知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024076678
(43)【公開日】2024-06-06
(54)【発明の名称】応力解析システム
(51)【国際特許分類】
G01N 29/07 20060101AFI20240530BHJP
G01L 1/00 20060101ALI20240530BHJP
【ＦＩ】
G01N29/07
G01L1/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022188357
(22)【出願日】2022-11-25
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003177
【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村田 頼信
(72)【発明者】
【氏名】古市 卓也
(72)【発明者】
【氏名】仲村 慎吾
【テーマコード（参考）】
2G047
【Ｆターム（参考）】
2G047AA06
2G047BA01
2G047BC02
2G047CB03
2G047EA09
2G047GG20
2G047GG30
2G047GG33
2G047GG44
(57)【要約】
【課題】試験体の応力状態を短時間で特定する。
【解決手段】応力解析システム１００は、試験体２０に対する表面ＳＨ波の送信と試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサ３０と、表面ＳＨ波が試験体２０を伝搬する複数の伝搬速度を、超音波センサ３０による表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部と、試験体２０の応力状態を複数の伝搬速度に応じて特定する第２演算部とを具備する。複数の伝搬速度は、試験体２０の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する表面ＳＨ波の第１伝搬速度と、第１方向に直交する第２方向に伝搬する表面ＳＨ波の第２伝搬速度と、第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する表面ＳＨ波の第３伝搬速度と、第３方向に直交する第４方向に伝搬する表面ＳＨ波の第４伝搬速度とを含む。
【選択図】図１
【解決手段】応力解析システム１００は、試験体２０に対する表面ＳＨ波の送信と試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサ３０と、表面ＳＨ波が試験体２０を伝搬する複数の伝搬速度を、超音波センサ３０による表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部と、試験体２０の応力状態を複数の伝搬速度に応じて特定する第２演算部とを具備する。複数の伝搬速度は、試験体２０の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する表面ＳＨ波の第１伝搬速度と、第１方向に直交する第２方向に伝搬する表面ＳＨ波の第２伝搬速度と、第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する表面ＳＨ波の第３伝搬速度と、第３方向に直交する第４方向に伝搬する表面ＳＨ波の第４伝搬速度とを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試験体に対する表面ＳＨ波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサと、
前記表面ＳＨ波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部と、
前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第２演算部とを具備し、
前記複数の速度指標は、
前記試験体の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第１速度指標と、
前記第１方向に直交する第２方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第２速度指標と、
前記第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第３速度指標と、
前記第３方向に直交する第４方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第４速度指標とを含む
応力解析システム。
前記表面ＳＨ波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部と、
前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第２演算部とを具備し、
前記複数の速度指標は、
前記試験体の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第１速度指標と、
前記第１方向に直交する第２方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第２速度指標と、
前記第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第３速度指標と、
前記第３方向に直交する第４方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第４速度指標とを含む
応力解析システム。
【請求項2】
前記第１方向は、前記圧延方向に平行な方向であり、
前記第３方向は、前記圧延方向に対して４５°の角度をなす方向である
請求項１の応力解析システム。
前記第３方向は、前記圧延方向に対して４５°の角度をなす方向である
請求項１の応力解析システム。
【請求項3】
前記第２演算部は、前記第１速度指標と前記第２速度指標との差分と、前記第３速度指標と前記第４速度指標との差分とに応じて、前記試験体の応力状態を特定する
請求項１の応力解析システム。
請求項１の応力解析システム。
【請求項4】
所定の基準方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の速度に関する第１基準値を記憶する記憶部をさらに具備し、
前記第１演算部は、
前記複数の速度指標のうちの目標速度指標と、前記基準方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の速度に関する比較値とを、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する測定処理と、
前記比較値と前記第１基準値との差分に応じた補正値を利用して前記目標速度指標を補正する補正処理とを実行し、
前記第２演算部は、前記補正処理後の前記目標速度指標を含む前記複数の速度指標に応じて前記試験体の応力状態を特定する
請求項１の応力解析システム。
前記第１演算部は、
前記複数の速度指標のうちの目標速度指標と、前記基準方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の速度に関する比較値とを、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する測定処理と、
前記比較値と前記第１基準値との差分に応じた補正値を利用して前記目標速度指標を補正する補正処理とを実行し、
前記第２演算部は、前記補正処理後の前記目標速度指標を含む前記複数の速度指標に応じて前記試験体の応力状態を特定する
請求項１の応力解析システム。
【請求項5】
前記基準方向は、前記圧延方向に対して４５°の角度をなす方向である
請求項４の応力解析システム。
請求項４の応力解析システム。
【請求項6】
前記第１演算部は、前記複数の速度指標の各々について前記補正処理を実行する
請求項４または請求項５の応力解析システム。
請求項４または請求項５の応力解析システム。
【請求項7】
前記第１演算部による前記測定処理および前記補正処理と、
前記第２演算部による前記応力状態の特定と
を含む演算処理が複数回にわたり反復される
請求項４の応力解析システム。
前記第２演算部による前記応力状態の特定と
を含む演算処理が複数回にわたり反復される
請求項４の応力解析システム。
【請求項8】
前記複数回にわたる演算処理の各々における前記補正処理には、前記記憶部に記憶された前記第１基準値が共通に適用される
請求項７の応力解析システム。
請求項７の応力解析システム。
【請求項9】
前記第１演算部による前記複数の速度指標の算定と、
前記第２演算部による前記応力状態の特定と
を含む演算処理が複数回にわたり反復され、
前記第１演算部は、前記複数の速度指標の各々について、
過去の前記演算処理における当該速度指標の算定の結果に応じた第２基準値に対する変化状態を特定し、
当該速度指標を前記変化状態に応じて補正する
請求項１の応力解析システム。
前記第２演算部による前記応力状態の特定と
を含む演算処理が複数回にわたり反復され、
前記第１演算部は、前記複数の速度指標の各々について、
過去の前記演算処理における当該速度指標の算定の結果に応じた第２基準値に対する変化状態を特定し、
当該速度指標を前記変化状態に応じて補正する
請求項１の応力解析システム。
【請求項10】
前記変化状態は、変化方向と変化量とを含み、
前記第１演算部は、
前記変化量が閾値を上回り、かつ、前記変化方向が共通する変化が、前記複数の速度指標について発生しているか否かを判定し、
前記判定の結果が肯定である場合に、前記複数の速度指標の各々を、当該速度指標の変化状態に応じて補正する
請求項９の応力解析システム。
前記第１演算部は、
前記変化量が閾値を上回り、かつ、前記変化方向が共通する変化が、前記複数の速度指標について発生しているか否かを判定し、
前記判定の結果が肯定である場合に、前記複数の速度指標の各々を、当該速度指標の変化状態に応じて補正する
請求項９の応力解析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、解析対象の物体（以下「試験体」という）について主応力方向または主応力差等の応力状態を特定する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
