算過程を詳細に説
明する。載荷系1で荷重を加えられ、平面応力状態や平
面ひずみ状態にある材料試験体12では、考慮すべき材
料内の応力成分は3成分、即ち、xx成分、yy成分、
xy成分のみである。この3成分は、以下の2つの釣り
合い式(1)(2)を満たしている。 δσxx/δx+δσxy/δy=0 (1) δσxy/δx+δσyy/δy=0 (2)
【0021】ここで、2つの釣り合い式(1)(2)
は、xとyを座標系として、応力成分xx成分、yy成
分、xy成分を、それぞれσxx、σyy、σxyとし
たものである。なお、σxxとσyyは、x方向とy方
向の直応力であり、σxyは、せん断応力である。
【0022】また、ひずみとこの応力3成分の間に一つ
の関係式(次式(3))が分かっていれば、ひずみを計
測し、これを解析データとすると、3つの応力成分に対
し、つりあい式とひずみの解析データの3つの式が成り
立つことになる。すなわち、十分な数の条件式が応力成
分に与えられることになる。 σxx+σyy=κ(εxx ̄+εyy ̄) (3)
【0023】ここで、εxx ̄とεyy ̄は、ひずみの
xxとyy成分、κは、適宜仮定された定数(例えば、
弾性定数)である。なお、明細書中、「 ̄」は、直接又
は間接的に計測可能な既知の値を示すものであり、実際
には、各式中文字のそれぞれ真上に付されたものと同一
である。
【0024】以上より、演算部32は、ステップS10
1、S102において、試験体12のひずみ分布と縁の
トラクション分布を計測することで得られたひずみ分布
ファイル40及びトラクション分布ファイル50を、メ
モリ38から読み出し(S1031、S1032)、さ
らに、「3つの条件式と境界条件」に基づいて、応力3
成分に対する境界値問題を設定する(S1033)。
【0025】ここで、「3つの条件式と境界条件」によ
る境界値問題の具体例について説明する。この境界値問
題は、偏微分方程式を支配方程式としており、以下、数
理的に表現する。 まず、いわゆるエイリの応力関数A
は、次式のように、釣り合い状態にある応力成分を与え
る。
【0026】
【数6】
【0027】つぎに、エイリの応力関数Aに対する境界
値問題は、以下の支配方程式及び境界条件により表現さ
れる。支配方程式は、
【0028】
【数7】 となる。境界条件は、
【0029】
【数8】 となる。ここで、nとnを、境界の単位法線ベクト
ルのx方向成分とy方向成分、κは、仮定された弾性定
数である。
【0030】また、ε ̄とr ̄は、計測されたひずみε
xx、εyyとトラクションで決定される次の関数であ
る。
【0031】
【数9】
【0032】ここで、εxx ̄、εyy ̄は、直ひずみ
のx方向成分とy方向成分であり、t ̄、t ̄は、
トラクションのx方向成分とy方向成分である。なお、
ひずみと応力の関係式が線形であれば、応力3成分に対
する境界値問題は線形となる。また、ひずみと応力の関
係式が線形でない場合でも、ひずみと応力の増分の間に
は線形関係が成立すれば、応力増分の3成分に関して
は、同様に線形の境界値問題を設定することができる。
【0033】(応力分布の計算:ステップS1034に
ついて)演算部32により、ステップS1033で設定
された応力ないし応力増分に対する線形境界値問題は、
その線形性により、数値計算によって解を求めることが
できる。なお、計測データとなるひずみ分布やトラクシ
ョン分布をこの境界値問題に取り入れたり、また、線形
問題を正確に計算するには、相応の工夫が必要となる。
【0034】演算部32は、応力逆解析理論による数値
解析コードにおいて、例えば、堅牢性や適用範囲を考慮
し、いわゆる有限要素法と同様に、弱形式を用いた定式
化と、値積分や形状関数に高度な数値テクニックを適用
した解析手法で上述の境界値問題を解く。即ち、上述の
境界値問題に対し、支配方程式の弱形式の主要部(領域
内の積分)は、次のように積分表示することができる。
【0035】
【数10】
【0036】ここで、ψは、重み関数であり、ε
xx ̄、εyy ̄は、計測された変位のx方向成分とy
方向成分である。なお、この弱形式によれば、計測され
た変位を直接データとして用いることができる。その
後、演算部32は、境界値問題を解くことで得られる応
力分布の計算結果を、応力分布ファイル60に書き込
む。
【0037】図8は、応力分布ファイル60の説明図で
ある。応力分布ファイル60は、例えば、境界値問題を
解くことで得られる応力分布の計算結果を示しており、
ポイントID61、位置(x、y)62、応力
