(57)【要約】【課題】構造体に複数のエネルギータイプを同時に付与して構造体の物理的性質を変化させる技術を提供し、そして複数のエネルギー源を構造体に同時に付与するための操作条件設定値を決定するための方法を提供する。【解決手段】熱のような第一のエネルギータイプを第一のエネルギータイプのための一次レート相関関係（１５１）から及び第二のエネルギータイプのための一次レート相関関係（１５２）から導かれる時間値及び操作条件設定値に従って付与する。振動又は他の時間変動エネルギーが形成する第二のエネルギータイプを時間値のために同時に付与する。
2005535786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作条件設定値（セッティング）に従って第一エネルギー工程（１３６）を実施することによって構造体に第一のエネルギータイプのエネルギーを与え、但し操作条件設定値及び時間値の少なくとも１つは、第一エネルギー工程（１３６）のための一次レート（ファーストオーダーレート）相関関係（１５１）に従って、第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）に従って、そして所望の物理的性質値に従って選択され、そして第二エネルギー工程（１３２）を実施することによって構造体のための活性化エネルギーを上回るレベルの第二のエネルギータイプのエネルギーを構造体に与えると共に第一及び第二エネルギー工程（１３６、１３２）は少なくとも時間値のために同時に（１４０、１４２）実施され、第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）は第一のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させ、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）は第二のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させることを特徴とする構造体の物理的性質を変化させる方法。
【請求項２】
第一のエネルギータイプが熱でそして第二のエネルギータイプが振動である請求項１記載の方法。
【請求項３】
操作条件設定値が温度設定値（セッティング）であり、温度設定値と時間値の一つが第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）に従って、第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）に従って、所望の物理的性質値に従って、そして温度設定値と時間値の他の一つに従って選択される請求項２記載の方法。
【請求項４】
第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）が、熱エネルギーの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一ラーソンミラー（Ｌａｒｓｏｎ−Ｍｉｌｌｅｒ）関係であり、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）が、振動エネルギーの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二ラーソンミラー関係である請求項３記載の方法。
【請求項５】
さらに、所望の物理的性質値に対応した第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）を決定し、所望の物理的性質値に対応した第二ラーソンミラー関係（１５２）に従って第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を決定し、温度設定値と時間値の最初の一つを選択し、次いで第一及び第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ、Ｐｖ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして温度設定値と時間値の最初の一つに従って温度設定値と時間値の第二の一つを選択することを含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
さらに、第一及び第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ、Ｐｖ）に従って第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）を決定するとともに温度設定値と時間値の第二の一つが第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして温度設定値と時間値の最初の一つに従って、選択されることを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）の決定が第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）から第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を差し引くことからなる請求項６記載の方法。
【請求項８】
温度設定値と時間値の第二の一つを選択することが、温度設定値と時間値の第二の一つを得るために第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）と温度設定値と時間値の最初の一つを使用して第一ラーソンミラー関係（１５１）を評価することからなる請求項７記載の方法。
【請求項９】
物理的性質が内部応力であり、そして所望の物理的性質値が残存内部応力値と内部応力減少値のうちの一つである請求項４記載の方法。
【請求項１０】
物理的性質が内部応力であり、そして所望の物理的性質値が残存内部応力値と内部応力減少値のうちの一つである請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）が、第一エネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一ラーソンミラー関係であり、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）が、第二エネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二ラーソンミラー関係である請求項１記載の方法。
【請求項１２】
さらに、所望の物理的性質値に対応した第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）を決定し、所望の物理的性質値に対応した第二ラーソンミラー関係（１５２）に従って第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を決定し、操作条件設定値と時間値の最初の一つを選択し、次いで第一及び第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ、Ｐｖ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って、操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
さらに、第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）から第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を差し引くことによって第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）を決定するとともに操作条件設定値と時間値の第二の一つが第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って、選択されることを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択することが、操作条件設定値と時間値の第二の一つを得るために第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）と操作条件設定値と時間値の最初の一つを使用して第一ラーソンミラー関係（１５１）を評価することからなる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
第二のエネルギータイプが振動であり、第二のエネルギータイプが、第一及び第二エネルギー工程を実施している間構造体が設置されている系の共鳴振動数に従って選択された振動数で構造体に付与されるものである請求項１記載の方法。
【請求項１６】
第二エネルギータイプが系の共鳴振動数又はその近傍の振動数で構造体に与えられる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第二のエネルギータイプが超音波、レーザー、電子、磁気、機械的振動、及びマイクロ波からなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項１８】
操作条件設定値に従って第一エネルギー工程を実施することによって構造体に第一のエネルギータイプのエネルギー（１３６）を付与し、そして第二エネルギー工程を実施することによって構造体のための活性化エネルギーを上回るレベルの第二のエネルギータイプのエネルギー（１３２）を付与するとともに第一及び第二エネルギー工程は少なくとも時間値のために同時に（１４０、１４２）実施され、そして操作条件設定値及び時間値の一つが所望の物理的性質値に従ってそして第一及び第二のエネルギータイプの構造体への同時付与を構造体及びその物理的性質に関係させる一次レート相関関係に従って選択されることを特徴とする構造体の物理的性質を変化させる方法。
【請求項１９】
さらに構造体及びその物理的性質と第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質と関係させているラーソンミラー関係（２０６）を決定することからなる請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