物体表面に対して平行に振動する表面ＳＨ（Shear horizontal）波を利用して試験体の応力状態を特定する技術が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、表面ＳＨ波を試験体の表面に放射する送信子と、試験体を伝搬した表面ＳＨ波を受信する受信子とを含む音弾性応力測定用センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－３７４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の技術のもとで試験体における主応力方向を特定するためには、試験体に対する表面ＳＨ波の伝搬方向を相違させた複数の場合の各々について伝搬速度を測定する必要がある。したがって、試験体の応力状態を特定するために長時間が必要である。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、試験体の応力状態を短時間で特定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る応力解析システムは、試験体に対する表面ＳＨ波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサと、前記表面ＳＨ波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部と、前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第２演算部とを具備し、前記複数の速度指標は、前記試験体の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第１速度指標と、前記第１方向に直交する第２方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第２速度指標と、前記第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第３速度指標と、前記第３方向に直交する第４方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第４速度指標とを含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本開示の第１実施形態における応力解析システムの構成を例示するブロック図である。
【図2】超音波センサの平面図である。
【図3】応力解析システムの機能的な構成を例示するブロック図である。
【図4】測定処理のフローチャートである。
【図5】表面ＳＨ波の伝搬方向と表面ＳＨ波の伝搬速度との関係を表すグラフである。
【図6】応力解析処理（第１演算処理）のフローチャートである。
【図7】応力解析処理（第２演算処理）のフローチャートである。
【図8】第２実施形態における応力解析処理のフローチャートである。
【図9】第３実施形態における応力解析処理のフローチャートである。
【図10】第４実施形態における応力解析処理のフローチャートである。
【図11】変形例における超音波センサの平面図である。
【図12】変形例における超音波センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法および縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態には限定されない。
【0008】
Ａ：第１実施形態
図１は、第１実施形態における応力解析システム１００の構成を例示するブロック図である。応力解析システム１００は、試験体２０に作用する応力の状態（以下「応力状態」という）を非破壊により特定するための測定機器である。試験体２０は、例えば送電鉄塔等の各種の構造体を構成する金属製の板状部材である。
図１は、第１実施形態における応力解析システム１００の構成を例示するブロック図である。応力解析システム１００は、試験体２０に作用する応力の状態（以下「応力状態」という）を非破壊により特定するための測定機器である。試験体２０は、例えば送電鉄塔等の各種の構造体を構成する金属製の板状部材である。
【0009】
試験体２０の圧延方向Ｚは既知である。圧延方向Ｚは、試験体２０の表面２１に平行な方向であり、試験体２０を圧延により製造する工程において金属材料が進行する方向を意味する。圧延方向Ｚは、金属材料の圧延に利用される一対のローラの回転軸に垂直な方向とも表現される。例えば、試験体２０が利用された構造体の構造から、当該試験体２０の圧延方向Ｚが特定される。
【0010】
第１実施形態の応力解析システム１００は、主応力方向Ωと主応力差Δとを試験体２０の応力状態として特定する。試験体２０の内部には面内方向の主応力軸が確定される。主応力方向Ωは、試験体２０内の主応力軸が圧延方向Ｚに対してなす角度である。主応力差Δは、応力（最大主応力）σ1と主応力（最小主応力）σ2との差分（Δ＝σ1－σ2）である。
【0011】
図１に例示される通り、応力解析システム１００は、超音波センサ３０と測定装置４０とを具備する。超音波センサ３０は、試験体２０に対する表面ＳＨ波の送信と、試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波の受信とを実行する探触子である。表面ＳＨ波は、試験体２０の表面２１に平行な方向に振動する超音波であり、図１に破線の矢印で図示される通り、試験体２０の表面２１の近傍を弾性波として伝搬する。
【0012】
図２は、超音波センサ３０の平面図である。図１および図２に例示される通り、超音波センサ３０は、４個の振動子対３１-1～３１-4と支持部材３２と接触媒質３３とを具備する。なお、以下の説明においては、４個の振動子対３１-1～３１-4の各々を区別する必要がない場合に「振動子対３１-n」と包括的に表記する（ｎ＝１～４）。他の符号についても同様である。
【0013】
各振動子対３１-nは、送受信子３５と送受信子３６との対で構成される。送受信子３５と送受信子３６とは、相互に所定の間隔をあけて設置される。送受信子３５および送受信子３６の各々は、表面ＳＨ波を送信および受信する振動子である。具体的には、送受信子３５および送受信子３６の一方が、表面ＳＨ波を試験体２０に対して送出する。表面ＳＨ波は、試験体２０の表面２１の近傍を伝搬する。送受信子３５および送受信子３６の他方は、試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波を受信する。
【0014】
支持部材３２は、各振動子対３１-nの送受信子３５および送受信子３６を支持する楔部材である。各振動子対３１-nの送受信子３５および送受信子３６は、試験体２０の表面２１に対して所定の角度をなす姿勢で支持部材３２により支持される。接触媒質３３は、試験体２０と支持部材３２との間に介在する媒質である。接触媒質３３が支持部材３２と試験体２０との間隙に充填されることで、各振動子対３１-nと試験体２０との相互間で表面ＳＨ波が効率的に伝搬する。
【0015】
図２には、試験体２０の表面２１に平行な平面内において相異なる４個の方向Ｄ1～Ｄ4が図示されている。振動子対３１-1の送受信子３５と送受信子３６とは、方向Ｄ1に沿って相互に間隔をあけて配置される。方向Ｄ1は、試験体２０の圧延方向Ｚに沿う方向である。具体的には、方向Ｄ1は、圧延方向Ｚに平行な方向である。振動子対３１-2の送受信子３５と送受信子３６とは、方向Ｄ2に沿って相互に間隔をあけて配置される。方向Ｄ2は、方向Ｄ1に直交する方向である。方向Ｄ1は「第１方向」の一例であり、方向Ｄ2は「第２方向」の一例である。
【0016】
振動子対３１-3の送受信子３５と送受信子３６とは、方向Ｄ3に沿って相互に間隔をあけて配置される。方向Ｄ3は、方向Ｄ1に対して所定の角度で傾斜する方向である。具体的には、方向Ｄ3は、方向Ｄ1（圧延方向Ｚ）に対して４５°の角度をなす方向である。振動子対３１-4の送受信子３５と送受信子３６とは、方向Ｄ4に沿って相互に間隔をあけて配置される。方向Ｄ4は、方向Ｄ3に直交する方向である。すなわち、方向Ｄ4は、方向Ｄ1（圧延方向Ｚ）に対して１３５°の角度をなす方向である。方向Ｄ3は「第３方向」の一例であり、方向Ｄ4は「第４方向」の一例である。
【0017】
以上の例示の通り、試験体２０の圧延方向Ｚに対して各振動子対３１-nが方向Ｄnに沿うように、超音波センサ３０が試験体２０の表面２１に設置される。すなわち、４個の振動子対３１-1～３１-4は、圧延方向Ｚに対して０°（Ｄ1）、４５°（Ｄ3）、９０°（Ｄ2）および１３５°（Ｄ4）の角度をなすように配置される。したがって、図２に例示される通り、所定の地点を中心とする周方向に送受信子３５と送受信子３６とが４５°の間隔で配列される。
【0018】
図１の測定装置４０は、試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波を超音波センサ３０が受信した結果に応じて、試験体２０の応力状態を特定するコンピュータシステムである。測定装置４０は、駆動装置４１と検出装置４２と切替装置４３と情報処理装置５０とを具備する。なお、駆動装置４１および検出装置４２の一方または双方は、情報処理装置５０または超音波センサ３０に搭載されてもよい。切替装置４３も同様に、情報処理装置５０または超音波センサ３０に搭載されてよい。
【0019】
駆動装置４１は、情報処理装置５０からの指示に応じて超音波センサ３０の各送受信子３５または各送受信子３６を駆動することで、試験体２０に表面ＳＨ波を送信する。具体的には、駆動装置４１は、送受信子３５または送受信子３６を駆動するための駆動信号を超音波センサ３０に送信する。検出装置４２は、各送受信子３５または各送受信子３６が受信した表面ＳＨ波の波形を表す検出信号Ｙを生成する。すなわち、検出信号Ｙは、試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波を超音波センサ３０が受信した結果を表す信号である。具体的には、検出装置４２は、送受信子３５または送受信子３６から出力される信号（以下「観測信号」という）を超音波センサ３０から受信する。
【0020】
切替装置４３は、駆動装置４１による駆動信号の出力先と検出装置４２による観測信号の受信元とを切替える機構であり、スイッチ４３１とスイッチ４３２とを具備する。スイッチ４３１は、駆動信号の出力先を各振動子対３１-nの送受信子３５および送受信子３６の何れかに切替える。他方、スイッチ４３２は、検出装置４２に対する観測信号の供給元を各振動子対３１-nの送受信子３５および送受信子３６の何れかに切替える。
【0021】
