(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-30
(45)【発行日】2022-10-11
(54)【発明の名称】硬化された複合部品の残留ひずみを測定する方法
(51)【国際特許分類】
G01B 11/16 20060101AFI20221003BHJP
【ＦＩ】
G01B11/16 H
【請求項の数】
20
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018000086
(22)【出願日】2018-01-04
(65)【公開番号】P2018185285
(43)【公開日】2018-11-22
【審査請求日】2020-12-09
(31)【優先権主張番号】15/496,264
(32)【優先日】2017-04-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(74)【代理人】
【識別番号】100163522
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 晋平
(74)【代理人】
【識別番号】100154922
【弁理士】
【氏名又は名称】崔 允辰
(72)【発明者】
【氏名】ハオゾン・グ
(72)【発明者】
【氏名】イン・シャン
(72)【発明者】
【氏名】チ・ホ・エリック・チュン
(72)【発明者】
【氏名】アーロン・エヌ・リン
(72)【発明者】
【氏名】ジェフリー・オルバーグ
(72)【発明者】
【氏名】ケヴィン・イー・マクラリー
【審査官】信田 昌男
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－０８７８８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０５６７９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０００－５０１１７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１７２１９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５０８１９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０９４０４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０３２５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２１９２６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３２０１７６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０ １０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
硬化された複合部品内の残留ひずみを測定する方法であって、硬化された複合部品の面に位置付けられた少なくとも２つの離間した粒子の第１の画像を得るステップであって、前記面は第１の面を横切るように位置付けられ、前記硬化された複合部品が、繊維を含む第１のプライと、繊維を含む第２のプライとを含み、
第１のプライと第２のプライとが、互いに重なり合う関係で位置付けられ、前記第１の面は、第１のプライの面のうち、第２のプライと接する面とは反対側の面であり、
第１のプライの繊維の少なくとも一部が、第２のプライの繊維の少なくとも一部と角度を有する関係で位置付けられ、
硬化された複合部品の面に位置付けられた少なくとも２つの離間した粒子が、第２のプライに配置される、ステップと、
第１のプライの少なくとも一部分を除去するステップと、
硬化された複合部品から第１のプライの少なくとも一部分が除去された後、少なくとも２つの離間した粒子の第２の画像を得るステップと、
を含み、
残留ひずみが、前記第１の画像における少なくとも２つの離間した粒子の位置の差と前記第２の画像における少なくとも２つの離間した粒子の位置の差とから測定される、方法。
【請求項2】
第１の画像を得る前に、硬化された複合部品を調製するステップをさらに含み、前記調製するステップが、第１のプライおよび第２のプライの端部を含む硬化された複合部品の面を塗料でコーティングするステップと、
塗料上に複数の粒子を分配するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
塗料上に複数の粒子を分配するステップが、塗料と視覚的コントラストを有する複数の粒子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
塗料上に複数の粒子を分配するステップが、塗料上に粒子を噴霧するステップを含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項5】
複数の粒子を分配するステップが、トナーを含む複数の粒子を含む、請求項２から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項6】
