JP2002116004A - Distortion-measuring method and device - Google Patents

Distortion-measuring method and device

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JP2002116004A
JP2002116004A JP2000305921A JP2000305921A JP2002116004A JP 2002116004 A JP2002116004 A JP 2002116004A JP 2000305921 A JP2000305921 A JP 2000305921A JP 2000305921 A JP2000305921 A JP 2000305921A JP 2002116004 A JP2002116004 A JP 2002116004A
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JP
Japan
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strain
reinforcing fiber
core material
composite reinforcing
electrical resistance
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JP2000305921A
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Japanese (ja)
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Toshihiro Otani
谷 俊 博 大
Koichi Aida
田 公 一 合
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distortion-measuring method and device which do not require use of a large number of gauges, or special knowledge, techniques, or expensive apparatus, and moreover provide a method and device capable of detecting internal damages, even if damaged parts and broken points are at a location in a base material and detecting internal damages, without embedding an optical fiber or a piezoelectric material in the material, and composite materials to be used for the same. SOLUTION: A composite reinforcing fiber (10), with a conductive core material (12) and a coating layer (13), with which the core material (12) is coated and which has an electrical resistance substantially larger than the core material (12), is embedded in works (W and WA) of resin, metal, ceramics, and a composite material, and both ends (10E and 10E) of the core material (12) are connected to a resistance-variable electrical resistance measuring device (16) and the distortion-measuring device (18). Variations (δR) in the electrical resistance which occur in the composite reinforcing fiber (10) are converted into distortions, to measure the distortion in the works (W and WA).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、材料のひずみを測
定するひずみ測定方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring strain of a material.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の様に、材料のひずみを求めれば、
そこに作用する応力を直ちに決定することが出来る。そ
のため従来技術においては、材料内の応力を測定する際
に、ひずみゲージや、変位計により、材料のひずみを測
定していた。
2. Description of the Related Art As is well known, if the strain of a material is determined,
The stress acting on it can be determined immediately. Therefore, in the prior art, when measuring the stress in a material, the strain of the material was measured using a strain gauge or a displacement gauge.

【0003】しかし、大型構造物の材料の様な大型の測
定対象のひずみを測定する場合等では、多数のケージを
仕様しなければならないという問題点がある。
However, when measuring the strain of a large measuring object such as the material of a large structure, there is a problem that a large number of cages must be specified.

【0004】その他の従来技術として、超音波法、AE
法、X線法等、局部的な微視変化を探る方法が、広く用
いられている。しかし、これらの方法は一般に特殊な知
識や技術が必要とされる。また、設備するべき機器が高
価であり、汎用性がある方法とは言えない。
[0004] Other conventional techniques include ultrasonic method, AE
A method of searching for a local microscopic change, such as a method or an X-ray method, is widely used. However, these methods generally require special knowledge and skills. Also, the equipment to be installed is expensive, and cannot be said to be a versatile method.

【0005】一方、材料のひずみ或いは応力の計測以外
に、当該材料の内部における損傷の有無を検出したいと
いう要請が、以前から存在している。これに対しても、
ひずみゲージや変位計による計測で対応することが従来
から行われている。そして、損傷箇所や破壊点が、測定
点或いはゲージ貼着箇所やその近傍にある場合には、係
る従来技術も有効である。
[0005] On the other hand, there has been a demand for detecting the presence or absence of damage inside the material in addition to the measurement of strain or stress of the material. Again,
It has been conventionally performed to respond by measurement using a strain gauge or a displacement gauge. When the damaged part or the break point is located at or near the measuring point or the gauge attachment point, the related art is also effective.

【0006】しかし、損傷箇所等がゲージ貼着箇所から
離隔している場合には、ひずみゲージや変位計による計
測では、対応することが困難である。
[0006] However, it is difficult to cope with a case where a damaged part or the like is separated from a place where the gauge is attached by measuring with a strain gauge or a displacement gauge.

【0007】その他の内部損傷検出技術としては、従来
では、光ファイバーや圧電材料を材料内に埋没させて、
内部損傷を検出する技術が提案されていた。
[0007] As another internal damage detection technique, conventionally, an optical fiber or a piezoelectric material is buried in the material.
Techniques for detecting internal damage have been proposed.