具体的には、切替装置４３は、情報処理装置５０からの指示に応じて第１状態および第２状態の何れかに制御される。第１状態は、図１に実線で例示される通り、駆動信号が送受信子３５に出力され、かつ、送受信子３６からの観測信号が検出装置４２に供給される状態である。他方、第２状態は、図１に破線で例示される通り、駆動信号が送受信子３６に出力され、かつ、送受信子３５からの観測信号が検出装置４２に供給される状態である。以上の通り、送受信子３５および送受信子３６は、表面ＳＨ波の送信および受信の双方を実行可能である。ただし、以下の説明においては、送受信子３５が試験体２０に対して表面ＳＨ波を送信し、試験体２０を伝搬した表面ＳＨ波を送受信子３６が受信する第１状態を、便宜的に想定する。
【0022】
情報処理装置５０は、検出信号Ｙを処理することで試験体２０の応力状態を特定するコンピュータシステムである。情報処理装置５０は、例えばパーソナルコンピュータまたはタブレット端末等の情報機器により実現される。具体的には、情報処理装置５０は、制御装置５１と記憶装置５２と表示装置５３とを具備する。なお、情報処理装置５０は、単体の装置により実現されるほか、相互に別体で構成された複数の装置でも実現される。
【0023】
制御装置５１は、情報処理装置５０の各要素を制御する単数または複数のプロセッサで構成される。具体的には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の１種類以上のプロセッサにより、制御装置５１が構成される。
【0024】
記憶装置５２は、制御装置５１が実行するプログラムと制御装置５１が使用するデータとを記憶する単数または複数のメモリである。記憶装置５２は、例えば磁気記録媒体または半導体記録媒体等の公知の記録媒体で構成される。複数種の記録媒体の組合せにより記憶装置５２が構成されてもよい。情報処理装置５０に対して着脱される可搬型の記録媒体が、記憶装置５２として利用されてもよい。
【0025】
表示装置５３は、制御装置５１による制御のもとで画像を表示する。具体的には、表示装置５３は、試験体２０の解析の結果を表示する。例えば、表示装置５３は、試験体２０の応力状態として特定された主応力方向Ωと主応力差Δとを表示する。
【0026】
図３は、情報処理装置５０の機能的な構成を例示するブロック図である。制御装置５１は、記憶装置５２に記憶されたプログラムを実行することで、試験体２０の応力状態を特定するための複数の機能（第１演算部６１および第２演算部６２）を実現する。
【0027】
第１演算部６１は、表面ＳＨ波が試験体２０を伝搬する速度（以下「伝搬速度」という）Ｖnを、超音波センサ３０による表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する。各伝搬速度Ｖnは、振動子対３１-nの送受信子３５から当該振動子対３１-nの送受信子３６まで表面ＳＨ波が伝搬する速度（すなわち音速）である。第１演算部６１は、相異なる４個の方向Ｄ1～Ｄ4の各々について伝搬速度Ｖn（Ｖ1～Ｖ4）を算定する。すなわち、伝搬速度Ｖnは、試験体２０の表面２１の近傍において表面ＳＨ波が方向Ｄnに伝搬する速度である。具体的には、第１演算部６１は、振動子対３１-nの送受信子３５から送受信子３６まで表面ＳＨ波が伝搬する時間（伝搬時間）を検出信号Ｙの解析により特定し、送受信子３５と送受信子３６との間の既知の距離を伝搬時間により除算することで伝搬速度Ｖnを算定する。
【0028】
以上の説明の通り、伝搬速度Ｖ1は、圧延方向Ｚに沿う方向Ｄ1（０°）における表面ＳＨ波の伝搬速度である。伝搬速度Ｖ2は、方向Ｄ1に直交する方向Ｄ2（９０°）における表面ＳＨ波の伝搬速度である。伝搬速度Ｖ3は、方向Ｄ1に対して４５°で傾斜する方向Ｄ3における表面ＳＨ波の伝搬速度である。伝搬速度Ｖ4は、方向Ｄ3に直交する方向Ｄ4（１３５°）における表面ＳＨ波の伝搬速度である。
【0029】
図４は、制御装置５１（第１演算部６１）が伝搬速度Ｖnを算定する処理（以下「測定処理Ｐ」という）のフローチャートである。測定処理Ｐが開始されると、制御装置５１は、振動子対３１-nの駆動を駆動装置４１に指示する（Ｐ1）。駆動装置４１は、制御装置５１からの指示に応じて振動子対３１-nの送受信子３５を駆動する。したがって、振動子対３１-nの送受信子３５から試験体２０に対して方向Ｄnの表面ＳＨ波が送信される。
【0030】
振動子対３１-nの送受信子３６は、試験体２０の内部を方向Ｄnに伝搬した表面ＳＨ波を受信する。検出装置４２は、振動子対３１-nが受信した表面ＳＨ波の波形を表す検出信号Ｙを生成する。制御装置５１は、検出装置４２から検出信号Ｙを受信する（Ｐ2）。そして、制御装置５１は、検出信号Ｙの解析により伝搬速度Ｖnを算定する（Ｐ3）。伝搬速度Ｖnに関する測定処理Ｐの手順は以上の通りである。
【0031】
なお、測定処理Ｐにおいては、振動子対３１-n1（ｎ1＝１～４）と振動子対３１-n2（ｎ2＝１～４，ｎ2≠ｎ1）とが相互に並列に駆動されてもよい。例えば、制御装置５１は、振動子対３１-n1および振動子対３１-n2の駆動を駆動装置４１に指示する（Ｐ1）。振動子対３１-n1および振動子対３１-n2の双方の送受信子３５から表面ＳＨ波が並列に送信される。
【0032】
振動子対３１-n1および振動子対３１-n2の各々の送受信子３６は、試験体２０の内部を伝搬した表面ＳＨ波を受信する。検出装置４２は、振動子対３１-n1および振動子対３１-n2の各々が受信した表面ＳＨ波の波形を表す検出信号Ｙを生成する。制御装置５１は、検出装置４２から検出信号Ｙを受信し（Ｐ2）、検出信号Ｙの解析により伝搬速度Ｖn1および伝搬速度Ｖn2を算定する（Ｐ3）。以上の通り、１回の測定処理Ｐにより複数の伝搬速度Ｖnが算定されてもよい。
【0033】
図３の第２演算部６２は、第１演算部６１が算定した４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4に応じて試験体２０の応力状態を特定する。各伝搬速度Ｖnを利用した応力状態の特定について以下に詳述する。
【0034】
図５は、試験体２０の表面２１における表面ＳＨ波の伝搬方向θ（横軸）と表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖ(θ)（縦軸）との関係を表すグラフである。伝搬方向θは、圧延方向Ｚを基準（θ＝０）とした角度を意味する。図５には、主応力差Δが０である場合の特性Ｆ1と、主応力差Δが０でない場合の特性Ｆ2とが併記されている。特性Ｆ2は、圧延方向Ｚ（θ＝０）に沿う応力を試験体２０に作用させた場合の特性である。
【0035】
図５においては、主応力方向Ωが伝搬方向θに一致する場合（Ω＝０°）が想定されている。以上の状態においては、図５に例示される通り、表面ＳＨ波の伝搬方向θが０°である場合の伝搬速度Ｖ(0°)と伝搬方向θが９０°である場合の伝搬速度Ｖ(90°)との差分が主応力差Δに相当する。圧延方向Ｚが未知である場合、主応力差Δを算定するためには、圧延方向Ｚと主応力方向Ωとの関係に応じて表面ＳＨ波の伝搬方向θを変化させる必要がある。
【0036】
表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖ(θ)と主応力差Δとの関係は以下の数式(1)で表現される。
【数1】
【0037】
数式(1)における記号Ｖaは、伝搬速度Ｖ(θ)と伝搬速度Ｖ(θ+90°)との平均速度である。前述の通り、記号θは圧延方向Ｚを基準とした伝搬方向を意味し、記号Ωは主応力方向を意味する。
【0038】
また、数式(1)の各記号（ＣT，ＣL，α，β）は、以下の数式で表現される。記号Ｃijは有効弾性定数である。
【数2】
【0039】
第１実施形態においては、試験体２０の圧延方向Ｚが既知である状況のもとで、前述の通り、表面ＳＨ波の伝搬方向θを圧延方向Ｚに対して所定の角度（０°，４５°，９０°，１３５°）に確定することで、試験体２０の応力状態を特定する。伝搬方向θが０°、４５°、９０°または１３５°である場合、数式(1)における右辺の第２項が０となる。
【0040】
伝搬方向θを０°に設定することで以下の数式(1a)が導出される。数式(1a)の伝搬速度Ｖ1は伝搬速度Ｖ(0°)に相当し、数式(1a)の伝搬速度Ｖ2は伝搬速度Ｖ(90°)に相当する。数式(1a)の平均速度Ｖaは、伝搬速度Ｖ1と伝搬速度Ｖ2との平均値である。
【数3】
【0041】
同様に、伝搬方向θを４５°に設定することで以下の数式(1b)が導出される。数式(1b)の伝搬速度Ｖ3は伝搬速度Ｖ(45°)に相当し、数式(1b)の伝搬速度Ｖ4は伝搬速度Ｖ(135°)に相当する。数式(1b)の平均速度Ｖaは、伝搬速度Ｖ3と伝搬速度Ｖ4との平均値である。
【数4】
【0042】
数式(1a)と数式(1b)とから、主応力方向Ωを算定するための以下の数式(2)が導出される。第２演算部６２は、第１演算部６１が算定した４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を数式(2)に適用することで主応力方向Ωを算定する。また、第２演算部６２は、主応力方向Ωを数式(1a)または数式(1b)に適用することで主応力差Δを算定する。
【数5】
【0043】
以上の説明から理解される通り、第２演算部６２は、伝搬速度Ｖ1と伝搬速度Ｖ2との差分(Ｖ1－Ｖ2)と、伝搬速度Ｖ3と伝搬速度Ｖ4との差分(Ｖ3－Ｖ4)とに応じて、試験体２０の応力状態を特定する。第１実施形態においては、伝搬方向θを適切な角度に設定することで、表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖ(θ)と応力状態（主応力方向Ωおよび主応力差Δ）との相関を表す数式(1)が簡素化される。したがって、試験体の応力状態を簡便かつ高精度に特定できる。
【0044】
図６および図７は、情報処理装置５０が試験体２０の応力状態を特定するための処理（以下「応力解析処理」という）のフローチャートである。例えば情報処理装置５０に対する利用者からの指示に応じて応力解析処理が開始される。
【0045】
応力解析処理において、制御装置５１は、図６の第１演算処理Ｓa（Ｓa11～Ｓa14）と図７の第２演算処理Ｓb（Ｓb11～Ｓb17）とを実行する。第１演算処理Ｓaは、検出信号Ｙの解析により相異なる方向Ｄnに対応する４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を算定する処理である。制御装置５１が第１演算処理Ｓaを実行することで図３の第１演算部６１が実現される。第２演算処理Ｓbは、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4に応じて試験体２０の応力状態を特定する処理である。制御装置５１が第２演算処理Ｓbを実行することで図３の第２演算部６２が実現される。