複数の粒子を分配するステップが、塗料の斑点を含む複数の粒子を含む、請求項２から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項7】
硬化された複合部品を調製するステップが、塗料および粒子上にクリアコートを塗布するステップをさらに含む、請求項２から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項8】
第１のプライの繊維が、第１の方向に延び、第２のプライの繊維が、複数の方向に延びる複数のチョップド繊維を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項9】
第１の画像を得るステップが、第１の画像を立体的に得るステップを含む、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項10】
第１のプライの少なくとも一部分を除去するステップが、硬化された複合部品の前記第１の面の長辺の方向に沿って第１のプライの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項11】
第１のプライの少なくとも一部分を除去するステップが、硬化された複合部品の前記第１の面の短辺の方向に沿って第１のプライの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
第１のプライの少なくとも一部を除去するステップが、第１のプライを研磨するステップを含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項13】
第２の画像を得るステップは、第２の画像を立体的に得るステップを含み、硬化された複合部品の残留ひずみを決定するステップをさらに含む、請求項１から１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項14】
第１の画像を得るステップが、硬化された複合部品が、第２のプライが第１のプライと第３のプライとの間に位置付けられるように、第２のプライと重なり合う関係を有する第３のプライを含むことと、
第３のプライが、繊維を含み、第３のプライの繊維の少なくとも一部が、第２のプライの繊維の少なくとも一部と角度を有する関係で位置付けられることと、を含み、
第１のプライの少なくとも一部を除去するステップが、少なくとも第１のプライの除去された部分が少なくとも２つの粒子と整列することを含み、
第１のプライの少なくとも一部を除去するステップが、少なくとも２つの粒子と整列する第３のプライの少なくとも一部を除去するステップをさらに含み、
少なくとも２つの離間した粒子の第２の画像を得るステップが、第１のプライの少なくとも一部の除去の後、および第３のプライの少なくとも一部の除去の後、実施される、請求項１から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項15】
第１のプライおよび第３のプライの繊維が、第１の方向に延び、第２のプライの繊維が、複数の方向に延びるチョップド繊維である、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
第１のプライの少なくとも一部を除去するステップが、硬化された複合部品内に第１の凹部を形成し、第１のプライの少なくとも一部を除去するステップが、硬化された複合部品内に第２の凹部を形成する、第３のプライの少なくとも一部を除去するステップをさらに含み、
第１のプライの少なくとも一部および第３のプライの少なくとも一部を除去するステップが、第１のプライを研磨するステップおよび第３のプライを研磨するステップを含み、
第１の凹部および第２の凹部の各々が、硬化された複合部品の幅を横切って延び、複合部品の面の長さの一部に沿って延びる、
請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項17】
除去するステップが、第１の凹部および第２の凹部が硬化された複合部品に対して対称に位置付けられることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
第１の画像を得るステップが、第１の画像を立体的に得るステップを含み、第２の画像を得るステップが、第２の画像を立体的に得るステップを含み、
硬化された複合部品内で残留ひずみを決定するステップをさらに含む、
請求項１４から１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項19】
カメラによる画像化を使用して、硬化された複合部品内の残留ひずみを画像から測定するシステムであって、前記硬化された複合部品に含まれる、繊維を含む第１のプライと繊維を含む第２のプライであって、
第１のプライと第２のプライとは重なり合う関係で位置付けられ、
第１のプライの繊維の少なくとも一部は、第２のプライの繊維の少なくとも一部と角度を有する関係にあり、
少なくとも２つの離間した粒子は、硬化された複合部品の面上に位置付けられ、第２のプライに配置される、繊維を含む第１のプライと繊維を含む第２のプライと、
２つの離間したカメラを含むカメラアセンブリであって、
それぞれのカメラが、少なくとも２つの離間した粒子と光学的に整列している、カメラアセンブリと、
を含み、