熱エネルギーの付与を構造体及び構造体の内部応力に関係させている第一ラーソンミラー関係を決定し（１０６）、振動エネルギーの付与を構造体及び構造体の内部応力に関係させている第二ラーソンミラー関係を決定し（１０８）、第一ラーソンミラー関係に従いそして構造体の所望の内部応力値に従って第一ラーソンミラーパラメーターを決定し（１１０）、第二ラーソンミラー関係に従いそして構造体の所望の内部応力値に従って第二ラーソンミラーパラメーターを決定し（１１２）、第一ラーソンミラーパラメーターから第二ラーソンミラーパラメーターを差し引くことによって、第一及び第二ラーソンミラーパラメーターに従った第三ラーソンミラーパラメーターを決定し（１１４）、操作条件設定値と時間値の最初の一つを選択し（１１６）、次いで第三ラーソンミラーパラメーターに従って、第一ラーソンミラー関係に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択し（１２０）、構造体が設置されている系の共鳴振動数に従って１以上の振動操作条件設定値を選択し、熱操作条件設定値に従って熱エネルギーを構造体に与え（１２０）、そして同時に振動操作条件設定値に従って振動エネルギーを時間値に等しいかそれ以上の時間で構造体に与える（１２２）ことからなる構造体の応力緩和方法。
【請求項２１】
温度設定値と時間値の第二の一つの選択（１２０）が温度設定値と時間値の第一の一つと第三ラーソンミラーパラメーターを使用して温度設定値と時間値の第二の一つのための第一ラーソンミラー関係を示す第一ラーソンミラー式を解くことからなる請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
構造体のための所望の物理的性質に従ってそして第一のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一エネルギー工程の一次レート相関関係に従って第一パラメーターを決定し（１１０）、所望の物理的性質に従ってそして第二のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二エネルギー工程の一次レート相関関係に従って第二のパラメーターを決定し（１１２）、第一エネルギー工程の時間値及び操作条件設定値の最初の一つを決定し（１１６）、次いで第一及び第二パラメーターに従って、第一エネルギー工程の一次レート相関関係に従って、そして時間値と操作条件設定値の最初の一つに従って時間値と操作条件設定値の第二の一つ選択する（１２０）ことからなる構造体の物理的性質を変化させるために構造体に複数のエネルギータイプを同時に付与するための操作条件設定値と時間値を決定する方法。
【請求項２３】
さらに第一エネルギー工程のための一次レート相関関係を決定し（１０６）、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係を決定する（１０８）ことからなる請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
第一エネルギー工程のための一次レート相関関係が第一のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一ラーソンミラー関係であり、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係が第二のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二ラーソンミラー関係である請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
さらに、時間値と操作条件設定値の第二の一つが第三パラメーターに従って、第一エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って、そして時間値と操作条件設定値の第一の一つに従って選択される（１２０）ように第一及び第二パラメーターに従って第三パラメーターを決定する（１１４）ことを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
第三パラメーターの決定（１１４）が第一パラメーターから第二パラメーターを差し引くことからなる請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
時間値と操作条件設定値の第二の一つの選択が、時間値と操作条件設定値の第二の一つを得るために第三パラメーターと時間値と操作条件設定値の第一の一つを使用して第一エネルギー工程のための一次レート相関関係を評価することからなる請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
物理的性質が内部応力で、そして所望の物理的性質値が残存内部応力と内部応力減少値のうちの一つである請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させる一次レート相関関係に従って構造体の所望の物理的性質に対応する一次パラメーターを決定し（２０８）、第一エネルギー工程の操作条件設定値と時間値の最初の一つを選択し（２１０）、一次パラメーターに従って、一次レート相関関係に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択する（２１０）ことからなる複数のエネルギータイプを構造体の物理的性質を変化させるために構造体に同時に付与するための操作条件設定値を決定する方法。
【請求項３０】
さらに、第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させている一次レート相関関係を決定する（２０６）ことを含む請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
熱エネルギー源（１６４）、振動エネルギー源（１７０）、及び熱エネルギー源（１６４）及び振動エネルギー源（１７０）から構造体（１６２）に熱及び振動エネルギーの同時供給を制御するために制御信号（１７４、１７６）を熱及び振動エネルギー源（１６４、１７０）に供給する制御システム（１８０）からなる構造体の物理的性質を変化させるシステム。
【請求項３２】
さらに、フィードバック信号（１８２）を制御システム（１８０）に供給するための構造体に操作上連結された変換器を含む請求項３１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には構造体の物理的性質を変化させる分野に関しそしてより特徴的には２以上のエネルギー源を使用する構造体の物理的性質を変化させる方法とプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業部品はその材料内に機械的応力を与える熱処理、溶接、及びその他の種々の機械的及び熱的加工処理工程を使用して製造される。工業部品中に残存する残留応力は疲労寿命、腐食性、及び強度に悪影響を与えることが見出され、また溶接点近傍領域は特に応力問題に敏感であることが見出されてきた。多くの機械や構造物において、成分部品は耐荷重性能の早い劣化、耐腐食性、及び／又は少なくとも部分的には製造又は溶接後に残存する内部応力によって重大な破損の恐れがある。さらに、構成部品成分の修理や交換は多くの場合高価につく。
【０００３】
局在化した内部応力は応力腐食、疲労、及び過早過負荷裂断によって加速的な破壊をもたらす。これらの破壊は橋梁、航空機構造体、船体、パイプライン、液体貯蔵タンク、レール、及び反応容器、同様に他の多くの構造体で起こる。大きな構造物中の内部応力の緩和又は低減はしばしば困難で、構造物が人里離れた場所にある場合には特に困難である。例えば、応力は、石油のパイプラインを造るための人里離れた場所でのパイプの溶接の結果として、又は橋梁、船舶、又は航空機中の構造部品の溶接、形成、及び／又は組み立て時に発生する。大きなそして小さな構造物の場合、構造物の過早裂断又は破壊は残存内部応力から生ずる。溶接部品の耐久性と性能は疲労寿命や耐腐食性を減少させる内部応力によって影響を受ける。溶接は二つの平板部分を結合するために使用される溶接棒又はフィラー金属を融解するために与えるべき高温を生じさせる。表面が結合されているベース金属もまた溶接工程の過程で熔融温度に加熱される。溶接線近傍の熱勾配の存在が平板の微細構造に影響を与える。熱勾配は溶接線周囲の残留応力の原因となりそしてベース材料と比較して熱の影響を受けた領域での機械的性質の低下や耐腐食性の減少の原因となる。さらに、溶接は、特に厚みにむらがあるものを接合するときに、材料は温度勾配を変化させて調節しようとするので重大な内部応力を残す。
【０００４】
従って、製造又は溶接操作の過程又は後で採用されるべき工業部品の応力緩和のための技術が発展してきた。しかしながら、従来の応力緩和プロセスは典型的には、時間が掛かり、応力のかかった部品に長い時間エネルギーをかける必要がある。製造条件の設定においては、長い応力緩和プロセスは合計製造時間、処理量、及びエネルギーの観点からコストが掛かる。時間とエネルギーはまたこの分野の応力緩和構造体で考慮すべき重要課題である。例えば、商業的な航空会社における航空機に応力緩和操作を実施するためには応力緩和操作の過程で航空機が着地している必要がある。人里離れたパイプラインでの溶接パイプ、船舶又は航空機、等々のような大きな構造体の場合、応力緩和操作のためのエネルギーがしばしば作業場に運ばれる必要があり、そこでは時間の掛かる従来の応力緩和技術は特にコストがかかる。従って、工業部品及び／又は溶接構造体のための改良された応力緩和技術及び応力減少システムが求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、構造体に複数のエネルギータイプを同時に付与して構造体の物理的性質を変化させる技術を提供することであり、そして複数のエネルギー源を構造体に同時に付与するための操作条件設定値を決定するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に従えば、物理的性質がクリープ速度、クリープ、歪、応力、残留応力、内部応力、熟成、混合、膜移動、又はアレニウスタイプの一次レート（速度）式に従って制御されるような如何なる性質であってもよい、構造体の物理的性質を変化させるための方法が提供される。その方法は操作条件設定値に従った第一エネルギー工程を実施することによって第一のエネルギータイプを構造体に与えることからなる。操作条件設定値及び／又は時間値は第一エネルギー工程のための一次レート相関関係、第二エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って、そして構造体の所望の物理的性質に従って選択される。第一エネルギー工程のための関係は第一のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させ、そして第二エネルギー工程のための関係は第二エネルギータイプの構造体への付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させる。その方法はさらに構造体の活性化エネルギーを上回るレベルの第二のエネルギータイプを構造体に付与することからなり、そこでは第一及び第二のエネルギータイプは少なくとも時間値の間中同時に与えられる。
【０００７】