【0046】
図６に例示される通り、第１演算処理Ｓaが開始されると、制御装置５１は、図４に例示した測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ1を算定する（Ｓa11）。同様に、制御装置５１は、測定処理Ｐを反復することで、伝搬速度Ｖ2の算定（Ｓa12）と伝搬速度Ｖ3の算定（Ｓa13）と伝搬速度Ｖ4の算定（Ｓa14）とを順次に実行する。
【0047】
なお、各伝搬速度Ｖnの算定の順番は任意に変更されてよい。また、制御装置５１は、振動子対３１-1と振動子対３１-2とを並列に駆動することで、伝搬速度Ｖ1および伝搬速度Ｖ2を１回の測定処理Ｐにおいて算定してもよい。同様に、制御装置５１は、振動子対３１-3と振動子対３１-4とを並列に駆動することで、伝搬速度Ｖ3および伝搬速度Ｖ4を１回の測定処理Ｐにおいて算定してもよい。
【0048】
以上に説明した第１演算処理Ｓaを実行すると、制御装置５１は、図７に例示される第２演算処理Ｓbを開始する。制御装置５１は、まず、伝搬速度Ｖ1と伝搬速度Ｖ2との差分(Ｖ1－Ｖ2)と、伝搬速度Ｖ3と伝搬速度Ｖ4との差分(Ｖ3－Ｖ4)とを算定する（Ｓb11）。制御装置５１は、差分(Ｖ1－Ｖ2)および差分(Ｖ3－Ｖ4)の一方が０付近の数値であるか否かを判定する（Ｓb12）。具体的には、差分(Ｖ1－Ｖ2)および差分(Ｖ3－Ｖ4)の一方が０を含む微小な範囲内の数値であるか否かが判定される。
【0049】
主応力方向Ωが方向Ｄ3または方向Ｄ4に近似する場合には、差分(Ｖ1－Ｖ2)が０付近の数値となる。他方、主応力方向Ωが方向Ｄ1または方向Ｄ2に近似する場合には、差分(Ｖ3－Ｖ4)が０付近の数値となる。そこで、判定の結果が肯定である場合（Ｓb12：YES）、制御装置５１は、差分(Ｖ1－Ｖ2)および差分(Ｖ3－Ｖ4)のうち０付近の数値以外の差分に応じて主応力方向Ωおよび主応力差Δを特定する（Ｓb13）。
【0050】
例えば、差分(Ｖ1－Ｖ2)が０付近の数値である場合、制御装置５１は、差分(Ｖ3－Ｖ4)に対応する方向Ｄ3または方向Ｄ4を主応力方向Ωとして選択し、かつ、前述の数式(1b)により差分(Ｖ3－Ｖ4)に応じた主応力差Δを算定する。他方、差分(Ｖ3－Ｖ4)が０付近の数値である場合、制御装置５１は、差分(Ｖ1－Ｖ2)に対応する方向Ｄ1または方向Ｄ2を主応力方向Ωとして選択し、かつ、前述の数式(1a)により差分(Ｖ1－Ｖ2)に応じた主応力差Δを算定する。
【0051】
他方、差分(Ｖ1－Ｖ2)および差分(Ｖ3－Ｖ4)の何れも０付近の数値でない場合（Ｓb12：NO）、制御装置５１は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を前述の数式(2)に適用することで主応力方向Ωを算定する（Ｓb14）。また、制御装置５１は、主応力方向Ωを数式(1a)または数式(1b)に適用することで主応力差Δを算定する（Ｓb15）。
【0052】
制御装置５１（第２演算部６２）は、以上の手順で算定した主応力方向Ωおよび主応力差Δを記憶装置５２に記憶する（Ｓb16）。また、制御装置５１（第２演算部６２）は、主応力方向Ωおよび主応力差Δを表示装置５３に表示する（Ｓb17）。
【0053】
以上に説明した通り、第１実施形態においては、試験体２０の既知の圧延方向Ｚを基準とする相異なる方向Ｄnについて４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4が算定され、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を利用して試験体２０の応力状態が特定される。したがって、試験体２０に対する超音波の角度を変化させながら主応力方向を探索する手順を必要とせずに、試験体２０の応力状態を短時間で特定できる。
【0054】
Ｂ：第２実施形態
本開示の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各態様において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明と同様の符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
本開示の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各態様において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明と同様の符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【0055】
伝搬速度Ｖnは試験体２０の温度に依存する。具体的には、試験体２０の温度が上昇するほど伝搬速度Ｖnは減少する。伝搬速度Ｖnに対する温度の影響は、試験体２０に作用する応力の影響よりも顕著である。例えば一般的な圧延鋼板に着目すると、応力に応じた伝搬速度Ｖnの変化率は0.02［m/s/MPa］程度であるのに対し、温度に応じた伝搬速度Ｖnの変化率は－0.5［m/s/℃］程度である。したがって、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々を順番に算定する過程において試験体２０の温度が変化すると、試験体２０の応力状態を正確に特定できない可能性がある。第２実施形態は、以上の課題を解決するための形態であり、試験体２０の温度に応じた補正値Ｑを利用して各伝搬速度Ｖnを補正する。
【0056】
図８は、第２実施形態における応力解析処理のフローチャートである。第２実施形態の応力解析処理においては、第１演算処理Ｓaおよび第２演算処理Ｓbの開始前に基準設定処理Ｓcが実行される。例えば、試験体２０が標準的な温度（以下「基準温度」という）である状態において基準設定処理Ｓcが実行される。基準設定処理Ｓcは、各伝搬速度Ｖnの基準値Ｒを設定する処理である。基準値Ｒは「第１基準値」の一例である。
【0057】
基準設定処理Ｓcが開始されると、制御装置５１（第１演算部６１）は、測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ3を算定する（Ｓc11）。伝搬速度Ｖ3は、前述の通り、圧延方向Ｚ（方向Ｄ1）に対して４５°で傾斜する方向Ｄ3に表面ＳＨ波が伝搬する速度である。
【0058】
主応力方向Ωに対して４５°の方向の伝搬速度は、試験体２０の温度に依存する一方で、試験体２０の応力状態には実質的に依存しないという傾向がある。すなわち、主応力方向Ωに対して４５°の方向の伝搬速度の変化は、試験体２０の温度の変化により発生し、試験体２０の応力状態の変化では実質的に発生しない。いま、主応力方向Ωが圧延方向Ｚに一致する場合を想定すると、圧延方向Ｚ（方向Ｄ1）に対して４５°の方向の伝搬速度Ｖ3は、試験体２０の応力状態には実質的に依存しないという傾向がある。
【0059】
以上の傾向を考慮して、第２実施形態においては、主応力方向Ωが圧延方向Ｚに一致する場合を想定し、伝搬速度Ｖ3を、各伝搬速度Ｖnを温度に応じて補正するための基準値Ｒとして利用する。制御装置５１は、伝搬速度Ｖ3を基準値Ｒとして記憶装置５２に記憶する（Ｓc12）。以上の説明から理解される通り、記憶装置５２は、圧延方向Ｚに対する所定の方向Ｄ3における表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖ3を基準値Ｒとして記憶する。圧延方向Ｚに対して４５°の角度をなす方向Ｄ3は「基準方向」の一例であり、記憶装置５２は「記憶部」の一例である。
【0060】
第２実施形態における第１演算処理Ｓaは、第１実施形態における第１演算処理Ｓaとは相違する。具体的には、第２実施形態の第１演算処理Ｓaにおいては、基準値Ｒを利用して各伝搬速度Ｖnを補正する処理（以下「補正処理Ａ」という）が実行される。
【0061】
伝搬速度Ｖnの補正処理Ａは、補正値Ｑを利用して伝搬速度Ｖnを補正する処理である。補正値Ｑは、比較値Ｃと基準値Ｒとの差分（Ｑ＝Ｃ－Ｒ）である。比較値Ｃは、補正対象の伝搬速度Ｖnとともに測定された伝搬速度Ｖ3である。具体的には、制御装置５１は、振動子対３１-nと振動子対３１-3とを並列に駆動する１回の測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖnおよび比較値Ｃ（伝搬速度Ｖ3）を算定する。したがって、伝搬速度Ｖ1と比較値Ｃとは、試験体２０が現在の同じ温度にある状態で測定された測定値と見做せる。
【0062】
以上の説明から理解される通り、比較値Ｃは、基準値Ｒと同様に方向Ｄ3に対応する伝搬速度Ｖ3である。ただし、基準値Ｒが、基準温度に対応する伝搬速度Ｖ3であるのに対し、比較値Ｃは、試験体２０の現在（すなわち伝搬速度Ｖnが測定される時点）の温度に対応する伝搬速度Ｖ3である。前述の通り、伝搬速度Ｖ3は温度に依存するから、試験体２０の温度が基準温度から変化した場合、比較値Ｃと基準値Ｒとの差異（すなわち補正値Ｑ）は拡大する。また、比較値Ｃの算定時における被検体の温度が基準温度に一致する場合、比較値Ｃと基準値Ｒとは相等しい数値となる。
【0063】
伝搬速度Ｖnの補正処理Ａは、伝搬速度Ｖnから補正値Ｑを減算する処理である（Ｖn←Ｖn－Ｑ）。試験体２０の温度が基準温度を上回る範囲で上昇するほど、比較値Ｃは基準値Ｒを下回る範囲で減少するから、補正値Ｑは負数の範囲内で減少する。したがって、試験体２０の温度が上昇するほど、補正後の伝搬速度Ｖnは補正前と比較して大きい数値となる。すなわち、試験体２０の温度の上昇に起因した伝搬速度Ｖnの減少が補償される。他方、試験体２０の温度が基準温度を下回る範囲で低下するほど、比較値Ｃは基準値Ｒを上回る範囲で増加するから、補正値Ｑは正数の範囲内で増加する。したがって、試験体２０の温度が低下するほど、補正後の伝搬速度Ｖnは補正前と比較して小さい数値となる。すなわち、試験体２０の温度の低下に起因した伝搬速度Ｖnの増加が補償される。以上の通り、試験体２０の温度に起因した伝搬速度Ｖnの変化が補正処理Ａにより低減される。補正処理Ａの内容は以上の通りである。
【0064】
