JPS63113342A - Dynamic characteristic measuring apparatus - Google Patents

Dynamic characteristic measuring apparatus

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JPS63113342A
JPS63113342A JP25930386A JP25930386A JPS63113342A JP S63113342 A JPS63113342 A JP S63113342A JP 25930386 A JP25930386 A JP 25930386A JP 25930386 A JP25930386 A JP 25930386A JP S63113342 A JPS63113342 A JP S63113342A
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displacement
curve
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dynamic
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable subsequent analysis based on a load displacement data, by converting a load signal and a displacement signal into digital data during the breaking of the material to be stored. CONSTITUTION:When a test piece 3 set on an anvil 4 is impacted with a hammer 5, an active gauge 23 causes a change in the resistance and a load signal is outputted from a bridge circuit to be stored into a memory 34 via a load adjustor 33. At the same time, a potentiometer 21 mounted in a rotating shaft of the hammer 5 causes a change in the resistance and a displacement signal is outputted from the bridge circuit to be stored into a memory 36 via a displacement adjustor 35. A data processing is performed with a microcomputer 37 based on a load-displacement data stored in the memories 34 and 36 and moreover, a data processing is performed with a personal computer 38 based on the data and a data stored in an external memory 39 thereby calculating a dynamic characteristic value of the material.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は動的特性測定装置に係り、詳しくは金属材料、
合成樹脂材料、無機材料、複合材料等の各種材料の動的
特性値を計装化シャルピー試験等の計装化衝撃試験から
測定するための装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Object of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a dynamic property measuring device, and specifically relates to a dynamic property measuring device,
The present invention relates to an apparatus for measuring dynamic characteristic values of various materials such as synthetic resin materials, inorganic materials, and composite materials through instrumented impact tests such as instrumented Charpy tests.

(従来の技術及び発明が解決しようとする問題点)シャ
ルピー衝撃試験機、古くから金属材料の靭性評価手法と
して普及し、金属材料の強靭性の研究に貢献してきたが
、あくまで経験法としての立場しか与えられていなかっ
た。このため、靭性値の足口的な評価に必要な荷重−変
位(打撃点の変位をいう。本明細書において同じ。)曲
線を記録できるように計装化する試みが行われるように
なった。
(Problems to be solved by conventional techniques and inventions) The Charpy impact tester has been popular as a toughness evaluation method for metal materials since ancient times, and has contributed to research on the toughness of metal materials, but it is only an empirical method. was only given. For this reason, attempts have been made to instrument the device so that it can record the load-displacement (referring to the displacement of the impact point; the same applies throughout this specification) curve necessary for the basic evaluation of toughness values. .

材料及び機器・構造物の設計に破壊力学が取入れられる
ようになると、衝撃荷重下での破壊靭性値の評価が切望
されるようになり、最も簡便なシャルピー試験に注目が
集った。しかし、この方法で動的な破壊靭性値を有効に
評価するには、試験片寸法、衝撃に伴う振動波や応力波
の干渉、得られる値の正当性の判定基準等に大きな問題
があり、ASTM (米国材料試験協会)E24委員会
でもスクリーニング試験法として現在の所見をなしてい
るにすぎず、しかも線形破壊力学が成立する範囲での検
討しか行われていない。
As fracture mechanics began to be incorporated into the design of materials, equipment, and structures, evaluation of fracture toughness under impact loads became highly desirable, and the simplest method, the Charpy test, attracted attention. However, in order to effectively evaluate dynamic fracture toughness values using this method, there are major problems such as the test piece dimensions, the interference of vibration waves and stress waves associated with impact, and the criteria for determining the validity of the obtained values. The ASTM (American Society for Testing and Materials) E24 committee has only made the current findings as a screening test method, and furthermore, studies have only been conducted within the range where linear fracture mechanics is established.

このような背景下で、本発明は計装化衝撃試験法をより
積極的に発展させる目的でなされたものであって、単に
荷重−変位曲線を記録するだけでなく、その後の解析処
理を効率的に遂行し、さらに最近の弾塑性破壊力学基準
に基づく靭性評価の解析をより迅速かつ精度よく行うこ
ともできる新しい動的特性測定装置を提供するものであ
る。
Against this background, the present invention was made for the purpose of more actively developing the instrumented impact testing method, and it not only enables the recording of load-displacement curves, but also improves the efficiency of subsequent analysis processing. The purpose of the present invention is to provide a new dynamic property measuring device that can perform a toughness evaluation analysis based on recent elasto-plastic fracture mechanics standards more quickly and accurately.

発明の構成 (問題点を解決するための手段) そこで本発明は、3°1装化衝撃試験機から得られる材
料破壊時の荷重信号及び変位信号をそれぞれディジタル
データに変換して記憶する記憶装置と、該記憶装置に記
憶された荷重データ及び変位データに基づいて材料の動
的特性値を算出する演算装置とを備えた動的特性測定装
置を構成したものである。
Structure of the Invention (Means for Solving Problems) Therefore, the present invention provides a storage device that converts the load signal and displacement signal obtained from a 3° single-load impact tester into digital data and stores the respective load and displacement signals at the time of material failure. This constitutes a dynamic property measuring device comprising: and an arithmetic unit that calculates dynamic property values of a material based on the load data and displacement data stored in the storage device.

前記動的特性値として、動的弾塑性破壊靭性値Jd、テ
アリングモジュラス’ma1等を例示することができる
Examples of the dynamic characteristic values include a dynamic elastic-plastic fracture toughness value Jd, a tearing modulus 'ma1, and the like.

また、前記記憶装置としてはRAMを使用したディジタ
ルメモリ装置、フロッピーディスク装置を用いた外部記
憶装置等を例示することができ、前記演算装置としては
専用のワーキングメモリを備えたマイクロコンピュータ
、汎用のパーソナルコンピュータ等を例示することがで
きる。
Further, examples of the storage device include a digital memory device using a RAM, an external storage device using a floppy disk device, etc., and examples of the arithmetic device include a microcomputer with a dedicated working memory, a general-purpose personal computer, etc. A computer etc. can be exemplified.

(作用) 前記記憶装置は、短時間で終了してしまう材料破壊時の
荷重信号及び変位信号をそれぞれディジタルデータに変
換して記憶するため、その荷重−変位データに基づく後
の解析を可能にする。
(Function) The storage device converts the load signal and displacement signal at the time of material failure, which completes in a short time, into digital data and stores them, so it enables later analysis based on the load-displacement data. .

前記演算装置は、材料の動的特性値を効率よく解析し、
迅速かつ精度よく障出する。
The calculation device efficiently analyzes dynamic property values of the material,
Disturbs quickly and accurately.

(実施例) 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に従って説明
する。
(Example) An example embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例の動的特性測定装置は、従来より存在する計装
化シャルピー試験機に接続されるものであるから、まず
計装化シャルピー試験機の概要を説明した後に、本動的
特性測定装置について詳細に説明することとする。
Since the dynamic property measuring device of this example is connected to a conventionally existing instrumented Charpy testing machine, we will first explain the outline of the instrumented Charpy testing machine, and then explain the present dynamic property measuring device. Let us explain in detail.

[計装化シャルピー試験機] 本実施例の計装化シャルピー試験機1の本体1a(容量
490J)は、第2図に示ずように、試験室の床に固定
された基体2、同基体2の下部に設けられた試験片3支
持用のアンビル4、同基体2の上端に回動可能に’N1
着されたハンマ5等から構成されている。
[Instrumented Charpy Testing Machine] As shown in FIG. Anvil 4 for supporting the test piece 3 provided at the bottom of the base 2, and an anvil 4 rotatably attached to the upper end of the base 2.
It consists of a hammer 5 etc. attached.