第一及び第二のエネルギータイプは個別に構造体に付与できるどのような形態のエネルギーであってもよい。一例としては、第一のエネルギータイプは熱でそして第二のエネルギータイプは周期的な機械的振動のような時間変化するものである。一次レート相関関係は熱及び振動エネルギーの付与を構造体及び対象の物理的性質に関係させるラーソンミラー（Ｌ−Ｍ）相関曲線である。第一のＬ−Ｍパラメーターは第一Ｌ−Ｍ相関関係に従って、所望の物理的性質値に対応して決定され、そして第二のＬ−Ｍパラメーターは第二Ｌ−Ｍ相関関係に従って、また所望の物理的性質値に対応して決定される。例えば、第一のＬ−Ｍパラメーターは第一Ｌ−Ｍ相関関係（例えば、Ｌ−Ｍ曲線、等々）に従って決定され、そこでは所望の残存内部応力値は第一Ｌ−Ｍ曲線のＸ軸に沿って選択され、そして対応するパラメーター（“Ｐ”）値はＸ軸（Ｐ１）に沿って確かめられる。第二のＬ−Ｍパラメーターは第二Ｌ−Ｍ相関関係（例えば、第二Ｌ−Ｍ曲線）に従って所望の内部応力値を第二Ｌ−Ｍ曲線のＹ軸上に置き、そしてＸ軸に沿って対応する第二パラメーター値（例えば、Ｐ２）を置くことによって所望の物理的性質値のために決定される。第三のＬ−Ｍパラメーター（例えば、Ｐ３）は所望により第一及び第二Ｌ−Ｍパラメーター（Ｐ１及びＰ２）に従って、差分（例えば、Ｐ３＝Ｐ１−Ｐ２）のように決定される。
【０００８】
操作条件設定値及び時間値はそれから第一のエネルギータイプを構造体に付与するための一次レート相関関係を使用して第三のＬ−ＭパラメーターＰ３に従って選択される。温度設定値と時間値の一つは第一のエネルギータイプを構造体に付与するために、例えば、構造的、装置的、経済的、又はその他を考慮して、又はランダムに選択される。その他の値はそれから第三パラメーターＰ３（例えば、Ｐ１及びＰ２基準で）、第一Ｌ−Ｍ相関関係に従って、そして前に選択された値に従って決定又は選択される。例えば、温度値は加熱装置の制限、構造材料の性質、等々を基準に選択され、そして時間値はそれから予め選択された温度値と第三パラメーターを使用して一次レート式を解くことによって決定される。他の手段としては、時間値が最初に選択され、そして温度設定値がそれから時間値、第一及び第二パラメーター、及び一次レート式に従って決定される。
【０００９】
本発明の別の態様においては、複数のエネルギータイプを構造体に同時に付与するための操作条件設定値を決定する方法が提供される。この方法は構造体の所望の物理的性質に従ってそして第一のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させる第一エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って第一パラメーターを決定することからなる。第二パラメーターは所望の物理的性質値に従ってそして第二のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させる第二エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って決定される。第一エネルギー工程のための時間値又は操作条件設定値は、例えば、構造的、装置的、経済的考慮、等々に従って決定される。残りの時間値又は操作条件設定値は第一及び第二パラメーター（例えば、又は第一及び第二パラメーターに関係する第三パラメーター）に従って、第一エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って、そして前に決定された時間値及び操作条件設定値の一つに従って選択される。
【００１０】
本発明の別の態様は二以上のエネルギータイプを同時に付与することによって構造体の物理的性質を変化させる方法、複数のエネルギータイプを構造体に同時に付与するための操作条件設定値を決定する方法を提供するが、これらの方法は複数のエネルギータイプのために組み合わされた一次レート相関関係、及び構造体を適切に変化させるために複数のエネルギータイプを同時に付与するためのシステムを採用している。これらの方法においては、一次レート相関関係は第一及び第二のエネルギータイプの構造体への同時付与を構造体及びその物理的性質に関連付ける相関関係を特徴付けている。操作条件設定値は所望の物理的性質に対応したパラメーターを決定しそして１以上の条件設定値をＬ−Ｍパラメーターから導き出すことによって選択される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に従った複数のエネルギータイプの同時付与は、従来技術に比較して、工業部品又は他の構造体の残留応力を減少させるなどの、その物理的性質を変化させるために必要となる時間及び／又はエネルギーを非常に減少させることができ有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の１以上の説明は図面を参照して記載されるが、ここでは参照番号は全体を通して要素を参照するために使用されている。本発明は、構造体に複数のエネルギータイプを同時に付与して応力緩和する又は構造体の他の物理的性質を変化させる方法、また同様に構造体に複数のエネルギー源を同時に付与するための操作条件設定値を決定する方法について述べる。本発明は特に工業部品、複数の部品の組み立て品、溶接品、又はその他の構造体のような応力緩和構造体関連に用途があり、そこでは熱エネルギータイプ及び１以上の時間変化するエネルギータイプの同時付与は従来の応力緩和技術の使用ではこれまで到達できなかった応力緩和操作の時間的な加速を与えることができる。しかしながら、本発明は、複数のエネルギータイプ又はエネルギー源が残存する内部応力又は残留応力のような１以上の物理的性質の変換を加速するために使用される一次速度（レート）式に従ってモデル化できるような如何なる特性変化プロセスでも利用可能である。この観点から、本発明は以下に示す特定の実施例に限定されるものではない。
【００１３】
図１、２Ａ、及び２Ｂを参照すると、本発明に従った複数のエネルギータイプを同時に付与することで構造体の物理的性質を修正するか変化させるための例示的な方法２が図１に示されている。本発明の例示プロセス又は方法２及びその他の方法は以下では行為又は現象の連続として示されそして記載されているが、本発明はそのような行為や現象の示された順序によっては限定されないことは理解すべきである。例えば、或る行為は、異なった順序で及び／又は本発明に従ってここで説明及び／又は記載されたものからはずれた他の行為又は現象と同時に起こってもよい。さらに、示された全ての工程が本発明に従った手法を遂行するために必要となるわけではない。
【００１４】
方法２は６と８での二つのエネルギー付与プロセスの特徴、１０−１４での異なったエネルギータイプのための一次レート相関関係と一次パラメーター（“Ｐ”）との関係、１６−１８での操作上の及び時間的な値又は条件設定値の選択そして２２での複数のエネルギータイプの付与について示している。本発明の他の方法がこれらの全ての行為を必要とするわけではないが、本発明の或る態様はここで記載された特徴、相関関係、条件設定値の選択、及びエネルギー付与状況を提供していることは初期段階で注目すべきである。一例として、本発明は例示の方法２で示された行為のうち或るものだけを必要とする構造体の物理的性質を変化させる方法を提供する。本発明はまた例示の方法２で示された全ての行為を必要としないかもしれない複数のエネルギータイプを同時に付与するための操作条件設定値を決定する方法を提供する。
【００１５】
４で開始すると、一次レート相関関係は６で第一エネルギー工程のために決定されそして別の一次レート相関関係は８で第二のエネルギー工程のために決定される。６及び８で決定された一次レート相関関係は構造体及び、例えば、限定はしないがラーソンミラー関係及び／又はそれらの等価物を含む物理的性質に対応するエネルギータイプを付与する際のデータ点の連続をカーブフィットさせるか、又は相関関係の特徴又は表現から得られる曲線、数学的表現であることができる。このように、６で決定された一次レート相関関係は第一のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させ、そして８で決定された一次レート相関関係は第二のエネルギータイプの構造体への付与と構造体及びその物理的性質との関係を特徴付ける。図２Ａは第一のエネルギータイプの例示的な一次レート相関曲線を示すプロット３１を与え、そして図２Ｂは本発明に従った第二のエネルギータイプの例示的な一次レート相関曲線を示すプロット３２を示す。
【００１６】
一次レート相関関係は拡散又は時間の経過による転移移動によるプロセスをモデル化又は表現するために使用される式として表現されてもよい。例えば、応力緩和は材料内で転移する経路を表現する一次レート式として表現されてもよい。本発明の一手段においては、Ｌ−Ｍ式はアレニウス式の対数を取ることによって導かれ、そしてＹ軸上の残存する内部応力又は残留応力対Ｘ軸上の一次レートパラメーター（例えば、ラーソンミラーパラメーター）“Ｐ”のような物理的性質の曲線としてプロットしてもよい。熱エネルギー付与過程の応力緩和の例としては、一次レート相関関係は、共に時間と温度の関数である残存内部応力対熱的一次レートパラメーターＰｔとしてプロットすることができる。代わりに、現実の構造体は幾つかの残存する内部応力対一次レートパラメーター値のプロットを作り出すために種々の時間と温度で熱応力緩和操作を使用して応力を掛けそして処理してもよい。
【００１７】
対象物の物理的性質又は特徴は本発明の範囲内のそのような相関曲線又はプロットのＹ軸に沿って逆スケールでプロットしてもよいことはここで注目しておくべきである。これらのそして他の如何なる好適な技術も本発明に従った第一及び第二エネルギー工程のための一次レート相関関係を決定するために６及び８で採用されてもよい。２以上のエネルギータイプが本発明及び特許請求の範囲に従って構造体に付与され、そこでは対応する一次レート相関関係は構造体の物理的性質の変化を加速させるために１以上の操作条件設定値及び／又は時間値を決定するために使用されることは注目すべきである。さらに一次レート相関関係は構造体が処理されるときに同じ材料又は類似の材料から作られる如何なるサンプル（このサンプルは対象の構造体として同じサイズ、形状、等々であってもよいが、しかし必須ではない）を使用して決定してもよい。この観点からは、一次レート相関関係及び一次レート相関パラメーターは対象の材料から作られた如何なる構造体にも付与可能であり、それによって一次レート相関関係及びそれから導かれるパラメーターはその材料から作られる如何なる構造体にも付与可能である。
【００１８】
１０−１４において、一次レートパラメーターと一次レート相関関係は異なったエネルギータイプと関連付けられている。代替法としては、以下の図５で議論するように、複合化した又は組み合わせられた一次レート相関関係は複数のエネルギー源のために決定され、そこでは構造体への複数のエネルギータイプの同時付与による相関効果は一次レート相関関係とそれらの特定の一次レート相関パラメーターとの組み合わせに体現化されている。方法２においては、一次レートパラメーターＰ１は一次エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って１０において決定され、そこでは、第一パラメーターＰ１は構造体の所望の物理的性質に対応している。