少なくとも２つの離間した粒子が位置付けられる前記面は、第１のプライの面のうち、第２のプライと接する面とは反対側の面である第１の面を横切るように位置付けられている、システム。
【請求項20】
第１のプライの少なくとも一部を除去するための第１のプライに関連する研磨工具をさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複合部品内の残留ひずみを測定すること、より詳細には、硬化工程において高温状態に曝された複合部品から生じる複合部品の残留ひずみを測定することに関する。
【背景技術】
【0002】
残留ひずみは、硬化工程中に複合部品が受ける温度の上昇および化学反応で複合部品内部に発生する。硬化された複合部品内部に保持された残留ひずみは、複合材料のクラック発生を容易にし、複合部品の疲労性能に影響を与える。複合部品内部の様々な位置に保持される残留ひずみの量を理解することは、クラック現象を低減し、複合部品の疲労性能を改善する機会を設計者および／または製造者に提供する有益な情報を与える。
【0003】
既存の方法は、繊維を含む複合材料ではない、等方性プラスチック材料における残留ひずみを測定するために使用される。複合部品における熱ひずみは、複合部品の温度を硬化温度に上げることによるひずみの変化を測定することによって決定されている。しかしながら、この方法論は残留ひずみを測定するのではなく、硬化温度までに複合部品に与えられるひずみのみを測定する。
【0004】
等方性材料の残留ひずみを測定するために用いられる方法としては、部品に穴あけ加工を施し、部品の表面で残留ひずみを測定するひずみゲージを設置することを含む方法がある。穴あけ加工の使用により材料除去の幾何学的形状が制限され、結果的に、その適用が低勾配ひずみ場に制限される。複雑で高勾配のひずみ場が対象である場合、除去工程には、円形の穴よりもはるかに複雑な幾何学的形状が必要となる。ひずみゲージの使用により、ひずみ測定の空間解像度もまた制限される。分解能が、ゲージのサイズによって制限され、配線による測定される部品に関連する空間の占有によってさらに制限されるためである。さらに、既存の方法は、使用可能であるが、ひずみ分布のフルフィールドを測定するためには使用することができない有限量のひずみゲージに起因して、部品に関して限られた位置しか測定することができない。
【0005】
硬化工程から複合部品内部に保持された硬化された複合部品内部の残留ひずみを測定し、複合部品の表面においてフルフィールド、高勾配および多軸ひずみ測定を行うことができることが必要である。さらに、ひずみゲージの設置または配置によって課される幾何学的制約を排除する必要がある。さらに、任意のターゲット形状における、および対象とする任意のひずみ勾配場の周りのひずみの測定を容易に可能にする方法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一例として、硬化された複合部品の面に位置付けられた少なくとも２つの離間した粒子の第１の画像を得るステップであって、この面が第１の面側を横切るように位置付けられているステップを含む、硬化された複合部品の残留ひずみを測定する方法が挙げられる。硬化された複合部品は、繊維を含む第１のプライと、繊維を含む第２のプライとを含む。第１のプライおよび第２のプライは互いに重なり合った関係で配置される。第１のプライの少なくとも一部の繊維は、第２のプライの少なくとも一部の繊維と角度を有する関係で配置される。硬化された複合部品の面に配置された少なくとも２つの粒子は、第２のプライと関連している。この方法はさらに、第１のプライの少なくとも一部を除去するステップと、第１のプライの少なくとも一部が硬化された複合部品から除去された後に、少なくとも２つの離間した粒子の第２の画像を得るステップとを含む。
【0007】
硬化された複合部品の残留ひずみを測定するシステムの一例には、第１のプライが繊維を含み、第２のプライが繊維を含み、第１のプライと第２のプライとが重なり合う関係に配置され、第１のプライの少なくとも一部の繊維は、第２のプライの少なくとも一部の繊維と角度を有する関係で配置されるものが含まれる。少なくとも２つの離間した粒子が、第２のプライと関連する面に位置付けられる。システムは、２つの離間したカメラを含むカメラアセンブリをさらに含み、各カメラは、少なくとも２つの離間した粒子と光学的に位置合わせされている。
【0008】
議論された特徴、機能、および利点は、様々な実施形態において独立して実現され得るか、またはさらなる詳細が以下の説明および図面を参照して理解され得るさらに他の実施形態において組み合わされ得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】硬化された複合部品の残留ひずみを測定する方法のフローチャートを含む。
【図2】硬化された複合部品の残留ひずみを測定するために使用される複合部品およびカメラの第１の実施例の斜視部分破断図である。
【図4】硬化された複合部品の残留ひずみを測定するために使用される複合部品およびカメラの第２の実施例の斜視部分破断図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