基体2の上部とハンマ5の基部には、同ハンマ5を任意
の持上角に支持する支持機@7と、その持上レバー8及
び解除レバー9とが設けられ、このハンマ持上角を変え
ることによりハンマ5の打撃部6が試験片3に当たると
きの衝撃速度をO〜5.1m/sの範囲で任意に設定し
うるようになっている。
At the top of the base body 2 and at the base of the hammer 5, there are provided a support device @7 that supports the hammer 5 at an arbitrary lifting angle, and a lifting lever 8 and a release lever 9. By changing the speed, the impact speed at which the striking portion 6 of the hammer 5 hits the test piece 3 can be arbitrarily set in the range of 0 to 5.1 m/s.

また、前記アンビル4はその構成部品を取り替えること
によって、種々の寸法の試験片3に対応することができ
るよう、構成されている。
Furthermore, the anvil 4 is configured so that it can accommodate test pieces 3 of various sizes by replacing its constituent parts.

ざらに、第3図に示すように、同アンビル4には後述す
るストップブロック試験法によって材料のき裂発生点と
動的弾塑性破壊靭性値を求めるためのストップブロック
装置11がWIIR可能に装着される。同ストップブロ
ック装置11は試験片3の載置部12、試験片3の両端
を支持する取替可能なブロック13、ハンマ5の打撃部
6が当たるハンマ停止部14等から、構成されている。
Roughly, as shown in Fig. 3, the anvil 4 is equipped with a stop block device 11 capable of WIIR for determining the crack initiation point and dynamic elastoplastic fracture toughness value of the material by the stop block test method described later. be done. The stop block device 11 is composed of a test piece 3 mounting part 12, a replaceable block 13 that supports both ends of the test piece 3, a hammer stop part 14 against which the striking part 6 of the hammer 5 hits, and the like.

従って、種々の厚さのブロック13を取替えながら同ス
トップブロック装置11を用いれば、ハンマ5の打撃部
6によって試験片3が0〜10mの所定値まで変位した
ときに、同打撃部6はハンマ停止部14に当たって強制
的に停止する。このようにして試験片3の変位を中断さ
せることにより、試験片3におけるき裂進展量を任意に
変化させ、き裂発生点を正確に求めることができる。な
お、ストップブロック装置11は高硬度の工具鋼で形成
され、少なくともハンマ停止部14には表面焼入れが施
されている。
Therefore, if the same stop block device 11 is used while replacing blocks 13 of various thicknesses, when the test piece 3 is displaced to a predetermined value of 0 to 10 m by the striking part 6 of the hammer 5, the striking part 6 It hits the stop part 14 and is forcibly stopped. By interrupting the displacement of the test piece 3 in this way, the amount of crack growth in the test piece 3 can be changed arbitrarily, and the crack initiation point can be accurately determined. The stop block device 11 is made of high-hardness tool steel, and at least the hammer stop portion 14 is surface-hardened.

上記計装化シャルピー試験機1の本体1aは次のように
計装化されている。
The main body 1a of the instrumented Charpy testing machine 1 is instrumented as follows.

ハンマ5の回転軸には同ハンマ5の回転角から試験片3
の変位を求めるための皮膜ポテンショメータ21が装着
されている。同皮膜ポテンショメータ21は感度及び精
度を上げるためにブリッジ回路に組まれており、同ブリ
ッジ回路の出力は基体2に設けられた変位出力端子22
に接続されている。
The test piece 3 is attached to the rotation axis of the hammer 5 from the rotation angle of the hammer 5.
A film potentiometer 21 for determining the displacement of is attached. The film potentiometer 21 is assembled into a bridge circuit to increase sensitivity and accuracy, and the output of the bridge circuit is connected to a displacement output terminal 22 provided on the base body 2.
It is connected to the.

一方、ハンマ5の打撃部6の側面には同打撃部60弾性
変形から試験片3に負荷される荷重を求めるための4枚
の半導体歪ゲージ23が貼1’6−れている。これらの
半導体歪ゲージ23のうち2枚はその測定方向が打撃部
6の前後方向に貼着されてアクティブゲージ23aとし
て触き、他の2枚はその測定方向が打撃部6の垂直方向
に貼着されてダミーゲージ23bとして動くようになっ
ている。また、これらの半導体歪ゲージ23もブリッジ
回路に組まれ、同ブリッジ回路の出力は基体2に設けら
れた荷重出力端子24に接続されている。
On the other hand, four semiconductor strain gauges 23 are pasted on the side surface of the striking part 6 of the hammer 5 to determine the load applied to the test piece 3 from the elastic deformation of the striking part 60. Two of these semiconductor strain gauges 23 have their measurement directions affixed in the front-rear direction of the striking part 6 and can be touched as active gauges 23a, and the other two have their measurement directions affixed in the vertical direction of the striking part 6. The dummy gauge 23b is attached to the dummy gauge 23b. Further, these semiconductor strain gauges 23 are also assembled into a bridge circuit, and the output of the bridge circuit is connected to a load output terminal 24 provided on the base body 2.

[動的特性測定装置] 本実施例の動的特性測定装置31は、■移動可能なラッ
ク32内に組み込まれた荷重用調整装置33、荷重用デ
ィジタルメモリ装置34、変位用調整装置35、変位用
ディジタルメモリ装置36及び第1演算装置としてのマ
イクロコンピュータ37と、■前記ラック32外に設け
られた第2演算装置としてのパーソナルコンピュータ3
8及び外部記憶装置39と、■外部表示装置その他の付
属装置とから構成されている。以下、これらを順に詳述
する。
[Dynamic characteristic measuring device] The dynamic characteristic measuring device 31 of this embodiment includes: (1) a load adjustment device 33 built into a movable rack 32, a load digital memory device 34, a displacement adjustment device 35, a displacement (2) a digital memory device 36 for use in storage, a microcomputer 37 as a first arithmetic device, and (1) a personal computer 3 as a second arithmetic device provided outside the rack 32.
8, an external storage device 39, and (2) an external display device and other attached devices. These will be explained in detail below.

前記荷重出力端子24には接続コード41を介して荷重
用調整装E33が接続され、同荷重用調整装置33は荷
重信号の零点設定及びキャリブレーションを行いうる図
示しない平衡回路を備えている。同荷重用調整装置33
の出力には荷重信号をディジタルデータに変換して記憶
する荷重用ディジタルメモリ装置34が接続されている
。間荷重用ディジタルメモリ装@34は、荷重信号を2
〜999μsの範囲で任意に設定しうる周期でサンプリ
ングして12ビツトの荷重データに最子化するADコン
バータ42と、同ADコンバータ42に接続された記憶
容11024ワードx10チャンネルのRAM (ラン
ダム・アクセス・メモリ)43とから構成されている。
A load adjustment device E33 is connected to the load output terminal 24 via a connection cord 41, and the load adjustment device 33 is equipped with a balance circuit (not shown) that can perform zero point setting and calibration of the load signal. Adjustment device 33 for the same load
A load digital memory device 34 for converting the load signal into digital data and storing it is connected to the output of the load signal. The digital memory device for load between
An AD converter 42 that samples at a cycle that can be arbitrarily set in the range of ~999 μs and minimizes it to 12-bit load data, and a RAM (random access) with a storage capacity of 11,024 words x 10 channels connected to the AD converter 42.・Memory) 43.