【0008】しかし、光ファイバーや圧電材料等の様に
内部損傷検出機能を有する材料は、埋め込まれる母材
(検出対象である材料)との適合性が不明であるため、
適用にあたっては両者の界面評価を十分に行わなければ
ならない、という問題を有している。
However, materials having an internal damage detection function, such as optical fibers and piezoelectric materials, are not known to be compatible with an embedded base material (material to be detected).
In application, there is a problem that both interfaces must be sufficiently evaluated.

【0009】また、光フアイバーや圧電素子は、埋設さ
れた材料よりは熱的、強度的に弱い材料であるため、複
合材料全体としての強度低下を招いてしまう、という問
題も存在する。
[0009] Further, since the optical fiber and the piezoelectric element are materials that are lower in heat and strength than the embedded material, there is also a problem that the strength of the composite material as a whole is reduced.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、大型の測
定対象のひずみを測定する場合等でも多数のケージを仕
様する必要が無く、特殊な知識や技術や高価な機器が不
要である様なひずみ測定方法及び装置と、それに用いら
れる材料の提供を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is not necessary to use a large number of cages even when measuring a large strain. It is an object of the present invention to provide a strain measuring method and apparatus which do not require special knowledge and technology and expensive equipment, and materials used for the same.

【0011】本発明の他の目的は、損傷箇所や破壊点が
母材中のどの箇所であっても内部損傷を検出することが
出来て、しかも、光ファイバーや圧電材料を材料内に埋
没させること無く内部損傷を検出する方法及び装置を提
供することにある。
Another object of the present invention is to detect internal damage regardless of the location of a damage or a break point in a base material, and to bury an optical fiber or a piezoelectric material in the material. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for detecting internal damage without any problem.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】発明者は種々研究の結
果、導電性の芯材と、該芯材の周りを被覆し且つ芯材よ
りも大きな電気抵抗を有する被覆層とを備えている複合
強化用繊維は、そこに作用する応力或いはそこに生じる
ひずみに対応して、芯材の電気抵抗を変化させることを
見出した。そして、その様な複合強化用繊維を、ひずみ
を測定しようとする測定対象物に埋め込んで電気抵抗の
変動量を計測すれば、測定対象物に生じているひずみが
容易に求まることを発見した。本発明は、係る知見に基
いて提案されている。
As a result of various studies, the inventor of the present invention has found that a composite comprising a conductive core and a coating layer surrounding the core and having a higher electric resistance than the core is provided. It has been found that the reinforcing fiber changes the electric resistance of the core material in response to the stress acting thereon or the strain generated there. Then, it has been found that if such a composite reinforcing fiber is embedded in a measurement object whose strain is to be measured and the amount of change in electric resistance is measured, the strain generated in the measurement object can be easily obtained. The present invention has been proposed based on such findings.

【0013】本発明のひずみ測定方法は、複合強化用繊
維(10)の電気抵抗(R)を計測する工程を有し、前
記複合強化用繊維(10)は測定対象物(ワーク:W)
に埋め込まれており、導電性の芯材(12)と、該芯材
(12)の周りを被覆し且つ芯材(12)よりも大きな
電気抵抗を有する被覆層(13)とを備えており、測定
対象物(W)に負荷が作用した際における電気抵抗の変
動量(δR)を求める工程と、該変動量(δR)に基い
て測定対象物(W)のひずみを決定する工程、とを有し
ている。
The strain measuring method of the present invention includes a step of measuring the electric resistance (R) of the composite reinforcing fiber (10), and the composite reinforcing fiber (10) is an object to be measured (work: W).
A conductive core material (12), and a coating layer (13) covering around the core material (12) and having a higher electrical resistance than the core material (12). Obtaining a variation (δR) of the electric resistance when a load acts on the measurement target (W); and determining a strain of the measurement target (W) based on the variation (δR). have.