(σ 、σyy、σxy)63を含む。
【0038】
【発明の効果】本発明によると、以上説明した通り、材
料試験体の一様でない変形や応力の状態を計測し、破壊
直前又は破壊時の材料試験体の特性をより正しく計測す
ることができる。また、本発明によると、材料試験体の
表面の変位の分布を高精度・高分解能の画像解析によっ
て計測し、新しく確立された逆解析理論を用いて応力分
布を推定・計測することができる。また、本発明による
と、材料を限界に近い状態まで使うことができ材料利用
の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】二次元応力場計測システム100の概略構成
図。
【図2】試験体12の拡大図。
【図3】ワークステーション31の構成図。
【図4】二次元応力場計測システム100のフローチャ
ート。
【図5】解析系3の応力逆解析理論に基づく数値解析の
フローチャート。
【図6】ひずみ分布ファイル40の説明図。
【図7】トラクション分布ファイル50の説明図。
【図8】応力分布ファイル60の説明図。
【符号の説明】
1 載荷系 2 撮影系 3 解析系 10 圧力計 11 載荷装置 12 試験体 21 ディジタルビデオカメラ 31 ワークステーション 40 ひずみ分布ファイル 50 トラクション分布ファイル 60 応力分布ファイル 100 二次元応力場計測システム

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の標点を含む試験体に荷重を加え、試
    験体の縁又は境界の各位置において加えられる力を示す
    トラクションを測定する載荷系と、 前記載荷系により加えられた荷重による前記試験体の各
    標点の変位を計測する撮影系と、 前記撮影系により計測された標点の各位置に対応する少
    なくとも2成分のひずみ分布と、前記載荷系により計測
    された前記試験体の縁又は境界の各位置に対応する圧力
    を示す少なくとも2成分のトラクション分布とに基づ
    き、前記試験体に関する所定の境界値問題を解くことに
    より、標点の各位置に対応する3成分の応力分布を計算
    する解析系とを備えた二次元応力場計測システム。
  2. 【請求項2】複数の標点を含む試験体に荷重を加え、試
    験体の縁又は境界の各位置において加えられる力を示す
    トラクションを測定する載荷系と、 前記載荷系により加えられた荷重による前記試験体の各
    標点の変位を計測する撮影系と、 前記載荷系及び前記撮影系で計測された値に基づいて、
    標点毎の応力分布を計測する解析系とを備え、 前記解析系は、さらに、 前記撮影系により計測された、標点の各位置に対応する
    少なくとも2成分のひずみ量を、ひずみ分布として記憶
    する第1ファイルと、 前記載荷系により計測された、前記試験体の縁又は境界
    の各位置に対応する圧力を示す少なくとも2成分のトラ
    クション量を、トラクション分布として記憶する第2フ
    ァイルと、 前記第1ファイル及び前記第2ファイルを読み出して、
    ひずみ分布及びトラクション分布に基づき設定された前
    記試験体に関する境界値問題を解くことにより、標点の
    各位置に対応する少なくとも3成分の応力を計算する処
    理部と、 前記処理部により計算された応力を、応力分布として記
    憶する第3ファイルとを有する二次元応力場計測システ
    ム。
  3. 【請求項3】前記撮影系により計測されるひずみ量は、
    試験体のxx成分及びyy成分の変位を含み、 前記載荷系により計測されるトラクション量は、試験体
    のx成分及びy成分のトラクションを含むことを特徴と
    する請求項1又は2に記載の二次元応力場計測システ
    ム。
  4. 【請求項4】前記ひずみ分布は、試験体のx方向の直応
    力、y方向の直応力、せん断応力を含むことを特徴とす
    る請求項1乃至3のいずれかに記載の二次元応力場計測
    システム。
  5. 【請求項5】前記解析系は、前記試験体において、次の
    つり合い式及び関係式に基づき、前記トラクション量を
    境界条件として境界値問題を計算するようにした請求項
    1乃至4のいずれかに記載の二次元応力場計測システ
    ム。 δσxx/δx+δσxy/δy=0 δσxy/δx+δσyy/δy=0 σxx+σyy=κ(εxx ̄+εyy ̄) (ここで、σxx、σyy、σxyは、応力成分のxx
    成分(直応力)、yy成分(直応力)、xy成分(せん