従って、同荷重用ディジタルメモリ装置34はRAM4
3のチャンネルを切り替えることによって、10本の試
験片3における荷重データを順に記憶することができる
Therefore, the digital memory device 34 for the same load is RAM4.
By switching the 3 channels, the load data for the 10 test pieces 3 can be stored in sequence.

一方、前記変位出力端子22には接続コード44を介し
て変位用調整装置35が接続され、同変位用調整装置3
5は変位信号の零点設定及びキャリブレーションを行い
うる図示しない平衡回路と、ハンマ5の打撃部6が試験
片3に近接したときにトリガ信号を発生して前記荷重用
ディジタルメモリ装置34と次の変位用ディジタルメモ
リ装置36の6記・旧機能を開始させる図示しないトリ
ガ回路とを備えている。同変位用調整装置35には、前
記荷重用ディジタルメモリ装置34と同様のADコンバ
ータ45及びRAM46からなる変位用ディジタルメモ
リ装置36が接続されている。
On the other hand, a displacement adjustment device 35 is connected to the displacement output terminal 22 via a connection cord 44.
Reference numeral 5 denotes a balance circuit (not shown) that can perform zero point setting and calibration of the displacement signal, and a trigger signal that is generated when the striking part 6 of the hammer 5 approaches the test piece 3, and is connected to the load digital memory device 34 and the next one. It is equipped with a trigger circuit (not shown) that starts the 6th old function of the displacement digital memory device 36. A displacement digital memory device 36 consisting of an AD converter 45 and a RAM 46 similar to the load digital memory device 34 is connected to the displacement adjustment device 35 .

なお、両調整装置33.35の出力にはオシロスコープ
47が接続され、試験片破壊時の荷重−変位曲線を写真
搬影することができるようになっている。
An oscilloscope 47 is connected to the outputs of both adjustment devices 33 and 35, so that it is possible to photograph the load-displacement curve at the time of fracture of the test piece.

次いで、荷重用ディジタルメモリ装置34及び変位用デ
ィジタルメモリ装は36にはCPUを専用のワーキング
メモリとともに備えた第1演算装置としてのマイクロコ
ンピータ37が接続され、同マイクロコンピータ37は
次のVi Oヒ■〜■を備えるようプログラミングされ
ている。
Next, the load digital memory device 34 and the displacement digital memory device 36 are connected to a microcomputer 37 as a first arithmetic unit equipped with a CPU and a dedicated working memory, and the microcomputer 37 is connected to the next ViO input. It is programmed to have ■~■.

■荷重信号に重畳する振動波の消去 計装化シャルピー試験での荷重信号には、材料の真の破
壊に関係しない1辰動波が重畳するため、これを消去す
る必要がおる。ここでは、従来のアナログフィルタに比
べて、精度あるいは多重演算などを行う上で優れている
移動平均法を採用して、振動波の消去を行うようプログ
ラミングされている。本手法では、サンプル値系列Xn
の細かい周期変動を消去するために、サンプル値の順番
をずらせながら一定の移動平均個数mずつ平均していく
。すなわち、移動平均をY。とすると、次式で表わされ
る。
■Elimination of vibration waves superimposed on the load signal The load signal in the instrumented Charpy test contains a single oscillatory wave that is not related to the true destruction of the material, so it is necessary to eliminate it. This filter is programmed to eliminate vibration waves by using the moving average method, which is superior to conventional analog filters in terms of accuracy and multiple calculations. In this method, the sample value series
In order to eliminate small periodic fluctuations, the sample values are averaged by a constant moving average number m while shifting the order of the values. In other words, the moving average is Y. Then, it is expressed by the following formula.

n+m−1 Y  =1/m−Σ Xk     −(1)k=n カットオフ周波数f。はサンプリング周波数f、及び移
動平均個数mの影響を受け、次式で示される。
n+m-1 Y = 1/m-Σ Xk - (1) k=n Cutoff frequency f. is influenced by the sampling frequency f and the number of moving averages m, and is expressed by the following equation.

f  =0.443f  /m     −(2>S このことから、本マイクロコンピュータ37ではm値を
変化させ、過度の修正にならないようにその都度結果を
判定しながら、多玉にフィルタリングを行うようにしで
ある。
f = 0.443f /m - (2>S) Therefore, the present microcomputer 37 performs filtering on multiple targets while changing the m value and judging the results each time to avoid excessive correction. It is.

■最大荷重P 及び降伏荷重P、の決定このようにして
修正されたデータから、第4゜5図に示すような流れに
より最大荷重PIIl及び降伏荷重P、を決定する。
(2) Determination of the maximum load P and yield load P From the thus corrected data, the maximum load PIIl and yield load P are determined by the flow shown in Fig. 4-5.

まず、最大荷重PIIlは、荷重データ中の最大値を検
索して、これをセーブする。
First, for the maximum load PIIl, search for the maximum value in the load data and save it.

次に、降伏荷ff1Pvは、2番目の振動波の立上がり
点から検索を開始し、まず′17ワードごとの平均勾配
を求め、同平均勾配の急変する点を求める。ざらに、平
均区間を5ワードに縮めて同様の操作を行い、降伏荷@
P、とする。このように、2番目の振動波の立上がりか
らデータの検索を開始しているのは、アンビル4への試
験片3の設置等が不適当であるような場合に、慣性荷重
によって最初の振動波が大きく現われるため、これを無
視することを目的としているためである。なお、第4,
5図におけるA、B、C,D、Xは説明の便宜上の記号
である。
Next, for the yield load ff1Pv, the search is started from the rising point of the second vibration wave, first, the average slope for every '17 word is found, and then the point where the average slope changes suddenly is found. Roughly, the average interval is shortened to 5 words and the same operation is performed, yielding load @
Let it be P. In this way, the reason for starting the data search from the rise of the second vibration wave is when the specimen 3 is improperly placed on the anvil 4, the first vibration wave is This is because the purpose is to ignore this because it appears greatly. In addition, the fourth
A, B, C, D, and X in FIG. 5 are symbols for convenience of explanation.

■公称き裂発生エネルギEi及び公称き裂伝播エネルギ
EDの計算 次に、荷重−変位データから荷重−変位曲線における最
大荷重PIIlまでの積分値を削綽して公称き裂発生エ
ネルギE・とじ、同じく最入荷fflPm以後の積分値
を計算して公称き裂伝播エネルギEpとする積分計算プ
ログラムが設けられている。
■Calculation of nominal crack initiation energy Ei and nominal crack propagation energy ED Next, reduce the integral value from the load-displacement data to the maximum load PIIl on the load-displacement curve to obtain the nominal crack initiation energy E. Similarly, an integral calculation program is provided that calculates the integral value after the latest arrival fflPm to obtain the nominal crack propagation energy Ep.

マイクロコンピュータ37のプログラミングは、以上の
通りである。
The programming of the microcomputer 37 is as described above.

なお、前記マイクロコンピュータ37には図示しないイ
ンターフェイスを介して、最大荷重PIIl、降伏荷重
P、全公称裂発生エネルギEi及び公称き裂伝播エネル
ギE、を印字する印字装置48と、記憶された荷重−変
位データから荷重−変位曲線を表示するオシロスコープ
49と、同じくX−Yレコーダ50とが接続されている
The microcomputer 37 includes a printing device 48 that prints the maximum load PIIl, yield load P, total nominal crack initiation energy Ei, and nominal crack propagation energy E through an interface (not shown), and a printing device 48 that prints the maximum load PIIl, the yield load P, the total nominal crack initiation energy Ei, and the nominal crack propagation energy E, and the stored load. An oscilloscope 49 that displays a load-displacement curve from displacement data is also connected to an X-Y recorder 50.