硬化された複合部品の残留ひずみの測定は、複合部品に関して設計者および製造者に有益な情報を提供する。複合部品内部の残留ひずみは、クラックの発生を容易にし、使用中の複合部品の疲労性能に影響を及ぼし得る。上述したように、ひずみゲージおよび穴あけ加工による弊害および制限を課さずに、複合部品内部の対象となるひずみ勾配場内の硬化された構成部品に保持された残留ひずみを測定する方法を提供する必要がある。本明細書に記載される方法およびシステムは、複合部品に関してひずみゲージおよび穴あけ加工を使用することによって生じる弊害および制限を課すことなく所望のひずみ場情報を得ることを提供する。
【0011】
本明細書に記載される方法およびシステムは、硬化された複合部品の残留ひずみを解放し、デジタルカメラによる画像化を使用して対象領域内の残留ひずみを直接測定することを可能にする。当然のことながら、本方法および本システムの使用は、フルフィールドひずみ分布の測定結果、高分解能での測定結果、対象とする高勾配ひずみ場の測定結果、および部品の表面の多軸ひずみの測定結果を得る機会を提供する。さらに、本方法および本システムの使用は、残留ひずみ測定がひずみゲージの設置または配置によって制限されないので、幾何学的限界を排除する。本明細書に記載された方法およびシステムは、残留ひずみの拘束を緩和する複合部品の材料の除去と、残留歪の測定を容易にする光学デジタル画像化の提供で動作する。本明細書に記載された方法およびシステムの動作は、任意の対象の形状におけるおよび対象のひずみ勾配場に関する残留ひずみの測定を可能にする特定の形状およびシーケンスにおける残留ひずみ測定値を取得する際の汎用性を提供する。
【0012】
図１を参照すると、硬化された複合部品の残留ひずみを測定する方法１０は、図２に示すように、例えば離間して配置されたデジタルカメラ１５および１７を含むデジタルカメラアセンブリ１３を用いて、少なくとも２つの離間して配置された粒子ＡおよびＢの第１の画像を撮影するステップ１２を含む。この実施例では、少なくとも２つの離間して配置された粒子ＡおよびＢが、硬化された複合部品１６の面１４に配置され、面１４が第１の面側１８を横切って位置決めされる。硬化された複合部品１６は、複合部品１６の第１の面側１８に配置された第１の面２２を含む第１のプライ２０を含む。第２のプライ２４は、第１のプライ２０の対向する第２の面２８に沿ってその上に位置付けられる第１の面２６を含む。第１のプライ２０は繊維３０を含み、第２のプライ２４は繊維３２を含む。第１のプライ２０および第２のプライ２４は互いに重なる関係で位置付けられる。第１のプライ２０の繊維３０の少なくとも一部は、第２のプライ２４の繊維３２の少なくとも一部と角度を有する関係で配置される。この実施例では、第１のプライ２０および第２のプライ２４の繊維３０および繊維３２は、各々互いに横切る方向に延びる。少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢが、硬化された複合部品１６の面１４に配置され、第２のプライ２４と関連付けられる。この実施例では、２つの離間した粒子ＡおよびＢが第２のプライ２４上に位置付けられる。
【0013】
方法１０は、第１プライ２０の少なくとも一部分３６（図３の第１プライ２０の除去部分として示される）を除去するステップ３４をさらに含む。本明細書でより詳細に説明するように、第１プライ２０の部分３６は、複合部品１６から研磨される。第１プライ２０の少なくとも一部分３６を除去することによって、第１プライ２０の少なくとも一部分３６から繊維３０が結果的に除去される。第１のプライ２０の部分３６の繊維３０は、第２のプライ２４の繊維３２および硬化工程から得られたひずみ位置にある拘束された繊維３２に対して角度を有して配置された。第１のプライ２０の少なくとも部分３６を除去することにより、または方法１０の特定の実施例では第１プライ２０全体を除去することにより、部分３６内部の繊維３０は対応して除去され、繊維３２に与えられた拘束が除去されて、繊維３２が緩和され、繊維３２内の残留ひずみが反転することを可能にする。残留ひずみの反転により、複合部品１６は、硬化中に生じた伸長状態から収縮することが可能になる。
【0014】
残留ひずみが拘束された硬化された複合部品１６の基準構造は、図２に示すように、複合部品１６の面１４の第２のプライ２４上に位置付けられた少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢとともに示されている。少なくとも２つの粒子ＡおよびＢの位置は、硬化部品１６上の初期基準点であり、第１のプライ２０および第２のプライ２４は、複合部品１６の硬化の結果としてひずみを受ける。したがって、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４で、第１のプライ２０によって部分３６が除去された位置で第２のプライ２４に付与された拘束が除去される。その場所にある第２のプライ２４は緩和し、その場所にある第２のプライ２４が、硬化工程から第２のプライ２４に与えられた残留ひずみを反転させることを可能にする。その結果、図３に示すように、部分３６を除去する前の少なくとも２つの粒子ＡおよびＢの元の位置は、部分３６を除去した状態でそれぞれ新しい位置Ａ’およびＢ’に移動する。
【0015】