    断応力)、また、εxx ̄、εyy ̄は、ひずみのxx
    成分、yy成分、また、κは、仮定された弾性定数)
  6. 【請求項6】前記解析系は、 前記境界値問題を、釣り合い状態にある応力成分を与え
    る次式と、 【数1】 (ここで、Aは、エイリの応力関数、σxx、σyy
    σxyは、応力成分のxx成分(直応力)、yy成分
    (直応力)、xy成分(せん断応力)) 支配方程式である次式と、 【数2】 (ここで、κは仮定された弾性定数、ε ̄は、ひずみの
    x成分εxx ̄及びy成分εyy ̄に基づいて得られる
    値) 境界条件である次式と 【数3】 (ここで、nとnは境界の単位法線ベクトルのx方
    向成分とy方向成分、r ̄はトラクションのx成分t
     ̄とy成分t ̄に基づいて得られる値) により、境界値問題を計算するようにした請求項1乃至
    5のいずれかに記載の二次元応力場計測システム。
  7. 【請求項7】値ε ̄と値r ̄は、それぞれ計測されたひ
    ずみ量及びトラクション量に基づいて、次式により決定
    されるようにした請求項6に記載の二次元応力場計測シ
    ステム。 【数4】 (ここで、nとnは境界の単位法線ベクトルのx方
    向成分とy方向成分、ε xx ̄とεyy ̄はひずみのx
    成分とy成分、t ̄とt ̄はトラクションのx成分
    とy成分、lは領域)
  8. 【請求項8】前記解析系は、設定された境界値問題を、
    前記支配方程式の弱形式を次式のように積分表示するこ
    とにより、前記標点の変位を直接データとして用いるよ
    うにした請求項6又は7に記載の二次元応力場計測シス
    テム。 【数5】 (ここで、ψは、重み関数、εxx ̄、εyy ̄は、計
    測された変位のx方向成分とy方向成分)
  9. 【請求項9】複数の標点を含む試験体に荷重を加え、試
    験体の縁又は境界の各位置において加えられる力を示す
    トラクションを測定する載荷系と、 前記載荷系により加えられた荷重による前記試験体の各
    標点の変位を計測する撮影系と、 前記載荷系及び前記撮影系で計測された値に基づいて、
    標点毎の応力分布を計測する解析系とを備えた二次元応
    力場計測システムに用いられる二次元応力場計測方法で
    あって、 前記撮影系により計測された、標点の各位置に対応する
    少なくとも3成分のひずみ量を、ひずみ分布として第1
    ファイルに記憶する機能と、 前記載荷系により計測された、前記試験体の縁又は境界
    の各位置に対応する圧力を示す少なくとも2成分のトラ
    クション量を、トラクション分布として第2ファイルに
    記憶する機能と、 前記第1ファイル及び前記第2ファイルを読み出して、
    ひずみ分布及びトラクション分布に基づき設定された前
    記試験体に関する境界値問題を解くことにより、標点の
    各位置に対応する3成分の応力を計算し、応力分布とし
    て第3ファイルに記憶する機能とを含む二次元応力場計
    測方法。
  10. 【請求項10】複数の標点を含む試験体に荷重を加え、
    試験体の縁又は境界の各位置において加えられる力を示
    すトラクションを測定する載荷系と、 前記載荷系により加えられた荷重による前記試験体の各
    標点の変位を計測する撮影系と、 前記載荷系及び前記撮影系で計測された値に基づいて、
    標点毎の応力分布を計測する解析系と を備えた二次元応力場計測システムに用いられる二次元
    応力場計測プログラムであって、 標点の各位置に対応する少なくとも3成分のひずみ量
    を、ひずみ分布として第1ファイルに記憶する手順と、 前記撮影系により計測された、前記試験体の縁又は境界
    の各位置に対応する圧力を示す少なくとも2成分のトラ
    クション量を、トラクション分布として第2ファイルに
    記憶する手順と、 前記載荷系により計測された、前記第1ファイル及び前
    記第2ファイルを読み出して、ひずみ分布及びトラクシ
    ョン分布に基づき設定された前記試験体に関する境界値
    問題を解くことにより、標点の各位置に対応する3成分
    の応力を計算し、応力分布として第3ファイルに記憶す
    る手順とをコンピュータに実行させるための二次元応力
    場計測プログラム。
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