続いて、前記マイクロコンピュータ37及び両ディジタ
ルメモリ装置34.36には、ビットシリアル方式のイ
ンターフェイスを介して第2演綿装置としての汎用のパ
ーソナルコンピュータ38が接続され、同パーソナルコ
ンピュータ38に接続された外部記憶装置39としての
フロッピーディスク装置は両ディジタルメモリWi34
,36に記憶された荷重−変位データと前記マイクロコ
ンピュータ37による計算結果とを記憶して永久保存で
きるようになっている。同パーソナルコンピュータ38
は次の機能■〜■を備えるようプログラミングされてあ
り、それらの機能はキーボード51の操作により全部又
は必要に応じて選択的に行われ、随時CRTディスプレ
イ52に表示されるようになっている。
Subsequently, a general-purpose personal computer 38 as a second cotton drawing device was connected to the microcomputer 37 and both digital memory devices 34 and 36 via a bit serial interface. The floppy disk device as the external storage device 39 is connected to both digital memories Wi34.
, 36 and the calculation results by the microcomputer 37 can be stored permanently. The same personal computer 38
is programmed to have the following functions (1) to (2), which can be performed in whole or selectively as needed by operating the keyboard 51, and displayed on the CRT display 52 at any time.

■コンプライアンス変化率法によるき裂発生点の推定 本手法を模式的に第6図に従って説明する。同図かられ
かるように、荷担−変位曲線の初期弾性線より決定され
る弾性コンプライアンスCeと、各任意点でのコンプラ
イアンスCとから、コンプライアンス変化率ΔC/Ce
は次式で定義される。
■Estimating the crack initiation point using the compliance rate of change method This method will be schematically explained with reference to FIG. As can be seen from the figure, from the elastic compliance Ce determined from the initial elastic line of the load-displacement curve and the compliance C at each arbitrary point, the compliance change rate ΔC/Ce
is defined by the following equation.

ΔC/C=(C−Co>/C8・ (3)パーソナルコ
ンピュータ38により、この:1ンプライアンス変化率
ΔC/Cを各変位に対して計算していくと、コンプライ
アンス変化率△C/C8に急変点が出現するため、その
点を検出してき裂発生点(き裂進展開始点をいう。以下
、同じ。
ΔC/C=(C-Co>/C8・(3) When the personal computer 38 calculates this:1 compliance change rate ΔC/C for each displacement, the compliance change rate ΔC/C8 Since a sudden turning point appears, this point is detected and the crack initiation point (referred to as the crack propagation starting point. The same applies hereinafter).

)と推定する。).

■動的弾塑性破壊靭性値Jdの測定 弾塑性破壊靭性値で必るJ値は、次の簡便式によって痺
出することができる。
■Measurement of dynamic elastic-plastic fracture toughness value Jd The J value required for elastic-plastic fracture toughness value can be determined by the following simple formula.

J=2E/B (W−a、)     −(4)ここで
、Eは荷重−変位曲線下の面積(エネルギ)、Bは試験
片の厚さ、Wは試験片の幅、a□は初期き裂長さである
。いま、上式のEにき裂発生点までに試験片3に吸収さ
れたエネルギE。−を代入すれば、動的弾塑性破壊靭性
値Jdを求めることができる。
J=2E/B (W-a,) - (4) Here, E is the area under the load-displacement curve (energy), B is the thickness of the test piece, W is the width of the test piece, and a□ is the initial is the crack length. Now, E in the above equation is the energy E absorbed by the specimen 3 up to the point of crack initiation. By substituting -, the dynamic elastic-plastic fracture toughness value Jd can be determined.

そこで、まず荷重−変位曲線において前記コンプライア
ンス変化率法により推定されたき裂発生点までの積分値
を訓譚し、見掛けのき裂発生エネルギEoを求める。こ
の値はシャルピー試験機本体1の弾性変形によるエネル
ギ分も含/νでいるので、第7図に示すように、次式に
よって試験片3のみに真に吸収されたき裂発生エネルギ
E。−に補正する。
Therefore, first, the integral value up to the crack initiation point estimated by the compliance change rate method on the load-displacement curve is calculated, and the apparent crack initiation energy Eo is determined. This value also includes the energy due to elastic deformation of the Charpy tester body 1 (/v), so as shown in FIG. Correct to −.

EQ==EQXC8/C,・ (5) ここで、C5は試験片のコンプライアンス、Ctは試験
片のコンプライアンスC8とシャルピー試験機本体1の
コンプライアンスCll1との和である。
EQ==EQXC8/C, (5) Here, C5 is the compliance of the test piece, and Ct is the sum of the compliance C8 of the test piece and the compliance Cll1 of the Charpy tester main body 1.

パーンナルコンピュータ38は、このようにして真のき
裂発生エネルギE。′を計算し、(4)式から動的弾塑
性破壊靭性値Jdを計算するようプログラミングされて
いる。
In this way, the internal computer 38 calculates the true crack initiation energy E. ' and then calculates the dynamic elastic-plastic fracture toughness value Jd from equation (4).

いま、次式を満足する場合は平面歪条件におけるバリッ
ド(valid〉なJ値として、Jd=Jldと表記す
る。
Now, when the following equation is satisfied, it is expressed as Jd=Jld as a valid J value under the plane strain condition.

B、ao 、W−a□≧25J/σo ・ (6)ここ
で、C0は流動応力でおる。
B, ao, W-a□≧25J/σo (6) Here, C0 is the flow stress.

■キーカーブ法によるき裂進展抵抗曲線の解析いま、第
8図<a)に示す1二うに、荷重−変位曲線において立
上がり直線部から各荷車点に至る塑性変位成分△、1を
求め、第8図(b)に示りような荷重−塑性変位成分曲
線をえかく。この荷重−塑性変位成分Δ、1曲線におい
て、最入荷fflPmまでの範囲について次式のキーカ
ーブ近似を行い、常数n、kを決定する。
■Analysis of crack propagation resistance curve using key curve method Now, as shown in Fig. 8<a), find the plastic displacement component △, 1 from the rising straight part to each cart point in the load-displacement curve, and Draw a load-plastic displacement component curve as shown in Figure (b). In this load-plastic displacement component Δ, 1 curve, a key curve approximation of the following equation is performed for the range up to the latest arrival fflPm, and constants n and k are determined.

P−W/bo =k(Δp、/W> n−(7)ところ
で、き裂発生以後の任意点におけるき裂進展猷Δaは上
式を変形して、次式により予測される。
P-W/bo=k(Δp,/W>n-(7) By the way, the crack growth rate Δa at an arbitrary point after crack initiation is predicted by the following equation by modifying the above equation.

Δa=W −((P−W  /に一Δ、、n ) 1/
2n+1 十ao)          ・・・(8)(8)式よ
り各塑性変位成分へplにおけるき裂進展■△aが求め
られ、それまでの荷重−変位曲線下の面積からのJ値を
用いて、き裂進展抵抗曲線(J−Δa曲線又はJR曲線
ともいう。)が求められる。
Δa=W-((P-W/to-Δ,,n) 1/
2n+1 10ao) ... (8) From equation (8), the crack growth ■△a at pl is determined for each plastic displacement component, and using the J value from the area under the load-displacement curve up to that point, A crack growth resistance curve (also referred to as J-Δa curve or JR curve) is determined.