方法１０は、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去した後、第２のプライ２４を収縮させる残留ひずみの反転により今は位置Ａ’およびＢ’にそれぞれ移動した、少なくとも２つの離間された粒子ＡおよびＢの第２の画像を得るステップ３８をさらに含む。この実施例では、図２に示すように、複合部品１６は最初に所定の位置に位置決めされ、第１の画像の撮影が行われる時間ステップ１２でデジタルカメラアセンブリ１３が第２の所定の位置に位置決めされた。この実施例では、複合部品１６は、第１の画像を撮影するステップ１２の完了とともに、所定の位置から除去される。第１のプライの少なくとも一部分３６が除去されると、複合部品１６は、図３に示すように、第２の所定の位置に留まっているデジタルカメラアセンブリ１３とともに、所定の位置に再位置決めされる。このように、第２の画像を撮影するステップ３８が実施されると、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢの位置のそれぞれＡ’およびＢ’への移動が、第１のプライ２０の部分３６の除去の前にこの対象とする場の内部で硬化工程から複合部品１６内に保持された、残留ひずみを表している。その結果、本明細書で議論されるような残留ひずみの測定値は、ひずみゲージおよび穴あけ複合部品１６によって課せられる制限によって妨げられることなく、デジタル光学カメラアセンブリ１３の使用を介して直接決定され、確認される
【0016】
硬化された複合部品の残留ひずみを測定するための方法１０は、第１の画像を撮影するステップ１２の前に、硬化された複合部品１６を調製するステップをさらに含む。硬化された複合部品１６を調製するステップは、この実施例では、複合部品１６の面１４をコーティングするステップを含み、該ステップは、この実施例では、第１のプライ２０および第２のプライ２４の端部を塗料でコーティングするステップを含む。面１４のための視覚的背景を提供する、塗布された塗料を用いて、複合部品１６の調製は、複数の粒子を塗料上に分配するステップをさらに含み、複数の粒子は、塗料と視覚的に対照的な関係にある。複数の粒子を塗料上に分配するステップは、この実施例では、粒子を塗料上に噴霧するステップを含む。複数の粒子は、トナーおよび／または塗料の斑点を含むことができる。
【0017】
複数の粒子３９は、例えば本明細書で説明する複合部品１６’に関する図７および図８に見ることができる。背景としての塗料と粒子３９との間の視覚的コントラストは、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢの識別を容易にする。コントラストは、適用される色において、異なる色および／または明るさを使用して実現することができる。塗料および粒子３９上にクリアコートを塗布することにより、例えば、第１のプライ２０の少なくとも部分３６が除去されたときに、粒子を保護することができる。この実施例における視覚的コントラストは、白色塗料と黒色トナー粒子３９を使用している。
【0018】
図３に示すように、この実施例の第１の画像を撮影するステップ１２では、第１のプライ２０の繊維３０が、硬化された複合部品１６の幅Ｗを横切って第１の方向４０に延び、第２のプライ２４の繊維３２が、硬化された複合部品１６の長さＬに沿って第２の方向４２に延びている。この実施例において、第２の方向４２は、第１の方向４０と交差する方向である。前述のように、第１プライ２０と第２プライ２４との間に維持された拘束は、繊維３０の少なくとも一部分が、繊維３２の少なくとも一部分と角度を有する関係で位置付けられることで実現される。
【0019】
この実施例における第１のプライ２０の繊維３０は、第２のプライ２４の繊維３２と角度を有する関係にあり、硬化工程中に複合部品１６に与えられたひずみを拘束する。この拘束は、第１のプライ２０と第２のプライ２４との間の様々な異なる方向に延びる繊維によって実現され得る。この繊維の角度方向は、多数の異なる方法で実現され得る。例えば、第１のプライ２０の一方向繊維は、第２のプライ２４の一方向繊維に対して角度を有して配向させることができる。第１のプライ２０内部の織物繊維および第２のプライ２４内の織物繊維は、互いに対して角度を有して配向され得る。第１プライ２０および第２プライ２４の内部に異なる繊維構造を使用することができ、例えば一方向性繊維を第１のプライ２０に使用し、第２のプライ２４内の織物繊維に対して角度をなして配向させることができる。第１のプライ２０および第２のプライ２４内部に配置された繊維の様々な組み合わせは、２つのプライの繊維間に必要な角度方向性を提供し得る。繊維のさらなる角度配向はまた、例えば図６の第２のプライ２４に見られるように、チョップド繊維４４を利用して実現され得る。この実施例では、複数の方向に延在するチョップド繊維４４の少なくとも一部は、本明細書でさらに論じるように、第２のプライ２４を挟んでいるプライの繊維に対して角度を有する関係にある。図２および図３に示される実施例において、拘束は、第１のプライ２０の繊維の少なくとも一部の角度関係が、第２のプライ２４内の繊維の少なくとも一部との間で確立される限り実現される。図２および３において、チョップド繊維４４が、第１のプライ３０および第２のプライ３２の一方または両方に用いられ得る。
【0020】