【００１９】
図２Ａにおいては、所望の物理的性質値はＹ軸プロット３１の３１ｙに沿って置かれ、そして一次レート相関曲線上の対応する点はＸ軸の３１ｘに沿ってＰ１として確認される。同じ所望の物理的性質値が第二エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って第二パラメーターＰ２を決定するために方法２中の１２で使用される。例えば、図２Ｂにおいて、所望の物理的性質値はプロット３２のＹ軸３２ｙに沿って置かれ、そして一次レート相関曲線上の対応する点はＸ軸の３２ｘに沿ってＰ２として確認される。
【００２０】
２以上のエネルギータイプを構造体に同時に与えるための操作条件設定値は一次レートパラメーターに従って１６及び１８で選択される。第一のエネルギータイプのための時間値及び操作条件設定値の一つは、限定はしないが構造的、装置的、又は経済的考慮、又は自由に、を含む１以上の選択基準に従って選択される。その他の変数は第一工程に関する一次レート相関関係を使用して第一及び第二パラメーターＰ１及びＰ２に従って選択又は決定される。
【００２１】
最後に第三パラメーターＰ３は所望によりパラメーターＰ１及びＰ２に従ってＰ１からＰ２を差し引くことによって１４において決定され、時間及び／又は操作条件設定値はそれから１８においてＰ３に従って選択又は決定される。第一のエネルギータイプ付与のための操作及び時間条件設定値の決定における一次レートパラメーターＰ１及びＰ２の相関関係は本発明の範囲内で到達可能な時間的な加速に反映している第三パラメーターをもたらす。この加速は、順番に、応力緩和又はその他の複数のエネルギータイプが構造体の物理的性質を変化させる手段を従来の方法より少ない時間、少ないエネルギーで容易にする。発明者等は、構造体中の転移移動（例えば、応力緩和過程のように）は拡散プロセスによって起こりそして一次レート式で表すことができると理解している：
【００２２】
（１）  Ｄ＝Ｄ０ｅ−Ｑ／ＲＴ
ここで、Ｄ＝時間ｔにおける拡散速度
Ｄ０＝初期拡散速度
Ｑ＝反応開始時の活性化エネルギー
Ｒ＝気体定数
Ｔ＝絶対温度°Ｋ（ケルビン）
一般に、熱的方法を使用して得られる応力緩和速度は拡散によって駆動されそしてスバンテアレニウスの名から命名したアレニウスの一次速度式（２）で表すことができる：
【００２３】
（２）  Γ（Ｔ）＝Ａｅ−△Ｈ／ＲＴ
ここで、Γ＝時間ｔにおける応力緩和速度
Ａ＝定数
Ｈ＝反応の自由エネルギー
Ｒ＝気体定数
Ｔ＝絶対温度°Ｋ（ケルビン）
応力緩和のレベルは一次レート相関関係又は一次式で関連付けることができる。一例としては、ラーソンミラー（Ｌ−Ｍ）式がアレニウス式（２）の対数をとることによって得られる。
Γ∝１／ｔを仮定し、そして並べ替えると、熱応力緩和のＬ−Ｍ式は次式で表される：
【００２４】
（３）  Ｐ＝△Ｈ／Ｒ＝Ｔ（Ｃ＋ｌｏｇｔ）
ここで、ＰはＬ−Ｍ一次レートパラメーターである。一次レート表現としては他の特定形態、アレニウス式の対数表現、が使用されてもよく、そこではラーソンミラー又は“Ｌ−Ｍ”はここで使用されるときはアレニウス式の対数表現を特徴づけるそのような全ての一次レート相関関係及び関連パラメーターを含むことを意図している。一次レート式（３）は図２Ａに示されるようにＸ軸上の一次パラメーターＰとＹ軸上の対象物の物理的性質（例えば、応力緩和又は残存する内部応力又は残留応力）でプロットしてもよい。そのような一次レート曲線は、本発明の範囲内で６及び８において一次レート相関関係を決定するために他の技術を採用してもよいが、例えば、異なった時間と温度での実験によって決定される３個以上のデータを使用して熱エネルギー工程用に得ることができる。熱一次レート曲線（例えば、図２Ａ中のプロット３１）は所望の物理的性質値（例えば、応力緩和レベル）を達成するために採用される時間／温度の組み合わせを予測するために使用することができる。
【００２５】
発明者としては、内部又は残留応力は主として転移移動及び全体の転移密度の減少、及び／又は充填欠陥のような他の格子欠陥によって達成されるものと考えている。全体の応力状態の成分は局部的な格子歪によるが、しかし絶対値であると思われる。この成分は純粋に弾性歪でありそして格子内で局在化している。転移の形成は歪が活性化エネルギーに等価な或る値に達するときに起こる。転移相互作用はそれがエネルギー的にそうするのに都合が良くなければ起こらない。エネルギーが、熱又は圧力波を生じさせることができる時間変化（例えば、振動、周期的、パルス状）で付与されるエネルギーの形態であれば、結晶固体に付与されるときに、エネルギーはそれらの移動を活発にさせるように転移に加えられる。システムは低エネルギー状態に移動するので転移は結合や消滅によって低エネルギー状態に到達しようと試み、このようにして材料の内部応力を減少させる。
【００２６】
さらに、発明者は、同様な数学的関係が拡散プロセスを使用して転移移動を引き起こす応力緩和又は他の性質変化方法に対して維持され、そして上記のアレニウスの一次レート式（２）で表すことができると考えている。本発明に従えば、時間及び操作条件設定値がここで記載されているように決定されるところで物理的変化（例えば、応力緩和）を変化させるために構造体に複数のエネルギータイプを同時に付与する拡散過程で加速が生ずる。加速結果をさらに示すために、以下の説明は熱エネルギー及び振動エネルギーが構造体を応力緩和するために同時に付与される例として提供される。
【００２７】
問題となっている材料又は部品のマトリックスが歪のある部分と歪の無い部分に分離できると仮定し、それぞれの濃度をＣとすると、合計濃度は下記のように表される：
（４）  Ｃｔ（合計）＝Ｃｓ（歪）＋Ｃｎ（歪無し）
応力緩和の場合には、次式が成り立つ：
【００２８】
（５）  Ｃｓ→Ｃｎ
応力緩和過程での歪部分の濃度変化速度は下記のように表される：
（６）  Ｃｓ／ｄｔ＝−ｋ・Ｃｓ
これは反応速度変化であり、ここでｋ＝Ａｅ−△Ｈ／ＲＴ
このように
【００２９】
（７）  ｄＣｓｖ／ｄｔ＝−ｋｖ・Ｃｓｖ
ここで、ｋｖは振動二次エネルギータイプのアレニウス式であり、そして：
（８）  ｄＣｓＴ／ｄｔ＝−ｋＴ・ＣｓＴ
ここで、ｋＴは熱エネルギータイプのアレニウス式である。
組み合わせた方法の合計は下記のとおりである：
【００３０】
（９）  ｄＣｓ／ｄｔ＝ｄＣｓｖ／ｄｔ＋ｄＣｓＴ／ｄｔ＝−（ｋｖ＋ｋＴ）・Ｃｓ
Ｃｓ（ｔ）を解くと：
（１０）  Ｃｓ（ｔ）＝Ａｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）ｔ＋Ｂ
ｔ＝０及びｔ＝∞に対して境界条件を付与すると：
（１１）  Ｃｓ（０）＝Ａｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）０＋Ｂ＝Ａ＋Ｂ
（１２）  Ｃｓ（∞）＝Ａ・０＋Ｂ＝Ｂ
【００３１】
（１１）と（１２）を組み合わせると：
（１３）  Ａ＝Ｃｓ（０）−Ｃｓ（∞）
（１０）式に代入すると：
（１４）  Ｃｓ（ｔ）＝［Ｃｓ（０）−Ｃｓ（∞）］ｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）ｔ＋Ｃｓ（∞）、そして
【００３２】
（１５）  Ｃｓ（ｔ）＝Ｃｓ（０）ｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）ｔ＋Ｃｓ（∞）［１−ｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）ｔ］
Ｃｓ（０）＝１とＣｓ（∞）＝０の境界条件から
（１６）  Ｃｓ（ｔ）＝ｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）ｔ
Ｌ’Ｈｏｐｉｔａｌ則を付与しｔに１を代入すると：
【００３３】
（１７）  Ｃｓ（ｔ）＝ｅ−（ｋｖ＋ｋＴ）
二つの拡散プロセスが同時に起こり、そしてｋ＝アレニウス式の場合：
（１８）  １／ｔ＝Ａ・ｅｘｐ｛−（△ＨＴ＋△ＨＶ）／ＲＴ｝
自然対数をとると：
（１９）  −ｌｎｔ＝ｌｎＡ−｛（△ＨＴ＋△ＨＶ）／Ｒ｝（１／Ｔ）
並べ替えて対数に変換すると：
（２０）  ｛（△ＨＴ＋△ＨＶ）／Ｒ｝＝Ｔ（Ｃ＋ｌｏｇｔ）
【００３４】
このように、同時に付与される応力緩和プロセスの如何なる組み合わせの場合にも、応力緩和速度の合計は一次パラメーターＰと関連付けることができる。振動プロセス、音、機械的振動、レーザーインパルス、又はその他の振動又は時間変化のあるエネルギープロセスは通常固定された温度で実施され、そこでは時間、振動数、及び振幅は変数である。振動数と振幅の設定は本発明の範囲内で対象の材料の活性化エネルギー又はそれを上回るエネルギーを付与するのに好適な技術に従って、例えば、構造体と構造体が処理過程で置かれているシステムのための共鳴振動数を明らかにし、そして共鳴振動数近傍の振動数を選択することによって決定できる。この点に関しては、本発明は構造体に時間変化するエネルギーを付与するための固定された振動数又は固定された振幅手段に限定されないので、振動数は共鳴点が変化するにつれて処理工程の過程で調節される。発明者はまた、振動数は温度に対して弱い従属関係にあり、下記のように計算される：
【００３５】
（２１）  ｃ＝□ｆ
ここで、ｃ＝材料中の音速
□ｆ＝ｆ（標本寸法）
ｆ＝調和振動数
また
（２２）  ｃ＝（Ｙ／ρ）１／２
ここで、Ｙ＝ヤング率
ρ＝材料の密度
密度と温度間の相関関係は次のように表される：
【００３６】
（２３）  ρ＝ρ０（１＋βＴ）
ここで、β＝３ｃｔｅでｃｔｅは熱膨張係数である。振動数を解くと：
（２４）  λｆ＝（Ｙ／ρ）１／２
（２５）  ｆ＝（Ｙ／ρ）１／２（１／λ）
温度変化を含めると、振動数は次のように表される：
（２６）  ｆ＝［Ｙ／｛ρ０（１＋βＴ）｝］１／２（１／λ）
このように、作動振動数ｆは１／Ｔの関数である。
【００３７】
それゆえに、温度Ｔが変化するとき、作動振動数も同様に変化する。このように、応力緩和の効率を最大にするために、振動数は工程が処理温度に到達すれば最終値に調節することができる。いくつかの振動技術の場合、本発明では必ずしも必要ではないが、振動数は振動操作振動数の設定において最良のそしてそのように調節された弱い相関関係にあると考えられる。波長エネルギーによる周期的な格子変位は単一法ではヤング率とポアッソン比に比例するために、振動数／ヤング率の相関関係は合金と製品形態に特有でそしてこのようにして問題となっている特定の部品で実験を行うことによって有利に決定することができる。
【００３８】
さらに、構造体が応力緩和されるとき共鳴振動数は変化し、時間変化するエネルギータイプの振動数への調節がそれに応じてなされる。さらに、振動数はまた部品の寸法に大きく依存する。一般には、合金の特定の振動数範囲は特定の振動数発生方法、超音波、レーザー、電子、磁気、機械的、及びマイクロウエーブ、又はその他のタイプに対して予め決定できるのではあるが、特定の構造体及び設置システムに従った調節も本発明の範囲内に入ると見做される。