■き裂進展抵抗曲線によるテアリングモジュラスTll
1atの解析 上記のようにして求められたき裂進展抵抗曲線の各き裂
進展位置における傾き(dJ/da)を計算し、次式よ
りテアリングモジ1ラス(き裂進展抵抗)TITlat
を鈴出する。
■Tearing modulus Tll based on crack growth resistance curve
Analysis of 1at Calculate the slope (dJ/da) at each crack growth position of the crack growth resistance curve obtained as above, and calculate the tearing modulus 1las (crack growth resistance) TITlat using the following formula.
bell out.

T   =(E/σ0  ) ・(dJ/da)mar ・・・(9) これより、テアリングモジュラス”mar  ’裂進展
最Δa曲線を描くことが可能で必る。
T = (E/σ0) ・(dJ/da)mar (9) From this, it is possible to draw the maximum Δa curve of tearing modulus "mar' crack growth.

■リバウンドコンプライアンスによるテアリングモジュ
ラスTmatの解析 第9図に示すように、荷重−変位曲線において最大荷重
Pmの近傍の荷重降下部分の勾配の逆数(リバウンドコ
ンプライアンス)Crを求める。
(2) Analysis of tearing modulus Tmat by rebound compliance As shown in FIG. 9, the reciprocal of the slope (rebound compliance) Cr of the load drop portion near the maximum load Pm in the load-displacement curve is determined.

この近傍の傾きは負荷系のもつばね定数に対し試験片の
もつ破壊抵抗が釣合うかたちで安定破壊が起こるという
仮定によって、次式によりテアリングモジュラスTma
tを推定する。
The slope in this vicinity is determined by the tearing modulus Tma using the following formula, based on the assumption that stable fracture occurs when the fracture resistance of the test piece balances the spring constant of the load system.
Estimate t.

TIIlat=4P−E/σo−b−8((C+C,o
)/ [1+C(r3 P/’aΔC)、])2′2 −JE/σ0″′b−・・・(10) 水沫によるテアリングモジュラスTll1atの推定は
、き裂進展抵抗曲線から求められるテアリングモジュラ
ス’matに対して、粗い推定を簡便に行う上で用いる
ことができる。
TIIlat=4P-E/σo-b-8((C+C,o
)/[1+C(r3P/'aΔC),])2'2-JE/σ0'''b-...(10) The tearing modulus Tll1at due to water droplets is estimated by the tearing modulus obtained from the crack propagation resistance curve. 'mat can be used to easily perform rough estimation.

パーソナルコンピュータ38のプログラミングは、以上
の通りである。
The programming of the personal computer 38 is as described above.

なお、前記パーソナルコンピュータ38には図示しない
インターフェイスを介して、動的弾塑性破壊靭性値Jd
、テアリングモジュラスTmat等を印字する印字装置
53と、コンプライアンス変化率△C/Co−変位曲線
、き裂進展抵抗曲線(JR曲線)、テアリングモジュラ
ス”mat−き裂進展量Δa曲線等を表示するXYプロ
ッタ54とが接続されている。
Note that the personal computer 38 is provided with a dynamic elastoplastic fracture toughness value Jd via an interface (not shown).
, a printing device 53 that prints tearing modulus Tmat, etc., and an XY printer that displays compliance change rate ΔC/Co-displacement curve, crack growth resistance curve (JR curve), tearing modulus "mat-crack growth amount Δa curve, etc. A plotter 54 is connected.

さて、以上の通り構成された計装化シャルピー試験機1
及び動的特性測定装置31を用い゛C実際に行った計装
化シャルピー試験の結果と、動的特性測定装置31によ
る作用効果とを併せて説明する。
Now, instrumented Charpy testing machine 1 configured as above.
The results of an instrumented Charpy test actually conducted using the dynamic characteristic measuring device 31 and the effects of the dynamic characteristic measuring device 31 will be explained together.

[試験材料及び試験方法の概略] 本試験では、試験材料として主に原子炉圧力容器用AS
TM  A333B、クラス1鋼板を用い、一部、50
83−0祠(A I−Mca合金)、7N01−T4材
(A l−Zn−Mg合金)及び5841(軟鋼)を用
いた。これらは、いずれも常温において延性を示す代表
的な延性材料である。
[Outline of test materials and test method] In this test, AS for reactor pressure vessels was mainly used as the test material.
TM A333B, using class 1 steel plate, some 50
83-0 (AI-Mca alloy), 7N01-T4 material (Al-Zn-Mg alloy), and 5841 (mild steel) were used. All of these are typical ductile materials that exhibit ductility at room temperature.

これらの試料から長手方向が圧延方向に平行に、切欠き
が板厚方向に平行になるように、第10図に示す標準V
ノツチシャルピー試験片3aと、第11図に示す深切欠
き三点曲げ試験片3bとを加工した。
From these samples, a standard V shown in Fig. 10 was prepared so that the longitudinal direction was parallel to the rolling direction and the notch was parallel to the plate thickness direction.
A notched Charpy test piece 3a and a deep notch three-point bending test piece 3b shown in FIG. 11 were processed.

標準Vノツチシャルピー試験片3aの寸法は、試験片長
さL=55M、試験片厚さB=10順、試験片幅W=1
0m、V切欠き長さa=2簡でおる。
The dimensions of the standard V-notched Charpy test piece 3a are: test piece length L = 55M, test piece thickness B = 10 order, test piece width W = 1
0m, V notch length a=2.

深切欠き三点曲げ試験片3bの寸法は、試験片長さL=
55m、試験片厚ざB= 10mm、試験片幅W= 1
0rrvn、 U切欠き長ざa=4.5M、U切欠き底
の疲労量き裂長さa′=1.5m(この疲労量ぎ裂はA
STM  E399に準拠して導入した。)であって、
トータルの初期き裂と試験片幅の比ao/W=0.6で
おる。
The dimensions of the deep notch three-point bending test piece 3b are as follows: test piece length L=
55m, specimen thickness B = 10mm, specimen width W = 1
0rrvn, U notch length a = 4.5M, U notch bottom fatigue crack length a' = 1.5m (this fatigue crack is A
It was introduced in accordance with STM E399. ),
The ratio of the total initial crack to the specimen width is ao/W = 0.6.

これらの試験片3a、3bをアンビル4又はストップブ
ロック装置11に設置してハンマ5で打撃すると、ハン
マ5の打撃部6の側面に貼着されたアクティブゲージ2
3aが抵抗変化を起こしてブリッジ回路から荷重信号を
出力する。この月利の動的破壊時の荷重信号は短時間で
終了してしまうが、荷重用調整装置33を経て、荷重用
ディジタルメモリ装置34に記憶される。
When these test pieces 3a and 3b are placed on the anvil 4 or the stop block device 11 and hit with the hammer 5, the active gauge 2 attached to the side of the hitting part 6 of the hammer 5
3a causes a resistance change and outputs a load signal from the bridge circuit. Although the load signal at the time of dynamic destruction of the monthly interest rate ends in a short time, it is stored in the load digital memory device 34 after passing through the load adjustment device 33.

これと同時に、ハンマ5の回転軸に装着された皮膜ポテ
ンショメータ21が抵抗変化を起こしてブリッジ回路か
ら変位信号を出力する。この変位信号は荷重信号と同様
に、変位用調整装置35を経て、変位用ディジタルメモ
リ装置36に記憶される。
At the same time, the film potentiometer 21 mounted on the rotating shaft of the hammer 5 causes a resistance change and outputs a displacement signal from the bridge circuit. This displacement signal, like the load signal, passes through the displacement adjustment device 35 and is stored in the displacement digital memory device 36.