図２を参照すると、第１の画像を撮影するステップ１２は、第１の画像を立体的に撮影するステップと、この実施例では第２のプライ２４に配置されている、少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢを配置して特定するステップとを含む。少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢは、図２および例えば図７に見ることができる。図２に示すように、この実施例のデジタルカメラアセンブリ１３は、複合部品１６の面１４に位置付けられた少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢの立体画像を撮影する２つの離間したデジタルカメラ１５および１７を含む。この実施例では、２つのプライ２０および２４が使用され、第１プライ２０の少なくとも一部分３６を除去することによって、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢが損傷を受けないまたは除去されないような位置で、第２のプライ２４上に少なくとも２つの離間した粒子を選択することが有益である。また、第１の凹部４６の配置の内部に少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢを選択することも有益であり、図３に見られるように第１のプライ２０の少なくとも一部分３６が除去されている。方法１０の使用では、選択された対象領域内の残留ひずみ測定に使用するために多数の粒子対を選択することができる。
【0021】
部分３６が除去されている図３に示される、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するためのステップ３４において、この実施例では、硬化された複合部品１６の面１４の全長Ｌ未満の第１のプライ２０の一部分を除去するステップが含まれる。さらに、この実施例では、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４は、硬化された複合部品１６の幅Ｗに沿って第１のプライ２０の少なくとも一部を除去するステップをさらに含む。この実施例では、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６は、図３に示すように、硬化された複合材料１６の全幅Ｗを含む。本明細書の複合部品１６内部の残留ひずみを測定する方法１０を実施する際に、第１のプライ２０の一部または第１のプライ２０のすべてを除去することができることを理解されたい。
【0022】
第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４は、研磨工具（図示せず）を用いるステップと、この実施例では、複合部品１６の第１のプライ２０から部分３６を研磨により取り除き、かつ図３に示すように、複合部品１６に第１の凹部４６を形成するステップとを含む。この実施例では、凹部４６は、長さＬの一部分を横切って、かつ複合部品１６の全幅Ｗを横切って延びている。図３に示すように、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４を実行することで、面１４に位置する２つの離間した粒子ＡおよびＢの第２の画像を撮影するために、ステップ３８を用いることができる。この実施例では、粒子ＡおよびＢは硬化された複合部品１６の第２プライ２４上に配置される。
【0023】
第１のプライ２０の少なくとも一部分３６が除去された状態で、２つの離間した粒子ＡおよびＢがそれぞれ位置Ａ’およびＢ’に移動している。それらは、硬化の結果として複合部品１６に最初に与えられた残留ひずみの反転に対応して移動している。その結果、ＡからＡ’およびＢからＢ’の位置の変化を求め、ＡとＢとの位置の差とＡ’とＢ’との位置の現在の差を知ることにより、硬化された複合部品１６のこの対象領域での残留ひずみが決定されかつ確認される。
【0024】
図４から図６および図７および図８を参照すると、硬化された複合部品１６’内の残留ひずみを測定するための方法１０が、複合材料の３つの重なり合うプライを含む複合部品１６’に関して示され、ここで説明される。図２および図３に示す複合部品１６の２つのプライ構造に関連した要素は、図４から図６および図７および図８の複合部品１６’の３つのプライ構造に関して同じ要素であり、番号による識別には同じ番号を用いる。図４を参照すると、第１の画像を撮るステップ３４は、第１の面５０を含む第３のプライ４８を有する複合部品１６’を含み、第３のプライ４８は第２のプライ２４の対向する第２の面５２の上にかつ沿って位置する第１の面５０を含み、第３のプライ４８が第２のプライ２４と重なり合う関係を有するようにし、かつ第２のプライ２４が第１のプライ２０と第３のプライ４８との間に位置付けられるようにする。第３のプライ４８は、繊維５４を含み、第３のプライ４８の繊維５４の少なくとも一部分が第２のプライ２４の繊維３２の少なくとも一部分と角度を有する関係で配置される。第１の画像は、立体画像を撮影する離間したデジタルカメラ１５および１７を有するデジタルカメラアセンブリ１３で撮影される。
【0025】