図８の第１演算処理Ｓaが開始されると、制御装置５１は、測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ1と伝搬速度Ｖ3とを算定する（Ｓa21）。具体的には、制御装置５１は、振動子対３１-1と振動子対３１-3とを並列に駆動する１回の測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ1および伝搬速度Ｖ3を算定する。
【0065】
制御装置５１は、伝搬速度Ｖ1について補正処理Ａを実行する（Ｓa22）。具体的には、制御装置５１は、現在の伝搬速度Ｖ3を比較値Ｃとして基準値Ｒを減算することで補正値Ｑを算定し（Ｑ＝Ｃ－Ｒ）、伝搬速度Ｖ1から補正値Ｑを減算することで補正後の伝搬速度Ｖ1（Ｖ1←Ｖ1－Ｑ）を算定する。
【0066】
制御装置５１は、伝搬速度Ｖ3について補正処理Ａを実行する（Ｓa23）。具体的には、制御装置５１は、現在の伝搬速度Ｖ3を比較値Ｃとして基準値Ｒを減算することで補正値Ｑを算定し（Ｑ＝Ｃ－Ｒ）、伝搬速度Ｖ3から補正値Ｑを減算することで補正後の伝搬速度Ｖ3（Ｖ3←Ｖ1－Ｑ）を算定する。すなわち、伝搬速度Ｖ3は、補正対象の測定値および補正用の比較値Ｃとして兼用される。また、伝搬速度Ｖ1の補正と伝搬速度Ｖ3の補正とに共通の比較値Ｃが流用される。
【0067】
制御装置５１は、測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ2と伝搬速度Ｖ3とを算定する（Ｓa24）。具体的には、制御装置５１は、振動子対３１-2と振動子対３１-3とを並列に駆動する１回の測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ2および伝搬速度Ｖ3を算定する。伝搬速度Ｖ3は、伝搬速度Ｖ2の補正処理Ａにおいて比較値Ｃとして利用される。
【0068】
制御装置５１は、伝搬速度Ｖ2について補正処理Ａを実行する（Ｓa25）。具体的には、制御装置５１は、比較値Ｃ（伝搬速度Ｖ3）から基準値Ｒを減算することで補正値Ｑを算定し（Ｑ＝Ｃ－Ｒ）、伝搬速度Ｖ2から補正値Ｑを減算することで補正後の伝搬速度Ｖ2（Ｖ2←Ｖ2－Ｑ）を算定する。
【0069】
制御装置５１は、測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ4と伝搬速度Ｖ3とを算定する（Ｓa26）。具体的には、制御装置５１は、振動子対３１-4と振動子対３１-3とを並列に駆動する１回の測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖ4および伝搬速度Ｖ3を算定する。伝搬速度Ｖ3は、伝搬速度Ｖ4の補正処理Ａにおいて比較値Ｃとして利用される。
【0070】
制御装置５１は、伝搬速度Ｖ4について補正処理Ａを実行する（Ｓa27）。具体的には、制御装置５１は、比較値Ｃ（伝搬速度Ｖ3）から基準値Ｒを減算することで補正値Ｑを算定し（Ｑ＝Ｃ－Ｒ）、伝搬速度Ｖ4から補正値Ｑを減算することで補正後の伝搬速度Ｖ4（Ｖ4←Ｖ4－Ｑ）を算定する。
【0071】
以上に説明した通り、第２実施形態の制御装置５１（第１演算部６１）は、測定処理Ｐと補正処理Ａとを含む第１演算処理Ｓaを実行する。具体的には、第２実施形態の制御装置５１（第１演算部６１）は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々について測定処理Ｐと補正処理Ａとを実行する。測定処理Ｐは、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4のうち補正対象の伝搬速度Ｖn（目標速度指標）と方向Ｄ3（基準方向）の伝搬速度Ｖ3である比較値Ｃとを、超音波センサ３０による表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する処理である。補正処理Ａは、比較値Ｃと基準値Ｒとの差分に応じた補正値Ｑを利用して伝搬速度Ｖnを補正する処理である。
【0072】
以上に説明した第１演算処理Ｓaを実行すると、制御装置５１（第２演算部６２）は、補正処理Ａによる補正後の４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を利用した第２演算処理Ｓbを実行する。すなわち、制御装置５１は、補正後の４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4に応じて試験体２０の応力状態（主応力方向Ωおよび主応力差Δ）を特定する。第２演算処理Ｓbの具体的な手順は第１実施形態と同様である。なお、第２実施形態における主応力方向Ωは、圧延方向Ｚに一致する既知の方向であるから、試験体２０の応力状態のうち特に主応力差Δが制御装置５１により算定される。
【0073】
第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第２実施形態においては、基準値Ｒと比較値Ｃとの差分に応じた補正値Ｑを利用して各伝搬速度Ｖnが補正される。したがって、試験体２０の温度の変化に起因した伝搬速度Ｖnの変化を補償して試験体２０の応力状態を高精度に特定できる。
【0074】
なお、試験体２０の温度の変化の影響を低減するための構成としては、例えば温度センサを利用する形態（以下「対比例」という）も想定される。例えば、試験体２０の温度と伝搬速度Ｖnの補正量との関係が事前に保存され、温度センサが測定した温度に対応する補正量により伝搬速度Ｖnが補正される。しかし、対比例においては、温度センサが必須であり、かつ、試験体２０の温度と補正量との関係を事前に確定および保存する必要がある。第２実施形態によれば、伝搬速度Ｖ3を基準値Ｒおよび比較値Ｃとして利用することで補正値Ｑが算定されるから、温度センサおよび温度と補正量との関係は不要である。したがって、対比例と比較して簡便な構成および処理により試験体２０の応力状態を高精度に特定できるという利点がある。
【0075】
第２実施形態においては特に、圧延方向Ｚに対して４５°の角度をなす方向Ｄ3の伝搬速度Ｖ3が、基準値Ｒおよび比較値Ｃとして利用される。前述の通り、圧延方向Ｚに対して４５°の方向における表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖ3は、試験体２０の応力状態に実質的に依存しないという傾向がある。したがって、第２実施形態によれば、試験体２０の応力の変化に起因した伝搬速度Ｖnの変化の影響が効果的に低減され、結果的に試験体２０の温度の変化に起因した伝搬速度Ｖnの変化を高精度に補償できる。すなわち、試験体２０の応力状態を高精度に特定できる。また、第２実施形態においては、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々について測定処理Ｐと補正処理Ａとが実行されるから、試験体２０の応力状態を高精度に特定できるという効果は格別に顕著である。
【0076】
なお、基準値Ｒまたは比較値Ｃとして利用される伝搬速度Ｖ3の方向は、圧延方向Ｚに対する４５°の方向に限定されない。例えば、圧延方向Ｚに対して１３５°の角度をなす方向Ｄ4の伝搬速度Ｖ4が、基準値Ｒおよび比較値Ｃとして利用されてもよい。
【0077】
Ｃ：第３実施形態
図９は、第３実施形態における応力解析処理のフローチャートである。図９に例示される通り、第３実施形態の応力解析処理においては、基準設定処理Ｓcと第１演算処理Ｓaと第２演算処理Ｓbとが、第２実施形態と同様に実行される。なお、第３実施形態における第１演算処理Ｓaは第２実施形態と同様である。すなわち、第１演算処理Ｓaにおいては各伝搬速度Ｖnについて測定処理Ｐと補正処理Ａとが実行される。ただし、第３実施形態における第１演算処理Ｓaは、第１実施形態と同様でもよい。
図９は、第３実施形態における応力解析処理のフローチャートである。図９に例示される通り、第３実施形態の応力解析処理においては、基準設定処理Ｓcと第１演算処理Ｓaと第２演算処理Ｓbとが、第２実施形態と同様に実行される。なお、第３実施形態における第１演算処理Ｓaは第２実施形態と同様である。すなわち、第１演算処理Ｓaにおいては各伝搬速度Ｖnについて測定処理Ｐと補正処理Ａとが実行される。ただし、第３実施形態における第１演算処理Ｓaは、第１実施形態と同様でもよい。
【0078】
第２演算処理Ｓbにおいて試験体２０の応力状態を特定すると（Ｓb11～Ｓb17）、制御装置５１は、第１演算処理Ｓaと第２演算処理Ｓbとを含む演算処理の回数（以下「処理回数」という）Ｋを計数する（Ｓd11）。具体的には、制御装置５１は、演算処理の実行毎に処理回数Ｋに１を加算する。
【0079】
制御装置５１は、更新後の処理回数Ｋが所定の閾値Ｔに到達したか否かを判定する（Ｓd12）。閾値Ｔは２以上の自然数であり、例えば利用者からの指示に応じて事前に設定される。
【0080】
処理回数Ｋが閾値Ｔに到達しない場合（Ｓd12：NO）、制御装置５１は、第１演算処理Ｓaに移行する。すなわち、処理回数Ｋが閾値Ｔに到達するまで、第１演算処理Ｓa（測定処理Ｐおよび補正処理Ａ）と第２演算処理Ｓbとを含む演算処理が、複数回にわたり反復される。相異なる複数の時点の各々における試験体２０の応力状態が周期的に特定される。したがって、相異なる時点に対応する応力状態（主応力方向Ωおよび主応力差Δ）の時系列が記憶装置５２に記憶され（Ｓb16）、応力状態の時系列が表示装置５３に表示される（Ｓb17）。複数回にわたる演算処理（第１演算処理Ｓa）の各々における補正処理Ａには、基準設定処理Ｓcにおいて記憶装置５２に記憶された基準値Ｒが共通に利用される。他方、処理回数Ｋが閾値Ｔに到達した場合（Ｓd12：YES）、制御装置５１は応力解析処理を終了する。
【0081】
第３実施形態においても第１実施形態および第２実施形態と同様の効果が実現される。第３実施形態においては特に、試験体２０の応力状態が反復的に特定されるから、応力状態の経時的な変化を特定できる。また、記憶装置５２に記憶された基準値Ｒが複数回にわたる補正処理Ａに共用されるから、複数回の演算処理にわたり試験体２０の応力状態を高精度に特定できる。
【0082】
Ｄ：第４実施形態
各伝搬速度Ｖ3は、第２実施形態の例示の通り試験体２０の温度に依存するほか、超音波センサ３０に関する機械的または電気的な特性の経時的な変化（以下「経時変化」という）にも依存する。超音波センサ３０の経時変化は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の全体に対して影響する。第４実施形態は、以上の課題を解決するための形態であり、超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化を補正する。