ここに、本実施例では両ディジタルメモリ装置34.3
6のサンプリング周期を2〜999μsの範囲で任意に
設定できるようにしたので、破断までの時間が異なる種
々の材料に対応することができる。また、両ディジタル
メモリ装置34.36とも10チャンネル分設けたので
、10回の試験における荷重−変位データを全て記憶し
ておくことができ、試験の迅速な進行を妨げないという
効果がある。
Here, in this embodiment, both digital memory devices 34.3
Since the sampling period of No. 6 can be arbitrarily set within the range of 2 to 999 μs, it is possible to deal with various materials having different times until breakage. Furthermore, since both digital memory devices 34 and 36 are provided for 10 channels, all load-displacement data from 10 tests can be stored, which has the effect of not interfering with the rapid progress of the test.

続いて、両ディジタルメモリ装置34.36に記憶され
た荷重−変位データに基づいて、第1演算装置としての
マイクロコンピュータ37による前記データ処理が行わ
れ、さらに同データ及び外部記憶装置39に記憶された
データに基づいて、第2演算装置としてのパーソナルコ
ンピュータ38による前記データ処理が行われる。
Subsequently, based on the load-displacement data stored in both digital memory devices 34 and 36, the microcomputer 37 serving as the first arithmetic unit processes the data, and further stores the same data and the external storage device 39. Based on the data, the personal computer 38 serving as the second arithmetic unit performs the data processing.

[マイクロコンピュータによるデータ処理の有効性] ■荷重信号に重畳する撮動波の消去の有効性前述したよ
うに、移動平均法による叱正では荷重用ディジタルメモ
リ装置34におりる1ノンプリング周明八尤の影響を受
ける。その−例として、第12図(a)〜(C)に7N
O1−T/1材の標準Vノツチシャルピー試験片3aを
街撃速度5.1mで計装化シャルピー試験したときの、
荷重−時間曲線の立上がり部分の修正波形(移動平均し
た波形〉を原波形とともに対比して示ず。
[Effectiveness of data processing by a microcomputer] ■Effectiveness of erasing the imaging wave superimposed on the load signal As mentioned above, in reprimanding using the moving average method, 1 non-pulling Zhou Ming Bayu stored in the load digital memory device 34 be influenced by. As an example, 7N
When a standard V-notch Charpy specimen 3a of O1-T/1 material was subjected to an instrumented Charpy test at a street speed of 5.1 m,
The corrected waveform (moving averaged waveform) of the rising portion of the load-time curve is shown in comparison with the original waveform.

同図(a)は、常用サンプリング周期Δt=21Jsで
記録した荷重−時間曲線の修正結果を示しているが、修
正波形が原波形の中心部を正確に通っており、設定した
カッ1〜・オフ周波数f。が適切であることがわかる。
Figure (a) shows the result of correction of the load-time curve recorded at the regular sampling period Δt=21Js, and the corrected waveform passes exactly through the center of the original waveform, indicating that the set point 1~. Off frequency f. is found to be appropriate.

同図(b)はサンプリング周期△t=4m、同図(C)
はサンプリング周期Δt=8mで各々記録した荷重−時
間曲線の修正結果を示しているが、徐々に修正が過度に
なっていく傾向がある。これは、本実施例のサンプリン
グ周期△tが2謂を基準としていることが主な原因であ
るが、サンプリング周期△t≦8μsであれば実用上問
題はないと考えられる。しかし、8μsより長いサンプ
リング周期では、そのサンプリング周期を考慮したプロ
グラムの作成が必要である。
The same figure (b) shows the sampling period △t=4m, the same figure (C)
shows the correction results of the load-time curves recorded at a sampling period of Δt=8 m, but there is a tendency that the correction gradually becomes excessive. This is mainly due to the fact that the sampling period Δt of this embodiment is based on the second standard, but it is considered that there is no problem in practice as long as the sampling period Δt≦8 μs. However, if the sampling period is longer than 8 μs, it is necessary to create a program that takes the sampling period into consideration.

■最大荷@P 及び降伏荷重P、の決定の有効性まず、
最大荷重pH1は格別の問題もなく正確に決定すること
ができた。
■Effectiveness of determining maximum load @P and yield load P, First,
The maximum load pH1 could be determined accurately without any particular problems.

続いて、降伏荷ff1P、は前記修正波形の勾配変化か
ら評価するため、修正法の有効性に影響される。第12
図(a)〜(C)には、各サンプリング周期での修正波
形から決定された降伏荷ff1P。
Subsequently, since the yield load ff1P is evaluated from the change in the slope of the corrected waveform, it is influenced by the effectiveness of the correction method. 12th
Figures (a) to (C) show the yield load ff1P determined from the corrected waveform at each sampling period.

が示しであるが、各降伏荷ff1Py間には約20%の
誤差が認められる。これは装置による誤差よりも、むし
ろ振動波の振幅の大きさ又は修正の程度の差に原因して
いると考えられる。しかし、正確に動的降伏荷UP、を
評価することは、本来かなり困難でおることを考慮すれ
ば、本誤差範囲内で降伏荷重Pyを決定できれば充分有
効で必ると考えられる。
However, there is an error of about 20% between each yield load ff1Py. This is considered to be caused by a difference in the amplitude of the vibration wave or the degree of correction rather than an error caused by the device. However, considering that it is originally quite difficult to accurately evaluate the dynamic yield load UP, it is considered to be sufficiently effective if the yield load Py can be determined within this error range.

■公称き裂発生エネルギEi及び公称き裂伝播エネルギ
E、の計算の有効性 また、マイクロコンピュータ37による公称き裂発生エ
ネルギEi及び公称き裂伝播エネルギEpの計算精度は
、従来の写真搬彩によるそれと比較し、充分高積磨であ
ることを確認した。
■Effectiveness of calculating the nominal crack initiation energy Ei and the nominal crack propagation energy E. Furthermore, the accuracy of calculation of the nominal crack initiation energy Ei and the nominal crack propagation energy Ep by the microcomputer 37 is based on the conventional photographic method. By comparing it with that, it was confirmed that the surface was sufficiently high.

なお、マイクロコンピュータ37による前記■〜■の解
析1回に要する時間はわずか40秒程度でおり、従来の
写真岡影による解析と比較して若しく短縮することがで
きた。
It should be noted that the time required for each of the above-mentioned analyzes (1) to (2) by the microcomputer 37 was only about 40 seconds, which was slightly shorter than the conventional analysis using photographic images.

[ストップブロック試験] 次に、複数の深切欠き三点曲げ試験片3bを使用してス
トップブロック試験を行い、き裂発生点と動的弾塑性破
壊靭性値Jdを求めた。このJd値は前述したパーソナ
ルコンピュータ38による解析の有効性を確認するだめ
の基準となるものであるが、本試験自体、その解析をパ
ーソナルコンピュータ38で行うことができる非常に有
用なものである。
[Stop Block Test] Next, a stop block test was conducted using a plurality of deep notch three-point bending test pieces 3b, and the crack initiation point and dynamic elastic-plastic fracture toughness value Jd were determined. Although this Jd value serves as a standard for confirming the effectiveness of the analysis by the personal computer 38 described above, this test itself is very useful because it can be analyzed by the personal computer 38.