図５を参照すると、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４は、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６が除去された形態、この実施例では、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢと整列した硬化された複合部品１６’内の第１の凹部４６、を含む。第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４は、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢと整列した硬化された複合部品１６’内に第２の凹部５８を形成する第３のプライ４８の少なくとも一部分５６を除去するステップをさらに含む。この実施例では、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢは、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６の除去および第３のプライ４８の少なくとも一部分５６の除去の際に損傷を受けまたは除去されないように、第２のプライ２４上に配置される。第１のプライ２０の少なくとも一部分３６および第３のプライ４８の少なくとも一部分５６を除去するステップ３４は、この実施例では、図５に示されるように、研磨工具で第１のプライ２０および第３のプライ４８を研磨することによって実現される。
【0026】
第１のプライ２０の少なくとも一部分３６および第３のプライ４８の少なくとも一部分５６を除去するためのステップ３４は、図５に見ることができ、部分３６および５６は除去されている。部分３６は、硬化された複合部品１６の面１４の全長Ｌ未満の第１のプライ２０の一部分を除去することで除去され、部分５６は、硬化された複合部品１６の面１４の全長Ｌ未満の第３プライ４８の一部分を除去することで除去されている。さらに、この実施例では、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップ３４は、硬化された複合部品１６’の幅Ｗに沿って第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するステップをさらに含み、複合部品１６’の幅Ｗに沿って第３のプライ４８の少なくとも一部分５６を除去するステップを含む。この実施例では、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６および第３のプライ４８の少なくとも一部分５６は、硬化された複合部品１６’の全幅Ｗを含む。残留ひずみの測定を実施する際に、第１のプライ２０の一部または第１のプライ２０のすべてを除去することができ、第３のプライ４８の一部または第３のプライ４８のすべてを除去することができることを理解されたい。部分３６および５６が除去された状態で、第１のプライ２０のすべておよび第３のプライ４８のすべてが除去されていない場合、第１のプライ２０および第３のプライ４８に形成された凹部４６および５８の各々はそれぞれ、硬化された複合部品１６’に対して対称に位置づけられる。この実施例では、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６が除去され、第３のプライ４８の少なくとも一部分５６が除去されて、少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢの第２の画像を撮影するステップ３８が実施される。
【0027】
複合部品１６の所定の位置での位置決めに関して既に述べたように、同様に複合部品１６’は、図４に示すように所定の位置に位置決めされ、デジタルカメラアセンブリ１３は、少なくとも２つの粒子ＡおよびＢの第１の画像を撮る際に第２の所定の位置に位置決めされる。この実施例では、複合部品１６’が所定位置から除去されて、第１のプライ２０および第３のプライ４８の少なくとも一部分３６および少なくとも一部分５６がそれぞれ除去され、デジタルカメラアセンブリ１３が図５の第２の所定の位置にとどまっている状態で、図５に示される所定の位置に戻される。複合部品１６’が所定の位置にある状態で、少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢの第２の画像を撮影するステップ３８は、立体画像を撮影するデジタルカメラ１７から離間されたデジタルカメラ１５を有するデジタルカメラアセンブリ１３を使用して実施される。
【0028】
複合部品１６に関して既に説明したように、複合部品１６’も同様に、硬化工程中にひずみを生じ、図７に見られるように少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢは、複合部品１６上の位置を表し、複合部品１６は、硬化工程中に収縮する際にひずみを受ける。第１のプライ２０の部分３６と第３のプライ４８の部分５６とを除去すると、第１の凹部４６および第２の凹部５６にある第２のプライ２４が緩和し、図８に示すように、残留ひずみが粒子ＡおよびＢの移動を、新しい位置である今は収縮された第２のプライ２４上に位置するＡ’およびＢ’に反転させる。複合部品１６’の位置を所定の位置に戻すと、ステップ３８で第２の画像が取得されるが、粒子ＡおよびＢが、位置Ａ’およびＢ’に位置付けられる粒子へと位置を移動するのは、複合部品１６’における残留ひずみの除去の結果である。
【0029】