【００３９】
図１に戻り、一次レートパラメーターＰ１−Ｐ３が１０−１４で決定されると、操作条件設定値と時間値は１６−１８に従って選択される。第一エネルギー工程のための一つの操作条件設定値又は同時処理のための時間値は、第一エネルギータイプが熱の場合温度設定値又は同時処理設定値のように１６で選択される。選択された第一の変数（例えば、独立変数）は構造的、装置的、経済的、又はその他を考慮して、又はランダムに１６で選択される。一例としては、熱エネルギー源のようなプロセス装置は温度の上限をもち、及び／又は構造体の硬さ変化又は構造体の熔融を避けるための安全温度以下に維持することが望ましく、そこでは最小温度値はその活性化エネルギーを超える材料の臨界温度である。別の例では、船舶、航空機、橋梁部分は周囲温度及び／又はその構造体の熱収縮のために非常な高温に曝すことは困難であり、１６において温度設定値を選択する際にはそのような考慮がなされるべきである。
【００４０】
１８において、操作条件設定値と時間値の別の一つは一次レートパラメーターＰ３（例えば、単純にＰ１とＰ２に従って）に従って、そしてまた前に選択された（例えば、独立）変数に従って選択又は決定される。温度設定値が１６で選択される上記の例の場合、時間値は熱エネルギー工程のための一次レート相関関係を使用して構造体に第一のエネルギータイプを付与するための温度設定値とパラメーターＰ３に従って１８において決定される。一次レート相関関係は、例えば、対応する一次レート式（例えば、上記の式（３））を第一エネルギー工程のために評価し、パラメーターＰ３と温度設定値を独立変数として使用し、そして従属変数、この例では時間値を解くことによって使用される。
【００４１】
第二エネルギー工程のための操作条件設定値は第一エネルギー工程でエネルギーを一緒に同時付与するためのその他の基準に従って選択される。例えば、振動数及び／又は振幅の設定値は振動第二エネルギー工程のために選択され、そこでは構造体はそれが処理のために置かれているシステムと一緒に共鳴振動数を決定するためにスキャンされる。処理振動数はそれから、振動数が処理の過程で調節されるべき共鳴振動数又はその近傍となるように選ばれる。そのような振動第二エネルギー工程の振動数と振幅はまたそれによって付与されたエネルギーが構造体材料の活性化エネルギーを上回るように調節される。
【００４２】
この点に関しては、上記の６−１４で決定された一次レート相関関係と一次レートパラメーターは一般的には材料に固有で構造体とは独立でエネルギータイプを構造体に付与するための１以上の操作条件設定値が材料特有の考慮（例えば、活性化エネルギー、等々）に従って、同様に、質量、サイズ、形状、又はシステム又は構造体の特徴など特定の構造体及び／又は構造体が処理されるシステムの特性に従って選ばれることは注目すべきである。一旦操作条件設定値及び時間設定値が１６及び１８で選択されると、方法２は２２に進み、第一及び第二エネルギー工程が第一及び第二のエネルギータイプを少なくとも選択された時間値の間に同時に構造体に付与し、方法２が２４で終わる前に構造体の物理的性質変化の加速を達成するために実施される。エネルギータイプの一つが熱であるエネルギーの同時付与の手段においては、熱は好ましくは最初に遮断され、部品が処理される（例えば、応力緩和される）まで振動エネルギーを走らせ、転移移動のための最小温度を達成する。
【００４３】
図１、２Ａ、及び２Ｂに示されるように、本発明は複数のエネルギータイプを構造体の物理的性質を変化させるために構造体に同時に付与するための操作条件設定値と時間値を決定する方法を提供し、それは対象物の物理的性質を変化させるために単独で、又は実際の構造体の処理と組み合わせて使用される。一次レート相関関係（例えば、上記の６及び８において）の決定は使用すべき予め存在している一次レート相関関係を決定又は使用するために与えられた材料タイプのサンプル試料を使用して実験室のセット中で実施される。これらによって、一次レートパラメーターは所望の物理的性質のために決定でき（例えば、１０−１４において）、そして操作条件設定値及び時間値が選択できる（例えば上記の１６及び１８において）。その後、第一及び第二エネルギー工程は、一次相関関係及びパラメーターが決定され、１以上の操作条件設定値（例えば、振動数のような）が処理システムの特性（例えば、系の共鳴振動数）に従って選択されるように材料構造体に付与される。
【００４４】
さらに、本発明の種々の態様が２以上のエネルギータイプの同時付与において採用できる。このように、本発明は整数Ｎ個の異なったエネルギータイプ、ここでＮは１以上の正の整数である、の同時適用をそして一次レート相関関係（例えば、導かれた又は予め存在する）が所望の物理的性質値に対応するＮ個の一次レートパラメーター（例えばＰ１・・・ＰＮ）を決定するために使用されることを意図している。１以上の操作条件設定値及び／又は時間値はそれからこれらのパラメーターに従って決定されるか、又はパラメーターは別のパラメーター（例えば、ＰＮ＋１＝Ｐ１−（Ｐ２＋Ｐ３＋・・・＋ＰＮ））を使用して相関付けられる。さらに、以下の図５に示されそして記載されているように、単一の一次レート相関関係は１以上のエネルギータイプの同時付与から導かれるか又は得られ、Ｎより少ないパラメーターがＮ個のエネルギータイプの付与に対する操作条件設定値及び時間設定値を選択するのに必要である。一例としては、単一の一次レート相関関係は、Ｎ個のエネルギータイプの付与を構造体及び構造体の物理的性質に関連付けるように使用され、そこでは単一のパラメーターは操作条件設定値及び時間設定値を選択するのに使用される。これに関しては、全てのこのような交互手段は本発明の範囲及び特許請求の範囲に入り、示された手段は単に例に過ぎないことを意図している。
【００４５】
図３Ａ、３Ｂ、及び４Ａ−４Ｄを参照すると、本発明は、所望の残存内部応力値（例えば、又は所望の内部応力減少量）を得るために必要な時間を大きく減少させるために熱及び振動エネルギー（例えば、機械的振動）を同時に付与することで、アルミニウム構造物に残存している内部（例えば残留）応力を減少させることにおいて成功裡に遂行された。図３Ａ及び３Ｂは本発明に従った二つのエネルギー工程（例えば、熱及び機械的振動）を使用する応力緩和の例示的な方法１０２を示している。図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ熱及び振動エネルギーのための例示的なラーソンミラー一次レート相関曲線を示している。ラーソンミラー一次レート相関関係又は相関曲線は、ここで使用されるときは、如何なる一次レート式又はアレニウス式の対数表現をも包含する。図４Ｃは本発明の応力緩和技術が実施される例示的なシステムを示しており、そして図４Ｄは従来の応力緩和技術を使用して処理されたアルミニウム構造体と一緒に本発明に従って処理されたアルミニウム構造体の応力緩和結果を比較して示している。
【００４６】
図３Ａでは、方法１０２は１０４で始まり、熱ラーソンミラー曲線（一次レート相関関係）は、図４Ａの例示的なプロット１５１のように、熱応力緩和工程導入のために決定される。この例においては、プロット１５１は異なった時間及び温度設定を使用した熱応力緩和の変化量に曝した７０５５−Ｔ７アルミニウム標本又はサンプルの測定に対応した多くのデータを含んでいる。テスト用標本は初期の物理的性質が同一であるか近い単一のロットから得られ、そしてサンプルは応力を掛けられそして二分された。ベースライン応力測定は二分された一つに対してｋｐｓｉ（１０００ポンド／ｉｎ２）単位で残存内部応力のためのベースライン値を確立するために行われた。サンプルをそれから誘導加熱装置を使用して異なった時間と温度で熱エネルギーを付与して応力緩和を行った。残留内部応力がそれから応力緩和されたサンプルで測定され、％残留応力として特徴付けられた。それから７０５５−Ｔ７アルミニウムのためのラーソンミラー式を使用してそれぞれの応力緩和されたサンプルについてＬ−Ｍ一次レートパラメーター値“Ｐｔ”を計算した。例えば、上記の式（３）が使用される対応する時間“ｔ”と温度“Ｔ”（°Ｋ）を使用して、ここでは値１０をこの合金に対応する定数“Ｃ”として使用し、各サンプルの“Ｐｔ”を計算するために使用された。異なった“Ｃ”値は異なった材料、例えば、鋼用に２０、チタン用に１０−１５、等々用に使用され、そこではその他の値はその他の対象とする材料用に得ることができる。しかしながら、与えられた構造体の場合、単一の応力緩和手順のための全ての操作条件値を得て、そして後でその状態を計算するために同じＣ値が使用される。プロット１５１は図４Ａに示されるように、一次レートパラメーター（例えば、“Ｐｔ”値）を軸Ｘ１５１ｘに沿ってプロットしそして対応する残留％内部応力値をＹ軸１５１ｙに沿ってプロットすることによって得られる。
【００４７】
下記の表１は図４Ａの例示的Ｌ−Ｍ曲線プロット１５１を作図するのに使用されるデータを示す。プロット１５１は％応力緩和（Ｙ軸）の単位で示されるが、等価のＬ−Ｍ曲線は絶対応力値の単位、例えばｋｐｓｌでプロットすることができる。さらに、Ｘ軸値として及び／又はＹ軸値として逆のスケールを代わりに採用してもよい。
【００４８】
【表１】
2005535786.tif 000003
【００４９】
方法１０２は１０８に続き、そこで振動ラーソンミラー曲線（例えば、一次レート相関関係）が振動応力緩和工程のために、図４Ｂの例示的なプロット１５２のように決定される。同様の技術はプロット１５２中の４個の例示データを得るために使用され、そこではサンプルは最初に応力を掛けられ、それから室温（例えば、この例では７０°Ｆ）で７０５５−Ｔ７アルミニウムの活性化エネルギーを上回る振動エネルギーに曝され内部応力を減少させる。応力緩和されたサンプルはそれから残留内部応力を決定するために測定された。図４Ｂのプロット１５２はそれから“Ｐｖ”値をＸ軸１５２ｘに沿ってそして対応する残留内部応力値をＹ軸１５２ｙに沿ってプロットすることによって作図された。以下の表２は図４Ｂの例示的Ｌ−Ｍ曲線プロット１５２を作図するのに使用されたデータを示す。
【００５０】
【表２】
2005535786.tif 000004
【００５１】
１０６及び１０８で決定された熱及び振動工程のためのＬ−Ｍ相関曲線１５１及び１５２において、第一熱的Ｌ−ＭパラメーターＰｔは構造体の所望の残存内部応力値に対応する１１０において決定される。例示された例においては、所望の物理的性質値として３％の残存内部応力（例えば、９７％応力減少）が選択された。図４ＡにおいてＹ軸１５１ｙに沿ったこの値を使用すると、対応する第一熱的Ｌ−ＭパラメーターＰｔは１５１プロットからＸ軸１５１ｘに沿って決められ、１６，８００の値をもつ。１１２においては、振動Ｌ−ＭパラメーターＰｖは図４Ｂに示される振動Ｌ−Ｍ曲線１５２から決定され、それはまた所望の残存内部応力値に対応している。所望の残存内部応力値（例えば、３％）は図４ＢのＹ軸１５２ｙに沿って置かれ、そして対応する振動Ｌ−ＭパラメーターＰｖはＸ軸１５２ｘに沿って１０，８００の値をもつ。