本試験機前記アンビル4にスI〜ツブブロック装置11
を装着し、同ストップブロック装置11にASTM  
A333Bの深切欠き三点曲げ試験片3bをセットし、
ハンマ持上角40’  (衝撃速度は2.72mである
。)から打撃して、荷重−変位曲線を記録した。また、
本試験機1順ずつ厚さの異なるブロック13を取り替え
ては別の試験片3bを用いて行い、10本の試験片3b
に各々1〜10#の最大変位を与えた。
This testing machine
Attach the ASTM to the same stop block device 11.
Set A333B deep notch three-point bending test piece 3b,
The load-displacement curve was recorded by striking from a hammer lift angle of 40' (impact velocity was 2.72 m). Also,
This testing machine was tested by replacing the blocks 13 with different thickness one by one and using different test pieces 3b.
A maximum displacement of 1 to 10# was applied to each.

打撃後、全試験片3bに加熱着色を施した俊、液体窒素
に浸)貞してから脆性破壊きけて破口を現出した。その
後、工具顕微鏡を用いて疲労予き裂長さa′及びき裂進
展損Δaを測定し、き裂発生点を求めた。
After the impact, all the test pieces 3b were heated and colored, and after being immersed in liquid nitrogen, brittle fracture occurred and a fracture appeared. Thereafter, the fatigue pre-crack length a' and the crack propagation loss Δa were measured using a tool microscope to determine the crack initiation point.

第13図に水沫から得られた荷重−変位曲線とき裂進展
積Δaとの関係を示す。明らかに、き裂発生点は最大荷
fflPm点前に存在することがわかる。このとき、き
裂発生点までに吸収されるエネルギE。は、公称き裂発
生エネルギEiの68%に当たる。Eo/Eiの値は材
料によって異なり、3341で0.42.5083 (
A I −Mq金合金で0.59であった。
FIG. 13 shows the relationship between the load-displacement curve obtained from water droplets and the crack growth area Δa. It is clearly seen that the crack initiation point exists before the maximum load fflPm. At this time, the energy E absorbed up to the point of crack initiation. corresponds to 68% of the nominal crack initiation energy Ei. The value of Eo/Ei varies depending on the material, and is 3341 and 0.42.5083 (
It was 0.59 for the A I-Mq gold alloy.

本ス1−ツブブロック試験法により(4)式から求めた
Jd値は253.8kJ/m2でaっだ。
The Jd value determined from equation (4) using the present 1-tube block test method was 253.8 kJ/m2, which was a.

なお、このJd値は(6)式のバリッド条件を満足しな
かったので、平面応力下での動的破壊靭性値となった。
Note that this Jd value did not satisfy the valid condition of equation (6), so it became a dynamic fracture toughness value under plane stress.

第14図に水沫により得られたき裂進展抵抗曲線(JR
曲線)を示す。
Figure 14 shows the crack propagation resistance curve obtained by water spray (JR
curve).

[パーソナルコンピュータによる解析のイ1効性]■コ
ンプライアンス変化率法によるき裂発生点の推定の有効
性 この試験では、A333Bの深切欠き三点曲げ試験片3
bをハンマ持上角140°から打撃し、荷重−変位曲線
を記録した。次に、変位に対してコンプライアンス変化
率ΔC/Ceをブロワ1〜し、き裂発生点を推定した結
果を第15図に示す。水沫により推定したき裂発生点は
前記ストップブロツク試験法によるものとほぼ一致して
おり、有効なものといえる。
[1.Efficacy of analysis using a personal computer] ■Effectiveness of estimating the crack initiation point using the compliance rate of change method In this test, a deep notch three-point bending test piece 3 of A333B was used.
b was struck from a hammer lifting angle of 140°, and the load-displacement curve was recorded. Next, FIG. 15 shows the results of estimating the crack initiation point by measuring the compliance change rate ΔC/Ce with respect to the displacement of the blower 1. The crack initiation point estimated by the water droplets almost coincides with that determined by the stop block test method described above, and can be said to be effective.

なお、コンプライアンス変化率ΔC/Ceが立上がり始
める点は、降伏荷ff1P、点に対応する変位に相当す
る。
Note that the point at which the compliance change rate ΔC/Ce starts to rise corresponds to the displacement corresponding to the yield load ff1P point.

■動的弾塑性破壊靭性値Jdの測定の有効性上記コンプ
ライアンス変化率法によって推定したき裂発生点までに
吸収きれたエネルギE。を求め、(4)式から算出した
Jd値は239.1kJ/m−でおった。このJd値は
ス1〜ツブプロッタ試験法により得られたJd値よりや
や小ざ目であるが、はぼ一致した。これより、コンプラ
イアンス変化率法は、簡便に計装化シャルピー試験法に
適用して、動き裂発生点を求められる可能性があること
が認められた。本発明者は、その有効性を他の金属材料
でも確8,2シている。
■Effectiveness of measuring dynamic elasto-plastic fracture toughness value Jd Energy E absorbed up to the crack initiation point estimated by the above compliance change rate method. The Jd value calculated from equation (4) was 239.1 kJ/m-. Although this Jd value was slightly smaller than the Jd value obtained by the S1-Tubplotter test method, they were in close agreement. From this, it was recognized that the compliance change rate method can be easily applied to the instrumented Charpy test method to determine the point of motion crack initiation. The inventor of the present invention has confirmed the effectiveness of this technique with other metal materials as well.

■キーカーブ法によるき裂進展抵抗曲線の解析の有効性 第16図に、キーカーブ法によって推定したき裂進展抵
抗曲線(JR曲線。ここでは、プロブ1〜で表示する。
■Effectiveness of analysis of crack propagation resistance curve by key curve method Figure 16 shows the crack propagation resistance curve (JR curve) estimated by key curve method.

)を、ストップブロック法により評価されたそれと併記
して示す。両者は良好な一致を示してあり、水沫による
解析は有効なものといえる。
) are shown together with those evaluated by the stop block method. The two showed good agreement, and it can be said that the analysis using water droplets is effective.

■き裂進展抵抗曲線によるテアリングモジュラスTma
tの解析の有効性 次に、第17図に上記キーカーブ法によるき裂進展抵抗
曲線(JR曲線)の傾きから求めたテアリングモジュラ
スTmatをき裂進展ω△aに対して示す。最大荷重P
II1点直後(Δa=1.0m程度)まで延性き裂は安
定成長しており、この範囲では水沫によるテアリングモ
ジュラスTll1atとストップブロック法による’m
atはほぼ一致しており、有効なものといえる。
■Tearing modulus Tma based on crack growth resistance curve
Effectiveness of analysis of t Next, FIG. 17 shows the tearing modulus Tmat obtained from the slope of the crack growth resistance curve (JR curve) by the above-mentioned key curve method with respect to the crack growth ωΔa. Maximum load P
The ductile crack grows stably up to just after point II1 (Δa = about 1.0 m), and in this range, the tearing modulus Tll1at due to water drop and 'm determined by the stop block method are
at almost match, and can be said to be effective.

■リバウンドコンプライアンスによるテアリングモジュ
ラスTmatの解析の有効性 ざらに、リバウンドコンプライアンスC6を用いて求め
たTll1atの結果を第17図に併記したが、最大荷
fflPm点直後ではストップブロック法及びキーカー
ブ法とほぼ等しい値を与えているといえ、本手法の有効
性がわかる。
■Effectiveness of analysis of tearing modulus Tmat by rebound compliance In summary, the results of Tll1at obtained using rebound compliance C6 are also shown in Figure 17, and immediately after the maximum load fflPm point, it is almost equal to the stop block method and key curve method. This shows the effectiveness of this method.

以上より、本実施例のマイクロコンピュータ37又はパ
ーソナルコンピュータ38によって、材料の色々な動的
特性値を迅速かつ精度よく算出することができることが
確認された。
From the above, it was confirmed that the microcomputer 37 or personal computer 38 of this embodiment can quickly and accurately calculate various dynamic characteristic values of materials.