この実施例では、第１のプライ２０の少なくとも一部分３６が除去され、第３のプライ４８から少なくとも一部分５６が除去された状態で、２つの離間した粒子ＡおよびＢがそれぞれ位置Ａ’および’に移動している。それらは、図７および図８に見られるように移動しており、これは、硬化の結果としての複合部品１６’に最初に付与された残留ひずみの反転に相当する。その結果、ＡからＡ’およびＢからＢ’の位置の変化を求め、ＡおよびＢの間の位置の差と、Ａ’およびＢ’の間の位置の現在の差を知ることにより、硬化された複合部品１６’のこの対象領域において残留ひずみが決定されかつ確認される。
【0030】
図４において複合部品１６’について示された実施例に見られるように、第１のプライ２０の繊維３０と第３のプライ４８の繊維５４は第１の方向４０に延び、第２のプライ２４内の繊維３２は第２の方向４２に延びている。複合部品１６に関して同様に上述したように、一方では、第２のプライ２４の繊維３２に関する、第１のプライ２０内部の繊維３０の少なくとも一部との間の角度の関係、および第２のプライ２４の繊維３２に関する、第３のプライ４８内部の繊維５４の少なくとも一部分との間の角度の関係が、複合部品１６’における残留ひずみの拘束を提供する。後で解放することができる残留ひずみの必要な拘束を実現するために、第１のプライ２０、第２のプライ２４、およびまた第３のプライ４８の間に、上述したような繊維の多数の構成を用いることができる。この構成の別の実施例を図６に示す。図６では、第１のプライ２０の繊維３０および第３のプライ４８の繊維５４は第１方向４０に延び、第２のプライ２４内の繊維は複数の方向に延びるチョップド繊維４４である。チョップド繊維の他の使用形態が、第１のプライ２０、第２のプライ２４および第３のプライ４８のうちの１つまたは複数において採用され得る。
【0031】
図４および図５に示す実施例において、第２のプライ２４内の繊維３２に対する拘束は、第１のプライ２０の部分３６および第３のプライ４８の部分５６の除去時に解除される。拘束は、第１のプライ２０内の繊維３０と第２のプライ２４内の繊維３２との間の角度の関係、および第３のプライ４８内の繊維５４と第２のプライ２４内の繊維３２との間の角度の関係の結果として、上述したように得られる。拘束は、上述したように、繊維３０、３２、および５４の数多くの様々な配列で、第２のプライ内で実現されることができる。これらの配列は、単方向繊維、織物繊維、（複数の方向に伸びる）チョップド繊維の使用、および上述のようにプライの間に角度を有して配置されたこれらの配列の組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【0032】
硬化された複合部品内の残留ひずみを測定するためのシステムがさらに含まれ、該複合部品は、硬化された複合部品１６の第１の面側１８上に配置された第１の面２２を含む第１のプライ２０と、第１のプライ２０の対向する第２の面２８上にかつそれに沿って配置された第１の面２６を含む第２のプライ２４とを含み、第１のプライ２０と第２のプライ２４とは互いに重なる関係に配置される。第１のプライ２０は繊維３０を含み、第２のプライ２４は繊維３２を含み、第１のプライ２０の繊維３０の少なくとも一部は、第２のプライ２４の繊維３２の少なくとも一部と角度を有する関係にある。少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢが、第２のプライ２４に関連して、面１４に配置される。さらに、システムは、２つの離間したデジタルカメラ１５および１７を含むカメラアセンブリ１３を含み、各カメラは、少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢと光学的に整列している。さらに、システムは、少なくとも２つの離間した粒子ＡおよびＢと整列した第１のプライ２０の少なくとも一部分３６を除去するための、第１のプライ２０に関連する研磨工具（図示せず）をさらに含む。本明細書に記載のシステムは、硬化された複合部品１６内の残留ひずみの測定を容易にする。
【0033】
様々な実施形態について上述したが、本開示はそれに限定されるものではない。添付の特許請求の範囲内にある開示された実施形態に変形を加えることができる。
【符号の説明】
【0034】
１３ カメラアセンブリ
１４ 面
１５ デジタルカメラ
１６、１６’ 複合部品
１７ デジタルカメラ
１８ 第１の面側
２０ 第１のプライ
２２ 第１の面
２４ 第２のプライ
２６ 第１の面
２８ 第２の面
３０ 繊維
３２ 繊維
３６ 少なくとも一部分
３９ 複数の粒子
４０ 第１の方向
４２ 第２の方向
４４ チョップド繊維
４６ 第１の凹部
４８ 第３のプライ
５０ 第１の面
５２ 第２の面
５４ 繊維
５６ 少なくとも一部分
１４ 面
１５ デジタルカメラ
１６、１６’ 複合部品
１７ デジタルカメラ
１８ 第１の面側
２０ 第１のプライ
２２ 第１の面
２４ 第２のプライ
２６ 第１の面
２８ 第２の面
３０ 繊維
３２ 繊維
３６ 少なくとも一部分
３９ 複数の粒子
４０ 第１の方向
４２ 第２の方向
４４ チョップド繊維
４６ 第１の凹部
４８ 第３のプライ
５０ 第１の面
５２ 第２の面
５４ 繊維
５６ 少なくとも一部分
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