【００５２】
再度図４Ａの熱的Ｌ−Ｍ曲線プロット１５１を参照すると、最終のＬ−ＭパラメーターＰｆは１１４で熱的Ｌ−ＭパラメーターＰｔから振動パラメーターＰｖを差し引くことによって決定される（例えば、Ｐｆ＝Ｐｔ−Ｐｖ＝１６，８００−１０，８００＝６，０００）。このＰｆ値６，０００を使用すると、温度設定値と時間値の一つは誘導加熱工程のための１１６で選択され、そしてもう一方は残った従属変数のためのＬ−Ｍ式を解くことによって１１８で選択される。例えば、温度は、限定はしないが装置限定（例えば、利用できる加熱装置で可能な最大温度）、材料限定（例えば、構造体温度を熔融点以下に保つか又は構造体材料のその他の臨界温度）、及び材料の活性化エネルギーに関する温度以上に構造体を加熱すること、等々を含む１以上の限定を考慮して、１１６で選択される。この例では、３００°Ｆが材料を熔融したり材料の硬さを変えたりする事なしにアルミニウム構造体を応力緩和するために選択される。他の状況においては、工程温度は、構造体が加熱処理されるインラインプロセスのような他の要件によって規定され、そして温度プロフィールは加熱工程のために固定され、その場合本発明は、構造体の温度が冷却され、又はクエンチされる間に振動エネルギー又は他の第二エネルギータイプを同時に付与するための時間値を決定するために使用される。
【００５３】
１２０において、従属変数が選ばれる。例示において、工程時間ｔは上記の１１４で決定された最終Ｌ−ＭパラメーターＰｆ（例えば、６，０００）に従って決定される。この例においては、Ｌ−Ｍ式（３）を１１６で選ばれた温度（例えば、３００°Ｆ）、定数（例えば、アルミニウムの場合、Ｃ＝１０）、及びパラメーターＰｆ（例えば、６，０００）を使用して解き、所望の３％残存内部応力値を達成するための熱及び振動エネルギーを同時に付与するための工程時間ｔ＝約２８．２５秒を得る。１以上の振動設定値は、例えば振動数及び／又は振幅は、アルミニウムの活性化エネルギー又はそれを上回る振動又は時間変動エネルギーを付与するために選択される。採用されるべき技術の一つは構造体及び構造体が処理されるべきシステムのための共鳴振動数を決定すること、及び共鳴振動数又はその近傍（例えば、わずかに下回る）振動数（工程の間で調節される）を選択することを含む。この例においては、この温度における熱の単独付与又はこの時間における振動の単独付与は所望の応力緩和到達をもたらさないことは注目すべきである。このように、本発明は、以下の図４Ｄでさらに示されるように、応力緩和のかなりの加速をもたらす。１２２において、誘導加熱及び振動工程は少なくとも選択された時間値の間そして誘導加熱及び振動工程のために選択された操作パラメーターに従って実施され、そして方法１０２は１２４で終了する。
【００５４】
さらに図３Ｂに示されるように、加熱及び振動工程は時間的に厳密に並ぶ必要はないが、しかし本発明の範囲内で所望の内部応力緩和量を達成するためには１２２における最小時間値の間同時に付与されることだけは必要である。応力緩和工程１２２は図３Ｂの１３０で始まり、振動工程は最初に１３２で始まりそして選択された振幅と振動数が１３４で達成されるまで継続する。熱工程は１３６で始まり（その間振動が続く）そして温度は１３８で監視される。一旦選択された温度設定値（例えば、この例では３００°Ｆ）が１３８で達成されると、選択された温度設定値と振動設定値は、同時に起こる工程時間ｔが少なくとも選択された時間値ｔＳＥＬとなるように決定されるまで１４０で維持される。その後、熱エネルギーの付与は１４４で中止しそして振動は構造体温度Ｔが臨界温度ＴＣＲＩＴ以下（例えば、１４８ではい）となるまで１４６に続き、その後振動は１５０で停止されそして方法１０２は１２４で終了する。複数のエネルギータイプを同時付与する他の手段は本発明の範囲内であることを意図している。例えば、工程（例えば、熱又は振動）が他の一つの前に開始しても良いし、又は両方が同時に始まってもよい。さらに、工程が他方の停止の後まで続くか又は両方が同時に終了してもよい。熱勾配の存在により新しい残留応力の形成を防ぐために、温度が転移移動の活性化に必要な値以下に下がるまで、振動エネルギーレベルが維持されることが望ましい。これに関しては、図３Ｂに示される例は本発明の範囲内で一つの可能な手段に過ぎず、本発明及びその特許請求の範囲はここで例示され記載された例示的な手段に限定されない。一例としては、熱エネルギーが既に存在するところでは、温度値は第二エネルギー形態が付与されるところで選択される。例えば、温度値は、部品が使用されるところで遭遇する最大操作温度として、又は応力導入工程が終了する温度として、又は部品が溶接後に固体になり、それから振動又は他の振動工程を付与するための工程中の適当な時間及び温度として使用される温度として選択される。
【００５５】
上記の技術はそれから第一及び第二Ｌ−Ｍ相関関係を使用して二つの一次レート相関関係から又は複数のエネルギータイプの同時付与を特徴付けている一次レート相関関係の単一の組み合わせからＰｔ、Ｐｖ、及びＰｆを決定するために使用できる。例えば、熱Ｌ−Ｍ曲線及び振動Ｌ−Ｍ曲線が利用できるところでは、Ｐ３はＰ１からＰ２を差し引くことによって計算できる。一旦Ｐ３が得られれば、前に選択した温度値は同時エネルギー付与のための時間を決定するために使用される。第一及び第二のエネルギータイプは適切な時間をかけて同時に付与され、一旦始まると構造体は上記で選択した温度に到達し、そしてそれから熱エネルギー付与は終了する。第二の（例えば振動）エネルギータイプはその後構造体の温度が転移移動の活性化エネルギー以下まで低下し改善された応力緩和が生ずるまで継続される。熱エネルギー源を取除いた後で第二のエネルギータイプを継続させるこの技術は冷却過程で本来存在する熱勾配によって新しい残留応力が作り出されることを防止でき有利である。
【００５６】
図４Ｃは本発明の別の態様に従った例示的システム１６０を示しており、そこでは複数のエネルギータイプは本発明に従ってそれらの物理的性質（例えば、熱応力、等々）を変化させるために構造体１６２に同時に付与される。システム１６０は構造体１６６に熱エネルギーを与えるためにケーブル又は他の連結器具（連結器具１６６は標準誘導加熱技術に従って構造体１６２に電場を与えるためのコイルをふくんでいる）を介して構造体１６２に操作上連結されている誘導加熱システム１６４からなっている。システム１６０はさらにケーブル、機械的アクチェーター、等々のようなコネクター１７２を介して構造体１６２に振動エネルギー（例えば、機械的振動）を与えるために結合された振動システム１７０を含む。加熱及び振動システム１６４及び１７０は、制御システム（１８０）から、それぞれ、制御信号（１７４、１７６）に従って操作され、そしてフィードバック信号（例えば、振動数、振動の振幅、構造体の温度、等々）は構造体を制御システム（１８０）に操作上連結している変換器（図示されていない）から連結器１８２に沿って与えられる。
【００５７】
図４ＤはＡＳＴＭ  Ｅ８テンサイルテストによって作られた４個の７０５５−Ｔ７アルミニウムサンプル中に残存する内部応力（ｋｐｓｌ）のプロット１９０を示すが、ここで全てのテストされた標本は同じ熱処理と同じテストロットから選ばれ、そして全てのサンプルがほぼ等価の内部応力で開始するような同じ条件下でテストした。生じた内部応力はサンプル表面下で異なった深さで四つの技術に従った例示されたような応力緩和処理であり、表面からの深さ毎の応力の観察された変化は製造工程の結果でありその製品形状に典型的なものである。第一サンプル（＃１）の結果は曲線１９１で示され、第二サンプル（＃２）の結果は曲線１９２で示され、そして第三サンプル（＃３）の結果は曲線１９３で示される。第四サンプル（＃４）は本発明に従って熱及び振動を使用し、そして第四サンプルの例示的な結果は曲線１９４で示される。
【００５８】
サンプル＃１は４分間で５３Ｈｚの振動数の振動のみを使用して応力緩和し曲線１９１で示される残存内部応力をもたらした。サンプル＃２は２４時間同一振動数のみの振動を使用して応力緩和し、曲線１９２で示される応力を生じた。サンプル＃３は３００°Ｆで４分間熱のみの工程（振動なし）を使用して応力緩和を行った。
【００５９】
第四のサンプル（＃４）は本発明に従って熱及び振動の同時付与を４分間行って応力緩和したが、応力は測定の深さがほぼ０であることが曲線１９４で認められた。例示より、第四サンプルは一般には約３００°Ｆの温度設定値と処理の間構造体が設置されているシステムの共鳴振動数で又はその近傍で活性化エネルギーを上回るエネルギーを付与するために選択された振動数設定値を使用して上記の図３Ａ−Ｂの記載中でセットされた操作条件設定値に従って処理された。データは図４Ｄで示すように、本発明の工程は、４分間で、第四サンプル（＃４）を振動のみ又は熱のみの他のサンプルの技術に較べてより少ない時間で十分に応力緩和させ、所望の応力減少の目標に適合した。
【００６０】
図５は構造体の物理的性質を変化させそして本発明に従った複数エネルギー同時処理工程の操作条件設定値を決定するための例示的な方法２０２を示しており、２０４から始まる。２０６で、連結された一次レート相関関係は構造体の物理的性質を変化させるための２以上のエネルギータイプを構造体に同時付与するために決定される。この方法では、連結された一次レート相関関係は第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させており、それは他の一次レート曲線の単一Ｌ−Ｍであることができる。
【００６１】
応力緩和又は他の性質変化のための２以上のエネルギータイプを同時付与する効果を結びつける一次レート相関関係（例えば、曲線、式、モデル、等々）を発展させるために、以下の技術が２０６で使用される。熱及び振動エネルギータイプの例の場合、温度への振動数の依存は合金及び部品形態（例えば、処理されるべき構造体及び処理過程で構造体が設置されているシステムの質量、サイズ、形状、等々を含む）に強く依存しそして温度には弱く依存すると考えられる。それゆえに、振動数はシステム及び合金に適切であるように選択される。精密な調整がなされる場合もあるがしかしシステムの残りが安定ならば一般には振動数は温度の広い範囲で大きく変化はしない。好ましくは対象の材料（合金、等々）の単一ロットからなるテスト片又はサンプルは、連結した一次レート相関曲線をプロットするためのテスト結果を導くために使用できる。残留又は内部応力の場合は、一般に引っ張り試験用標本はＡＳＴＭ  Ｅ８又は幾つかの好適なテスト方法に従って製造されそして適切に破壊テストを受ける。それぞれの破壊した引っ張り試験用標本の半分はベースライン残留応力をテスト（例えば、測定）するために使用される。それぞれの破壊した引っ張り試験用標本の別の半分は熱源及び利用できる時間の制限付きで広範囲のＬ−Ｍパラメーターを得るために選ばれた変動する時間と温度において熱及び振動エネルギー（例えば、上記で決定された振動数設定値を使用して）を同時に付与することによって応力緩和された。結果としての（例えば、測定された）残留応力値（例えば、又は計算された応力緩和量）はそれから対応するＬ−Ｍパラメーターに対してプロットされ連結された相関曲線を生み出し、そこでは少なくとも５点は連結された（例えば同時）工程のためのＬ−Ｍ曲線を決定するために理想的に使用される。