特に、本実施例によれば、極めて少ない試料、すなわち
わずか1本の試験片によって、材料の動的弾塑性破壊靭
性値Jd、テアリングモジュラス’mat等を簡便かつ
迅速に測定することができる。
In particular, according to this embodiment, the dynamic elastoplastic fracture toughness Jd, tearing modulus 'mat, etc. of a material can be easily and quickly measured using an extremely small number of samples, that is, only one test piece.

これらの効果は簡便・迅速を求める現場の要請に応える
ものである。
These effects meet the on-site demands for simplicity and speed.

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものでは
なく、例えば以下のにうに発明の趣旨から逸脱しない範
囲で任意に変更して具体化覆ることもできる。
It should be noted that the present invention is not limited to the configurations of the embodiments described above, and may be modified and embodied as desired without departing from the spirit of the invention, for example, as described below.

く1) 本発明の動的特性測定装置は、計装化シャルピ
ー径i撃試験別以外の計装化衝撃試験□に接続するもの
として具体化することもできる。
(1) The dynamic characteristic measuring device of the present invention can also be embodied as a device connected to an instrumented impact test other than the instrumented Charpy radial impact test.

(2) 本発明の動的特性測定装置は、前記試験側以外
の金属材料、合成樹脂材料、態別材料、これらの複合材
料等の各種材料の動的特性を測定するものとして具体化
することができる。
(2) The dynamic property measuring device of the present invention may be embodied as a device for measuring the dynamic properties of various materials other than the test side, such as metal materials, synthetic resin materials, form materials, and composite materials thereof. Can be done.

発明の効果 以上詳述したように、本発明は材料の色々な動的特性値
を迅速かつ精度よく測定することができ、簡便・迅速を
求める現場の要請に応えることができるという優れた効
果を奏する。
Effects of the Invention As detailed above, the present invention has the excellent effect of being able to quickly and accurately measure various dynamic property values of materials, and meeting the demands of the field for simplicity and speed. play.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の動的特性測定装置を具体化した実施例
のブロック図、第2図は同じ〈実施例の概略正面図、第
3図はス1ヘツプブロツク装置の斜視図、第4図(a)
〜(d)はマイクロコンピュータによる材料の最大荷重
等の決定方法を模式的に示す曲線図、第5図は同決定方
法の流れ図、第6図はコンプライアンス変化率法を用い
たき裂発生点の推定方法を模式的に示す曲線図、第7図
はき裂発生エネルギの叱正方法を模式的に示す曲線図、
第8図(a>及び(b)はキーカーブ近似法を模式的に
示す曲線図、第9図はリバウンドコンプライアンスを求
める方法を模式的に示す曲線図、第10図は標準Vノツ
チシャルピー試験片の斜視図、第11図は深切欠き三点
曲げ試験片の斜視図、第12図(a)〜(C)は前記マ
イクロコンピュータによる荷重信号の修正例を示す特性
図、第13図は荷重−変位曲線にき裂発生点とき裂進展
最とを併記した特性図、第14図はストップブロック法
により求められたき裂進展抵抗曲線を示す特性図、第1
5図はコンプライアンス変化率法を用いたき裂発生点の
推定例を示す特性図、第16図は前記キーカーブ法によ
り推定したき裂進展抵抗曲線(プロット)を示ず特性図
、第17図はストップブロック法、キーカーブ法及びリ
バウンドコンプライアンス法により求められたテアリン
グモジュラスを示す特性図である。 1・・・計装化シャルピー試験機、31・・・動的特性
測定装置、34・・・記憶装置としての荷重用ディジタ
ルメモリ装置、36・・・同じく変位用ディジタルメモ
リ装置、37・・・演算装置としてのマイクロコンピュ
ータ、38・・・同じくパーソナルコンピュータ、39
・・・記憶装置としての外部記憶装置。 第4図 D 時間 変位 変位 塑性変位成分乙Pf 変位 第10wJ 第12図 (・ 0  50 100  ’1502(Xl  250時
間OA8) 0       0.5      4.0き裂進展量
ja(mm) 変位(−’) 第15図 変位(:n) 第16図
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment embodying the dynamic characteristic measuring device of the present invention, Fig. 2 is a schematic front view of the same embodiment, Fig. 3 is a perspective view of the step block device, Fig. 4 (a)
- (d) are curve diagrams schematically showing the method of determining the maximum load of the material using a microcomputer, Figure 5 is a flowchart of the determination method, and Figure 6 is the estimation of the crack initiation point using the compliance rate of change method. A curve diagram schematically showing the method, FIG. 7 is a curve diagram schematically showing the method of reprimanding crack generation energy,
Figures 8 (a> and (b) are curve diagrams schematically showing the key curve approximation method, Figure 9 is a curve diagram schematically showing the method for determining rebound compliance, and Figure 10 is a curve diagram schematically showing the method of determining rebound compliance. Figure 10 is a curve diagram schematically showing the method of calculating the rebound compliance. FIG. 11 is a perspective view of a deep notch three-point bending test piece, FIGS. 12(a) to (C) are characteristic diagrams showing examples of load signal correction by the microcomputer, and FIG. 13 is load-displacement. Figure 14 is a characteristic diagram showing the crack initiation point and crack growth maximum on the curve; Figure 14 is a characteristic diagram showing the crack growth resistance curve obtained by the stop block method;
Figure 5 is a characteristic diagram showing an example of estimating the crack initiation point using the compliance rate of change method, Figure 16 is a characteristic diagram showing the crack propagation resistance curve (plot) estimated by the key curve method, and Figure 17 is a characteristic diagram showing an example of estimating the crack initiation point using the compliance change rate method. FIG. 2 is a characteristic diagram showing tearing modulus determined by a block method, a key curve method, and a rebound compliance method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Instrumented Charpy testing machine, 31... Dynamic characteristic measuring device, 34... Digital memory device for load as a storage device, 36... Also digital memory device for displacement, 37... Microcomputer as an arithmetic device, 38...also a personal computer, 39
...External storage device as a storage device. Figure 4D Time displacement plastic displacement component Pf Displacement 10wJ Figure 12 (・0 50 100 '1502 (Xl 250 hours OA8) 0 0.5 4.0 Crack growth amount ja (mm) Displacement (-' ) Fig. 15 Displacement (:n) Fig. 16

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、計装化衝撃試験機から得られる材料破壊時の荷重信
号及び変位信号をそれぞれディジタルデータに変換して
記憶する記憶装置と、該記憶装置に記憶された荷重デー
タ及び変位データに基づいて材料の動的特性値を算出す
る演算装置とを備えた動的特性測定装置。 2、前記動的特性値は動的弾塑性破壊靭性値J_dであ
る特許請求の範囲第1項に記載の動的特性測定装置。 3、前記動的特性値はテアリングモジユラスT_m_a
_tである特許請求の範囲第1項に記載の動的特性測定
装置。
[Claims] 1. A storage device that converts and stores the load signal and displacement signal at the time of material failure obtained from an instrumented impact tester into digital data, and the load data and displacement signals stored in the storage device. A dynamic property measuring device comprising a calculation device that calculates dynamic property values of a material based on displacement data. 2. The dynamic property measuring device according to claim 1, wherein the dynamic property value is a dynamic elastic-plastic fracture toughness value J_d. 3. The dynamic characteristic value is tearing modulus T_m_a
_t. The dynamic characteristic measuring device according to claim 1.
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