各伝搬速度Ｖ3は、第２実施形態の例示の通り試験体２０の温度に依存するほか、超音波センサ３０に関する機械的または電気的な特性の経時的な変化（以下「経時変化」という）にも依存する。超音波センサ３０の経時変化は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の全体に対して影響する。第４実施形態は、以上の課題を解決するための形態であり、超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化を補正する。
【0083】
図１０は、第４実施形態における応力解析処理のフローチャートである。第４実施形態の応力解析処理においては、第２実施形態と同様の基準設定処理Ｓcが実行される。また、第２実施形態と同様の手順で測定処理Ｐと補正処理Ａとが反復されることで、各伝搬速度Ｖnが補正される（Ｓa21～Ｓa27）。すなわち、試験体２０の温度の影響が補償される。
【0084】
第４実施形態の制御装置５１（第１演算部６１）は、第１演算処理Ｓaにおいて、超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化を補正する処理（Ｓa31－Ｓa36）を実行する。以上の処理による補正後の各伝搬速度Ｖnを利用して、第１実施形態と同様の第２演算処理Ｓbが実行される。また、第４実施形態においても第３実施形態と同様に、処理回数Ｋが閾値Ｔに到達するまで（Ｓd12：YES）、第１演算処理Ｓaと第２演算処理Ｓbとを含む演算処理が反復される。したがって、相異なる複数の時点の各々における試験体２０の応力状態が周期的に特定される。超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化を補正する処理（Ｓa31－Ｓa36）について以下に説明する。
【0085】
測定処理Ｐおよび補正処理Ａの反復により補正後の４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を算定すると（Ｓa21～Ｓa27）、制御装置５１は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の何れかが異常値に該当するか否かを判定する（Ｓa31）。例えば、伝搬速度Ｖnが、表面ＳＨ波の速度として想定される最大の数値範囲の外側の数値である場合、当該伝搬速度Ｖnは異常値と判定される。伝搬速度Ｖnが異常値に該当すると判定した場合（Ｓa31：YES）、制御装置５１は、測定異常を利用者に報知する（Ｓa32）。例えば、制御装置５１は、測定異常を表す画像を表示装置５３に表示する。制御装置５１は、各伝搬速度Ｖnを補正する処理（Ｓa33～Ｓa36）と第２演算処理Ｓbとを実行せずに処理をステップＳd11に移行する。
【0086】
他方、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の何れも異常値に該当しないと判定した場合（Ｓa31：NO）、制御装置５１は、今回の処理で算定された４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を記憶装置５２に記憶する（Ｓa33）。
【0087】
制御装置５１は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々について変化状態を特定する（Ｓa34）。各伝搬速度Ｖnの変化状態は、基準値Ｘnに対する現在の伝搬速度Ｖnの変化方向および変化量である。具体的には、制御装置５１は、伝搬速度Ｖnと基準値Ｘnとの差分(Ｖn－Ｘn)を変化状態として算定する。差分(Ｖn－Ｘn)の符号が変化方向に相当し、差分(Ｖn－Ｘn)の絶対値|Ｖn－Ｘn|が変化量に相当する。
【0088】
基準値Ｘnは、過去の演算処理における伝搬速度Ｖnの算定の結果に応じた数値である。相異なる伝搬速度Ｖnに対応する４個の基準値Ｘ1～Ｘ4が算定される。制御装置５１は、記憶装置５２に記憶された過去の伝搬速度Ｖnの時系列から基準値Ｘnを算定する。例えば、所定の期間内における伝搬速度Ｖnの移動平均が基準値Ｘnとして算定される。また、過去の伝搬速度Ｖnの時系列から推定される現在の伝搬速度Ｖnの予測値が基準値Ｘnとして算定されてもよい。また、応力解析処理を開始した直後に算定された伝搬速度Ｖnが基準値Ｘnとして利用されてもよい。基準値Ｘnは「第２基準値」の一例である。
【0089】
制御装置５１は、超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化が発生しているか否かを、各伝搬速度Ｖnの変化状態に応じて判定する（Ｓa35）。試験体２０の応力状態の変化は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4のうち一部の伝搬速度Ｖnのみに影響するのに対し、超音波センサ３０の経時変化は、前述の通り４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の全体に対して同様に影響する。以上の傾向を考慮して、制御装置５１は、基準値Ｘnに対する伝搬速度Ｖnの変化が、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4について同様に発生しているか否かを判定する。具体的には、基準値Ｘnに対する伝搬速度Ｖnの変化量|Ｖn－Ｘn|が所定の閾値を上回り、かつ、基準値Ｘnに対する伝搬速度Ｖnの変化方向が共通する変化が、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4について発生しているか否かが判定される。
【0090】
以上の判定の結果が肯定である場合（Ｓa35：YES）、すなわち、超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化が発生している場合、制御装置５１は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々を補正する（Ｓa36）。具体的には、制御装置５１は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々を、基準値Ｘnに対する当該伝搬速度Ｖnの変化状態に応じて補正する。以上の説明から理解される通り、第４実施形態の制御装置５１は、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々について、基準値Ｘnに対する変化状態を特定し、伝搬速度Ｖnを変化状態に応じて補正する。
【0091】
例えば、制御装置５１は、伝搬速度Ｖnから差分(Ｖn－Ｘn)を減算することで補正後の伝搬速度Ｖnを算定する。伝搬速度Ｖnが基準値Ｘnを上回る場合には、超音波センサ３０の経時変化に起因して伝搬速度Ｖnが本来の数値よりも大きい数値になっていると評価できる。伝搬速度Ｖnが基準値Ｘnを上回る場合には差分(Ｖn－Ｘn)が正数となるから、差分(Ｖn－Ｘn)の減算により算定される伝搬速度Ｖnは補正前の数値よりも小さい数値となる。すなわち、超音波センサ３０の経時変化に起因した伝搬速度Ｖnの増加分が補償される。
【0092】
他方、伝搬速度Ｖnが基準値Ｘnを下回る場合には、超音波センサ３０の経時変化に起因して伝搬速度Ｖnが本来の数値よりも小さい数値になっていると評価できる。伝搬速度Ｖnが基準値Ｘnを下回る場合には差分(Ｖn－Ｘn)が負数となるから、差分(Ｖn－Ｘn)の減算により算定される伝搬速度Ｖnは補正前の数値よりも大きい数値となる。すなわち、超音波センサ３０の経時変化に起因した伝搬速度Ｖnの減少分が補償される。
【0093】
制御装置５１（第２演算部６２）は、以上の手順による補正後の各伝搬速度Ｖnを利用して、第２演算処理Ｓbを実行する。第２演算処理Ｓbの具体的な手順は、第１実施形態と同様である。
【0094】
他方、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4のうち１以上の伝搬速度Ｖnについて基準値Ｘnに対する変化量が閾値を下回る場合、または、基準値Ｘnに対する変化方向が一部の伝搬速度Ｖnと他の伝搬速度Ｖnとで相違する場合には、ステップＳa35の判定の結果は否定となる（Ｓa35：NO）。すなわち、超音波センサ３０の経時変化に起因した各伝搬速度Ｖnの変化は発生していないと判定される。したがって、制御装置５１は、基準値Ｘnに対する変化状態に応じた各伝搬速度Ｖnの補正（Ｓa36）を実行しない。すなわち、制御装置５１は、試験体２０の温度に応じた補正（Ｓa21－Ｓa27）後の各伝搬速度Ｖnを利用して、第２演算処理Ｓbを実行する。
【0095】
第４実施形態においても第１実施形態から第３実施形態と同様の効果が実現される。また、第４実施形態においては、過去の演算処理により伝搬速度Ｖnを算定した結果に応じた基準値Ｘnに対する現在の伝搬速度Ｖnの変化状態が特定され、各伝搬速度Ｖnが変化状態に応じて補正される。したがって、超音波センサ３０の経時変化に起因した応力状態の誤差を低減できる。
【0096】
第４実施形態においては特に、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の全部について同様の変化状態（変化量および変化方向）が観測された場合に各伝搬速度Ｖnが補正される。すなわち、試験体２０の応力状態の変化に起因して４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の一部が変化した場合には、基準値Ｘnに対する変化状態に応じた伝搬速度Ｖnの補正は実行されない。したがって、超音波センサ３０の経時的な特性変化が効果的に補償され、結果的に試験体２０の応力状態を高精度に特定できる。
【0097】
Ｅ：変形例
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
【0098】
（１）第２実施形態においては、振動子対３１-nと振動子対３１-3とを並列に駆動する１回の測定処理Ｐにより伝搬速度Ｖnおよび比較値Ｃ（伝搬速度Ｖ3）を算定したが、伝搬速度Ｖnとともに比較値Ｃを算定する方法は、以上の例示に限定されない。例えば、試験体２０の温度が実質的に変化しない程度の短い間隔で、伝搬速度Ｖnの測定処理Ｐと比較値Ｃ（伝搬速度Ｖ3）の測定処理Ｐとが順次に実行されてもよい。
【0099】