【００６２】
２０６から得られる連結された一次レート相関曲線（例えば、又は好適な予め存在する連結一次レート相関関係）はそれから工程実施のための時間及び温度設定値を決定するために使用される。連結一次レートパラメーターＰｃは対象物の物理的性質の所望値に対応した連結された一次レート曲線又は相関曲線から２０８で決定される。時間及び温度設定値は一次レートパラメーターＰｃに従って同時エネルギー付与のために２１０で選択され、そして第一及び第二のエネルギータイプは選択された操作条件及び時間設定値に従って２１２で構造体に付与され、そして方法２０２は２１４で終了する。
【００６３】
本発明は１以上の手段について例示及び記載してきたが、例示された例への変更及び／又は修正が本発明の特許請求の範囲とその精神から逸脱することなしでなされてもよい。特に上記で記載された成分又は構造体（ブロック、単体、組み立て品、装置、回路、システム、等々）によって実施された種々の機能においては、そのような成分を記載するために使用される用語（“意味する”への参照を含む）は、特に指示がなければ、ここで示された例示的な本発明の手段による機能を発揮する開示された構造体とたとえ構造的には等価でなくても、記載された成分の特定の機能を発揮する（例えば、機能的に等価である）如何なる成分又は構造体にも対応することを意図している。さらに、本発明の特定の態様は幾つかの手段のうちの一つのみを開示したのであって、そのような態様は所望によりそして与えられた又は特定の用途のために他の手段の１以上の態様と組み合わせてもよい。さらに、用語“含んでいる”、“含む”、“もっている”、“もつ”、“とともに”、又はそれらの変形は詳細な説明及び特許請求の範囲において使用される場合には、そのような用語は、用語“からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”と同様の意味で包含されることを意図している。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のシステム及び方法は部品や構造体の応力緩和分野で使用され加速された内部応力の減少をもたらす。
本発明は、限定はしないが、熱処理及び熟成を含む固体拡散、金属の表面拡散処理（例えば、オキシ窒素化、窒素化、浸炭化、等々）、金属のゾーン精製、電池製造、半導体のドーピング（例えば半導体製造における高速処理又は低温処理）技術領域、又は原子が材料を拡散する間に時間が掛かるその他の技術領域において利用できる。本発明はまた限定はしないが、逆浸透膜（例えば水精製、化学的分離、等々）を含む液体拡散領域、液体クロマト（例えば化学的分離、等々）、及び化学的混合の分野で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は本発明に従った複数のエネルギータイプを同時に付与して構造体の物理的性質を修正又は変化させる方法を例示的に示すフローダイアグラムである。
【図２．Ａ】図２Ａは本発明に従った第一エネルギー工程のための一次レート相関曲線を例示的に示す図である。
【図２．Ｂ】図２Ｂは本発明に従った第二エネルギー工程のための一次レート相関曲線を例示的に示す図である。
【図３．Ａ】図３Ａは本発明に従った応力緩和方法を例示的に示すフローダイアグラムである。
【図３．Ｂ】図３Ｂは図３Ａの例示的な応力緩和方法をさらに詳細に示すフローダイアグラムである。
【図４．Ａ】図４Ａは本発明に従って熱エネルギーを応力緩和７０５５−Ｔ７アルミニウム構造体に付与するための例示的なラーソンミラー（Ｌ−Ｍ）相関曲線を示す図である。
【図４．Ｂ】図４Ｂは本発明に従って発振振動エネルギーを応力緩和７０５５−Ｔ７アルミニウム構造体に付与するための例示的なラーソンミラー相関曲線を示す図である。
【図４．Ｃ】図４Ｃは本発明の種々の態様が実施される場合の構造体を応力緩和するための例示的なシステムを示す系統図である。
【図４．Ｄ】図４Ｄは本発明に従って処理された構造体サンプルと従来技術に従って処理されたサンプルについての応力緩和結果を比較して示す図である。
【図５】図５は本発明に従って一次レート相関関係を組み合わせて使用して構造体の物理的性質を変化させる別の例示的な方法を示すフローダイアグラムである。
【図１】
2005535786.tif 000005
【図２．Ａ】
2005535786.tif 000006
【図２．Ｂ】
2005535786.tif 000007
【図３．Ａ】
2005535786.tif 000008
【図３．Ｂ】
2005535786.tif 000009
【図４．Ａ】
2005535786.tif 000010
【図４．Ｂ】
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【図４．Ｃ】
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【図４．Ｄ】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月22日(2005.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作条件設定値（セッティング）に従って第一エネルギー工程（１３６）を実施することによって構造体に第一のエネルギータイプのエネルギーを与え、但し操作条件設定値及び時間値の少なくとも１つは、第一エネルギー工程（１３６）のための一次レート（ファーストオーダーレート）相関関係（１５１）に従って、第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）に従って、そして所望の物理的性質値に従って選択され、そして第二エネルギー工程（１３２）を実施することによって構造体のための活性化エネルギーを上回るレベルの第二のエネルギータイプのエネルギーを構造体に与えると共に第一及び第二エネルギー工程（１３６、１３２）は少なくとも時間値のために同時に（１４０、１４２）実施され、第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）は第一のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させ、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）は第二のエネルギータイプの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させることを特徴とする構造体の物理的性質を変化させる方法。
【請求項２】
第一のエネルギータイプが熱でそして第二のエネルギータイプが振動である請求項１記載の方法。
【請求項３】
操作条件設定値が温度設定値（セッティング）であり、温度設定値と時間値の一つが第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）に従って、第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）に従って、所望の物理的性質値に従って、そして温度設定値と時間値の他の一つに従って選択される請求項２記載の方法。
【請求項４】
第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）が、熱エネルギーの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一ラーソンミラー（Ｌａｒｓｏｎ−Ｍｉｌｌｅｒ）関係であり、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）が、振動エネルギーの構造体への付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二ラーソンミラー関係である請求項３記載の方法。
【請求項５】
さらに、所望の物理的性質値に対応した第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）を決定し、所望の物理的性質値に対応した第二ラーソンミラー関係（１５２）に従って第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を決定し、温度設定値と時間値の最初の一つを選択し、次いで第一及び第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ、Ｐｖ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして温度設定値と時間値の最初の一つに従って温度設定値と時間値の第二の一つを選択することを含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
さらに、第一及び第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ、Ｐｖ）に従って第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）を決定するとともに温度設定値と時間値の第二の一つが第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして温度設定値と時間値の最初の一つに従って、選択されることを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）の決定が第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）から第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を差し引くことからなる請求項６記載の方法。
【請求項８】
温度設定値と時間値の第二の一つを選択することが、温度設定値と時間値の第二の一つを得るために第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）と温度設定値と時間値の最初の一つを使用して第一ラーソンミラー関係（１５１）を評価することからなる請求項７記載の方法。
【請求項９】
物理的性質が内部応力であり、そして所望の物理的性質値が残存内部応力値と内部応力減少値のうちの一つである請求項４記載の方法。
【請求項１０】
物理的性質が内部応力であり、そして所望の物理的性質値が残存内部応力値と内部応力減少値のうちの一つである請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第一エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５１）が、第一エネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一ラーソンミラー関係であり、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係（１５２）が、第二エネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二ラーソンミラー関係である請求項１記載の方法。