（２）第２実施形態においては、伝搬速度Ｖnの算定毎に比較値Ｃを算定する形態を例示したが、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4に対する補正処理Ａに共通の比較値Ｃが適用されてもよい。例えば、図８における伝搬速度Ｖ2の補正処理Ａ（Ｓa25）および伝搬速度Ｖ4の補正処理Ａ（Ｓa27）に、ステップＳa21で算定された比較値Ｃ（伝搬速度Ｖ3）が適用されてもよい。したがって、ステップＳa24およびステップＳa26においては比較値Ｃの算定が省略されてよい。
【0100】
（３）第２実施形態において、補正値Ｑを算定する方法および補正値Ｑを利用して伝搬速度Ｖnを補正する方法は、前述の例示に限定されない。例えば、第２実施形態においては、比較値Ｃから基準値Ｒを減算することで補正値Ｑを算定したが、基準値Ｒから比較値Ｃを減算することで補正値Ｑ（Ｑ＝Ｒ－Ｃ）を算定してもよい。基準値Ｒから比較値Ｃを減算する形態においては、伝搬速度Ｖnに補正値Ｑを加算することで補正後の伝搬速度Ｖnが算定される。
【0101】
例えば、試験体２０の温度が基準温度を上回る範囲で上昇するほど、比較値Ｃは基準値Ｒを下回る範囲で減少するから、補正値Ｑ（Ｑ＝Ｒ－Ｃ）は正数の範囲内で増加する。したがって、補正値Ｑの加算による補正後の伝搬速度Ｖnは、試験体２０の温度が上昇するほど補正前と比較して大きい数値となる。すなわち、試験体２０の温度の上昇に起因した伝搬速度Ｖnの減少が補償される。他方、試験体２０の温度が基準温度を下回る範囲で低下するほど、比較値Ｃは基準値Ｒを上回る範囲で増加するから、補正値Ｑ（Ｑ＝Ｒ－Ｃ）は負数の範囲内で減少する。したがって、補正値Ｑの加算による補正後の伝搬速度Ｖnは、試験体２０の温度が上昇するほど補正前と比較して小さい数値となる。すなわち、試験体２０の温度の低下に起因した伝搬速度Ｖnの増加が補償される。以上の通り、第２実施形態と同様に、試験体２０の温度に起因した伝搬速度Ｖnの変化が低減される。
【0102】
なお、例えば比較値Ｃおよび基準値Ｒの差分と補正値Ｑとの関係が登録されたデータテーブルが補正値Ｑの設定に利用されてもよい。制御装置５１は、比較値Ｃと基準値Ｒとの差分に対応する補正値Ｑをデータテーブルから検索し、当該補正値Ｑを利用して伝搬速度Ｖnを補正する。また、例えば比較値Ｃおよび基準値Ｒの差分と補正値Ｑとの関係を表現した演算式が補正値Ｑの設定に利用されてもよい。制御装置５１は、比較値Ｃと基準値Ｒとの差分を演算式に適用することで補正値Ｑを算定する。
【0103】
（４）第４実施形態において、各伝搬速度Ｖnを補正する方法は以上の例示に限定されない。例えば、第４実施形態においては、伝搬速度Ｖnから基準値Ｘnを減算した数値(Ｖn－Ｘn)を変化状態として算定したが、基準値Ｘnから伝搬速度Ｖnを減算した数値(Ｘn－Ｖn)を変化状態として算定してもよい。基準値Ｘnから伝搬速度Ｖnを減算する形態においては、例えば伝搬速度Ｖnに差分(Ｘn－Ｖn)を加算することで補正後の伝搬速度Ｖnが算定される。
【0104】
例えば基準値Ｘnおよび伝搬速度Ｖnの差分と補正値との関係が登録されたデータテーブルが利用されてもよい。制御装置５１は、基準値Ｘnと伝搬速度Ｖnとの差分に対応する補正値をデータテーブルから検索し、当該補正値を利用して伝搬速度Ｖnを補正する。また、例えば基準値Ｘnおよび伝搬速度Ｖnの差分と補正値との関係を表現した演算式が補正値の設定に利用されてもよい。制御装置５１は、基準値Ｘnと伝搬速度Ｖnとの差分を演算式に適用することで補正値を算定する。
【0105】
（５）第３実施形態においては、処理回数Ｋが閾値Ｔに到達することを条件として応力解析処理を終了したが、応力解析処理の終了の条件は、以上の例示に限定されない。例えば、応力解析処理の終了が利用者から指示された場合に、制御装置５１が応力解析処理を終了してもよい。また、応力解析処理の開始から所定の時間が経過した場合に、制御装置５１が応力解析処理を終了してもよい。
【0106】
（６）第４実施形態においては、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4の各々を個別の差分(Ｖn－Ｘn)に応じて補正した。超音波センサ３０の経時変化が各伝搬速度Ｖnに同様に影響するという傾向を前提とすると、４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を共通の数値に応じて補正してもよい。例えば、相異なる伝搬速度Ｖnについて算定された４個の差分(Ｖn－Ｘn)の代表値（例えば平均値）を、各伝搬速度Ｖnの補正に共通に利用してもよい。
【0107】
（７）第４実施形態においては、試験体２０の温度に応じた各伝搬速度Ｖnの補正（補正処理Ａ）と、超音波センサ３０の経時変化に対する各伝搬速度Ｖnの補正との双方が実行される形態を例示したが、試験体２０の温度に応じた各伝搬速度Ｖnの補正は、第４実施形態において省略されてもよい。すなわち、第４実施形態において、第１実施形態と同様の第１演算処理Ｓa（Ｓa11～Ｓa14）により、補正前の各伝搬速度Ｖnが算定されてもよい。
【0108】
（８）前述の各形態においては、相異なる方向Ｄnに沿う４個の振動子対３１-1～３１-4を具備する超音波センサ３０を例示したが、超音波センサ３０の構成は以上の例示に限定されない。例えば、図１１に例示される通り、１個の振動子対３１が回転可能に支持された超音波センサ３０が利用されてもよい。図１１の振動子対３１は、４個の方向Ｄ1～Ｄ4の何れかに回転可能である。制御装置５１（第１演算部６１）は、振動子対３１が方向Ｄnに沿う状態で検出された検出信号Ｙの解析により伝搬速度Ｖnを算定する。
【0109】
また、前述の各形態においては、４個の振動子対３１-1～３１-4の中心が共通する形態を例示したが、図１２に例示される通り、４個の振動子対３１-1～３１-4の各々は相異なる位置に並設されてもよい。図１２の構成によれば、各振動子対３１-nにより送信および受信される表面ＳＨ波の経路が重複しないから、各振動子対３１-nにおける表面ＳＨ波の干渉が抑制される。したがって、４個の振動子対３１-1～３１-4を並列に駆動することが可能である。他方、第１実施形態のように４個の振動子対３１-1～３１-4の中心が共通する形態によれば、図１２の構成と比較して超音波センサ３０の小型化が容易であるという利点がある。
【0110】
なお、前述の各形態においては、送受信子３５および送受信子３６が表面ＳＨ波の送信および受信に兼用される形態を例示したが、送受信子３５および送受信子３６の一方が表面ＳＨ波の送信に専用され、送受信子３５および送受信子３６の他方が表面ＳＨ波の受信に専用されてもよい。表面ＳＨ波の送信／受信が固定された形態において、切替装置４３は省略されてもよい。
【0111】
（９）前述の各形態においては、試験体２０の応力状態として主応力方向Ωおよび主応力差Δを算定したが、試験体２０の応力状態は以上の例示に限定されない。例えば、制御装置５１は、主応力方向Ωおよび主応力差Δの一方のみを試験体２０の応力状態として算定してもよい。また、主応力方向Ωまたは主応力差Δに依存する各種の状態値が、情報処理装置５０により特定されてもよい。
【0112】
（１０）前述の各形態においては、第１演算部６１が表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖnを算定したが、試験体２０の応力状態を特定するために利用される指標は、伝搬速度Ｖnに限定されない。例えば、制御装置５１（第１演算部６１）は、各振動子対３１-nの送受信子３５から送受信子３６まで表面ＳＨ波が伝搬する伝搬時間を算定してもよい。例えば、前述の各形態における伝搬速度Ｖnは、伝搬時間の逆数に置換されてもよい。
【0113】
以上の説明から理解される通り、第１演算部６１は、表面ＳＨ波が試験体２０を伝搬する速度に関する速度指標を算定する要素として包括的に表現される。速度指標は、表面ＳＨ波の伝搬速度Ｖnに関する任意の指標である。すなわち、前述の各形態に例示した伝搬速度Ｖnのほか、伝搬時間または伝搬時間の逆数等、伝搬速度Ｖnに連動する任意の指標が、「速度指標」の概念に包含される。
【0114】
（１１）前述の各形態においては、応力解析処理により特定された試験体２０の応力状態を表示装置５３に表示する形態を例示したが、応力状態に応じた出力を実行する方法は以上の例示に限定されない。例えば、応力解析処理により特定された応力状態について正常／異常を判定し、異常と判定された場合に警報を出力する形態も想定される。すなわち、応力状態自体の出力は本開示において必須ではない。
【0115】
（１２）前述の各形態に係る情報処理装置５０の機能は、前述の通り、制御装置５１を構成する単数または複数のプロセッサと、記憶装置５２に記憶されたプログラムとの協働により実現される。以上に例示したプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体も包含される。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号（transitory, propagating signal）を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体も除外されない。また、配信装置が通信網を介してプログラムを配信する構成では、当該配信装置においてプログラムを記憶する記録媒体が、前述の非一過性の記録媒体に相当する。
【0116】
Ｅ：付記
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。
【0117】
本開示のひとつの態様（態様１）に係る応力解析システムは、試験体に対する表面ＳＨ波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサと、前記表面ＳＨ波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部と、前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第２演算部とを具備し、前記複数の速度指標は、前記試験体の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第１速度指標と、前記第１方向に直交する第２方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第２速度指標と、前記第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第３速度指標と、前記第３方向に直交する第４方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第４速度指標とを含む。
【0118】
以上の態様においては、試験体の既知の圧延方向を基準とした相異なる方向について複数の速度指標が算定され、複数の速度指標を利用して試験体の応力状態が特定される。したがって、試験体に対する超音波の角度を変化させながら主応力方向を探索する手順を必要とせずに、試験体の応力状態を短時間で特定できる。試験体の応力状態は、例えば、圧延方向に対する主応力方向および主応力差である。
【0119】
第１方向は、例えば圧延方向に平行な方向である。圧延方向に平行な方向は、圧延方向に厳密に平行な方向のほか、圧延方向に対して実質的に平行な方向も包含する。圧延方向に対して実質的に平行な方向とは、本開示の効果が実現される範囲内で圧延方向に対して傾斜する方向である。例えば圧延方向に対して製造誤差の範囲内で傾斜する方向は、圧延方向に沿う方向と解釈できる。例えば圧延方向に対して±１０°（より好適には±５°）の範囲内の方向は、圧延方向に対して実質的に平行な方向と解釈される。
【0120】
第２方向は、第１方向に直交する方向である。第１方向に直交する方向は、第１方向に対して厳密に直交する方向のほか、第１方向に対して実質的に直交する方向も包含する。第１方向に対して実質的に直交する方向とは、本開示の効果が実現される範囲内で第１方向に対して傾斜する方向である。例えば第１方向に対して９０°±１０°（より好適には±５°）の範囲内の方向は、第１方向に対して実質的に直交する方向と解釈される。第３方向と第４方向との直交についても同様に解釈できる。
【0121】
第３方向は、第１方向に対して所定の角度で傾斜する方向である。第１方向に対して所定の角度で傾斜する方向は、第１方向に対して厳密に所定の角度をなす方向のほか、第１方向に対して実質的に所定の角度をなす方向も包含する。例えば第１方向に対して所定の角度±１０°（より好適には±５°）の範囲内の方向は、第１方向に対して所定の角度で傾斜する方向と解釈される。
【0122】
態様１の具体例（態様２）において、前記第１方向は、前記圧延方向に平行な方向であり、前記第３方向は、前記圧延方向に対して４５°の角度をなす方向である。以上の態様によれば、表面ＳＨ波の伝搬速度と応力状態（主応力方向および主応力差）との相関を表す関係式が簡略化される。したがって、複数の速度指標を利用した演算により試験体の応力状態を簡便かつ高精度に特定できる。
【0123】
態様１または態様２の具体例（態様３）において、前記第２演算部は、前記第１速度指標と前記第２速度指標との差分と、前記第３速度指標と前記第４速度指標との差分とに応じて、前記試験体の応力状態を特定する。
【0124】
態様１から態様３の何れかの具体例（態様４）において、所定の基準方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の速度に関する第１基準値を記憶する記憶部をさらに具備し、前記第１演算部は、前記複数の速度指標のうちの目標速度指標と、前記基準方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の速度に関する比較値とを、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する測定処理と、前記比較値と前記第１基準値との差分に応じた補正値を利用して前記目標速度指標を補正する補正処理とを実行し、前記第２演算部は、前記補正処理後の前記目標速度指標を含む前記複数の速度指標に応じて前記試験体の応力状態を特定する。以上の態様においては、比較値と第１基準値との差分に応じた補正値を利用して目標速度指標が補正される。したがって、試験体における温度と速度指標との関係を事前に用意することなく、試験体の温度の変化に起因した速度指標の変化を補償して試験体の応力状態を高精度に特定できる。
【0125】
態様４の具体例（態様５）において、前記基準方向は、前記圧延方向に対して４５°の角度をなす方向である。主応力方向に対して４５°の方向における表面ＳＨ波の伝搬速度は、試験体の応力状態に実質的に依存しない（試験体の温度に依存する）、という傾向がある。いま、主応力方向が圧延方向に一致する場合を想定すると、圧延方向に対して４５°の方向における表面ＳＨ波の伝搬速度は、試験体の応力状態に実質的に依存しない。したがって、圧延方向に対して４５°の方向を基準方向とする形態によれば、試験体の応力状態の変化に起因した伝搬速度の変化の影響が効果的に低減され、結果的に試験体の温度の変化に起因した速度指標の変化を高精度に補償できる。すなわち、試験体の応力状態を高精度に特定できる。
【0126】
態様４または態様５の具体例（態様６）において、前記第１演算部は、前記複数の速度指標の各々について前記補正処理を実行する。以上の態様によれば、複数の速度指標の各々について測定処理と補正処理とが実行されるから、試験体の応力状態を高精度に特定できるという効果は格別に顕著である
【0127】
態様４から態様６の何れかの具体例（態様７）において、前記第１演算部による前記測定処理および前記補正処理と、前記第２演算部による前記応力状態の特定とを含む演算処理が複数回にわたり反復される。以上の態様においては、試験体の応力状態が反復的に特定される。したがって、応力状態の経時的な変化を特定できる。
【0128】
態様７の具体例（態様８）において、前記複数回にわたる演算処理の各々における前記補正処理には、前記記憶部に記憶された前記第１基準値が共通に適用される。以上の態様においては、記憶部に記憶された第１基準値が複数回にわたる補正処理に共用されるから、複数回の演算処理にわたり試験体の応力状態を高精度に特定できる。
【0129】
態様１から態様８の何れかの具体例（態様９）において、前記第１演算部による前記複数の速度指標の算定と、前記第２演算部による前記応力状態の特定とを含む演算処理が複数回にわたり反復され、前記第１演算部は、前記複数の速度指標の各々について、過去の前記演算処理における当該速度指標の算定の結果に応じた第２基準値に対する変化状態を特定し、当該速度指標を前記変化状態に応じて補正する。以上の態様においては、過去の演算処理による算定結果に応じた第２基準値に対する速度指標の変化状態（変化方向および変化量）が特定され、各速度指標が変化状態に応じて補正される。したがって、超音波センサの経時的な特性変化に起因した応力状態の誤差を低減できる。
【0130】
態様９の具体例（態様１０）において、前記変化状態は、変化方向と変化量とを含み、前記第１演算部は、前記変化量が閾値を上回り、かつ、前記変化方向が共通する変化が、前記複数の速度指標について発生しているか否かを判定し、前記判定の結果が肯定である場合に、前記複数の速度指標の各々を、当該速度指標の変化状態に応じて補正する。以上の態様においては、複数の速度指標の全部の変化量が閾値を上回る場合に各速度指標が補正される。すなわち、試験体の応力状態の変化に起因して複数の速度指標の一部が変化した場合には、第２基準値に対する変化状態に応じた速度指標の補正は実行されない。したがって、超音波センサの経時的な特性変化が効果的に補償され、結果的に試験体の応力状態を高精度に特定できる。
【0131】
本開示のひとつの態様に係る応力解析方法は、試験体に対する表面ＳＨ波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサを利用して前記試験体の応力状態を特定する方法であって、前記表面ＳＨ波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算処理と、前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第２演算処理とを含み、前記複数の速度指標は、前記試験体の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第１速度指標と、前記第１方向に直交する第２方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第２速度指標と、前記第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第３速度指標と、前記第３方向に直交する第４方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第４速度指標とを含む。
【0132】
本開示のひとつの態様に係るプログラムは、試験体に対する表面ＳＨ波の送信と前記試験体を伝搬した前記表面ＳＨ波の受信とを実行する超音波センサを利用して前記試験体の応力状態を特定するプログラムであって、前記表面ＳＨ波が前記試験体を伝搬する速度に関する複数の速度指標を、前記超音波センサによる前記表面ＳＨ波の受信の結果に応じて算定する第１演算部、および、前記試験体の応力状態を前記複数の速度指標に応じて特定する第２演算部、としてコンピュータシステムを機能させ、前記複数の速度指標は、前記試験体の圧延方向に沿う第１方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第１速度指標と、前記第１方向に直交する第２方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第２速度指標と、前記第１方向に対して所定の角度で傾斜する第３方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第３速度指標と、前記第３方向に直交する第４方向に伝搬する前記表面ＳＨ波の第４速度指標とを含む。
【符号の説明】
【0133】
１００…応力解析システム、２０…試験体、２１…表面、３０…超音波センサ、３１-n（３１-1～３１-4）…振動子対、３２…支持部材、３３…接触媒質、３５，３６…送受信子、４１…駆動装置、４２…検出装置、４３…切替装置、５０…情報処理装置、５１…制御装置、５２…記憶装置、５３…表示装置、６１…第１演算部、６２…第２演算部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2023-08-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0042】
数式(1a)と数式(1b)とから、主応力方向Ωを算定するための以下の数式(2)が導出される。第２演算部６２は、第１演算部６１が算定した４個の伝搬速度Ｖ1～Ｖ4を数式(2)に適用することで主応力方向Ωを算定する。また、第２演算部６２は、主応力方向Ωを数式(1a)または数式(1b)に適用することで主応力差Δを算定する。
【数5】