【請求項１２】
さらに、所望の物理的性質値に対応した第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）を決定し、所望の物理的性質値に対応した第二ラーソンミラー関係（１５２）に従って第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を決定し、操作条件設定値と時間値の最初の一つを選択し、次いで第一及び第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ、Ｐｖ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って、操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
さらに、第一ラーソンミラーパラメーター（Ｐｔ）から第二ラーソンミラーパラメーター（Ｐｖ）を差し引くことによって第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）を決定するとともに操作条件設定値と時間値の第二の一つが第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）に従って、第一ラーソンミラー関係（１５１）に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って、選択されることを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択することが、操作条件設定値と時間値の第二の一つを得るために第三ラーソンミラーパラメーター（Ｐｆ）と操作条件設定値と時間値の最初の一つを使用して第一ラーソンミラー関係（１５１）を評価することからなる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
第二のエネルギータイプが振動であり、第二のエネルギータイプが、第一及び第二エネルギー工程を実施している間構造体が設置されている系の共鳴振動数に従って選択された振動数で構造体に付与されるものである請求項１記載の方法。
【請求項１６】
第二エネルギータイプが系の共鳴振動数又はその近傍の振動数で構造体に与えられる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第二のエネルギータイプが超音波、レーザー、電子、磁気、機械的振動、及びマイクロ波からなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項１８】
操作条件設定値に従って第一エネルギー工程を実施することによって構造体に第一のエネルギータイプのエネルギー（１３６）を付与し、そして第二エネルギー工程を実施することによって構造体のための活性化エネルギーを上回るレベルの第二のエネルギータイプのエネルギー（１３２）を付与するとともに第一及び第二エネルギー工程は少なくとも時間値のために同時に（１４０、１４２）実施され、そして操作条件設定値及び時間値の一つが所望の物理的性質値に従ってそして第一及び第二のエネルギータイプの構造体への同時付与を構造体及びその物理的性質に関係させる一次レート相関関係に従って選択されることを特徴とする構造体の物理的性質を変化させる方法。
【請求項１９】
さらに構造体及びその物理的性質と第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質と関係させているラーソンミラー関係（２０６）を決定することからなる請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
熱エネルギーの付与を構造体及び構造体の内部応力に関係させている第一ラーソンミラー関係を決定し（１０６）、振動エネルギーの付与を構造体及び構造体の内部応力に関係させている第二ラーソンミラー関係を決定し（１０８）、第一ラーソンミラー関係に従いそして構造体の所望の内部応力値に従って第一ラーソンミラーパラメーターを決定し（１１０）、第二ラーソンミラー関係に従いそして構造体の所望の内部応力値に従って第二ラーソンミラーパラメーターを決定し（１１２）、第一ラーソンミラーパラメーターから第二ラーソンミラーパラメーターを差し引くことによって、第一及び第二ラーソンミラーパラメーターに従った第三ラーソンミラーパラメーターを決定し（１１４）、操作条件設定値と時間値の最初の一つを選択し（１１６）、次いで第三ラーソンミラーパラメーターに従って、第一ラーソンミラー関係に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択し（１２０）、構造体が設置されている系の共鳴振動数に従って１以上の振動操作条件設定値を選択し、熱操作条件設定値に従って熱エネルギーを構造体に与え（１２０）、そして同時に振動操作条件設定値に従って振動エネルギーを時間値に等しいかそれ以上の時間で構造体に与える（１２２）ことからなる構造体の応力緩和方法。
【請求項２１】
温度設定値と時間値の第二の一つの選択（１２０）が温度設定値と時間値の第一の一つと第三ラーソンミラーパラメーターを使用して温度設定値と時間値の第二の一つのための第一ラーソンミラー関係を示す第一ラーソンミラー式を解くことからなる請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
構造体のための所望の物理的性質に従ってそして第一のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一エネルギー工程の一次レート相関関係に従って第一パラメーターを決定し（１１０）、所望の物理的性質に従ってそして第二のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二エネルギー工程の一次レート相関関係に従って第二のパラメーターを決定し（１１２）、第一エネルギー工程の時間値及び操作条件設定値の最初の一つを決定し（１１６）、次いで第一及び第二パラメーターに従って、第一エネルギー工程の一次レート相関関係に従って、そして時間値と操作条件設定値の最初の一つに従って時間値と操作条件設定値の第二の一つ選択する（１２０）ことからなる構造体の物理的性質を変化させるために構造体に複数のエネルギータイプを同時に付与するための操作条件設定値と時間値を決定する方法。
【請求項２３】
さらに第一エネルギー工程のための一次レート相関関係を決定し（１０６）、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係を決定する（１０８）ことからなる請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
第一エネルギー工程のための一次レート相関関係が第一のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第一ラーソンミラー関係であり、そして第二エネルギー工程のための一次レート相関関係が第二のエネルギータイプの付与を構造体及びその物理的性質に関係させている第二ラーソンミラー関係である請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
さらに、時間値と操作条件設定値の第二の一つが第三パラメーターに従って、第一エネルギー工程のための一次レート相関関係に従って、そして時間値と操作条件設定値の第一の一つに従って選択される（１２０）ように第一及び第二パラメーターに従って第三パラメーターを決定する（１１４）ことを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
第三パラメーターの決定（１１４）が第一パラメーターから第二パラメーターを差し引くことからなる請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
時間値と操作条件設定値の第二の一つの選択が、時間値と操作条件設定値の第二の一つを得るために第三パラメーターと時間値と操作条件設定値の第一の一つを使用して第一エネルギー工程のための一次レート相関関係を評価することからなる請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
物理的性質が内部応力で、そして所望の物理的性質値が残存内部応力と内部応力減少値のうちの一つである請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させる一次レート相関関係に従って構造体の所望の物理的性質に対応する一次パラメーターを決定し（２０８）、第一エネルギー工程の操作条件設定値と時間値の最初の一つを選択し（２１０）、一次パラメーターに従って、一次レート相関関係に従って、そして操作条件設定値と時間値の最初の一つに従って操作条件設定値と時間値の第二の一つを選択する（２１０）ことからなる複数のエネルギータイプを構造体の物理的性質を変化させるために構造体に同時に付与するための操作条件設定値を決定する方法。
【請求項３０】
さらに、第一及び第二のエネルギータイプの同時付与を構造体及び構造体の物理的性質に関係させている一次レート相関関係を決定する（２０６）ことを含む請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
熱エネルギー源（１６４）、振動エネルギー源（１７０）、及び熱エネルギー源（１６４）及び振動エネルギー源（１７０）から構造体（１６２）に熱及び振動エネルギーの同時供給を制御するために制御信号（１７４、１７６）を熱及び振動エネルギー源（１６４、１７０）に供給する制御システム（１８０）からなる構造体の物理的性質を変化させるシステム。
【請求項３２】
さらに、フィードバック信号（１８２）を制御システム（１８０）に供給するための構造体に操作上連結された変換器を含む請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
第一のエネルギー工程を止めた後、構造体温度が臨界温度より低くなるまで第二のエネルギー工程を続ける請求項２記載の方法。
【請求項３４】
熱エネルギーが存在する構造体を用意し、そして前工程が終わった後構造体が冷却する間に、その部品が室温まで冷却するに必要な時間より短い時間構造体に振動エネルギーを付与することを特徴とする構造体の物理的性質を変化させる方法。
【国際調査報告】
2005535786.tif 000015
2005535786.tif 000016
2005535786.tif 000017