【0014】また本発明のひずみ測定装置は、測定対象
(W)物に埋め込まれた複合強化用繊維(10)を有
し、該複合強化用繊維(10)は、導電性の芯材(1
2)と、該芯材(12)の周りを被覆し且つ芯材(1
2)よりも大きな電気抵抗を有する被覆層(13)とを
備えており、前記複合強化用繊維(10)の電気抵抗
(R)を計測する電気抵抗計測手段(16)と、測定対
象物(W)に負荷が作用した際における電気抵抗の変動
量(δR)を求める手段(18−1、18−2)と、該
変動量(δR)に基いて測定対象物(W)のひずみを決
定する手段(18−1、18−3)、とを有することを
特徴としている。
Further, the strain measuring apparatus of the present invention has a composite reinforcing fiber (10) embedded in an object to be measured (W), and the composite reinforcing fiber (10) is a conductive core material (1).
2) and a core material (1) covering the periphery of the core material (12).
2) a coating layer (13) having an electric resistance higher than that of (2), an electric resistance measuring means (16) for measuring the electric resistance (R) of the composite reinforcing fiber (10), and a measurement object ( Means (18-1, 18-2) for determining the variation (δR) of the electric resistance when a load acts on W), and determining the strain of the object to be measured (W) based on the variation (δR) (18-1, 18-3).

【0015】係る構成を具備する本発明によれば、測定
対象物に埋め込まれている複合強化用繊維の電気抵抗の
変動量を求め、該変動量に基いて複合強化用繊維のひず
みを決定し、もって、測定対象物のひずみを求めてい
る。ここで、複合強化用繊維という繊維状或いは長尺の
部材を計測部材として用いているので、大型の計測物で
あっても、ひずみゲージの様に多数配置する必要がな
い。そして、測定自体は、電気抵抗値の検出という極め
て汎用的な手法で行われるので、特別な技術や器具を必
要としない。
According to the present invention having such a configuration, the amount of change in the electrical resistance of the composite reinforcing fiber embedded in the object to be measured is determined, and the strain of the composite reinforcing fiber is determined based on the amount of change. Thus, the strain of the object to be measured is determined. Here, since a fibrous or long member called a composite reinforcing fiber is used as a measuring member, it is not necessary to arrange a large number of large measuring objects like a strain gauge. Since the measurement itself is performed by an extremely versatile method of detecting an electric resistance value, no special technique or instrument is required.

【0016】ここで発明者は、上述した複合強化用繊維
により測定されたひずみと、外力に関するデータとによ
り、応力とひずみとの特性曲線を作成した場合に、当該
曲線状に線形な関係から被線形な関係に変動する様な領
域(変動:CR)が存在する場合には,測定対象物(ワ
ーク)内部に損傷が生じていることを見出した。本発明
の内部損傷検出方法及び装置は、係る知見に基いて創作
されたものである。
Here, when the inventor has created a characteristic curve of stress and strain based on the strain measured by the above-described composite reinforcing fiber and the data on the external force, the inventor has found that the curve is linearly related to the curve. When a region (variation: CR) that fluctuates in a linear relationship exists, it has been found that damage has occurred inside the measurement object (work). The internal damage detection method and device of the present invention have been created based on such knowledge.

【0017】本発明の内部損傷検出方法は、複合強化用
繊維(10)の電気抵抗(R)を計測する工程を有し、
前記複合強化用繊維(10)は測定対象物(ワーク:W
A)に埋め込まれており、導電性の芯材(12)と、該
芯材(12)の周りを被覆し且つ芯材(12)よりも大
きな電気抵抗を有する被覆層(13)とを備えており、
測定対象物(WA)に負荷が作用した際における電気抵
抗の変動量(δR)を求める工程と、該変動量(δR)
に基いて測定対象物(WA)のひずみを決定する工程
と、決定したひずみ及び測定対象物(WA)に作用した
負荷から応力とひずみの特性曲線を求める工程と、該応
力とひずみの特性曲線上の変動領域(CR)の有無に基
いて測定対象物(WA)の内部損傷の有無を決定する工
程、とを有している。
The method for detecting internal damage according to the present invention comprises the step of measuring the electrical resistance (R) of the composite reinforcing fiber (10),
The composite reinforcing fiber (10) is an object to be measured (work: W
A) comprising a conductive core material (12) embedded in A) and a coating layer (13) which covers around the core material (12) and has higher electric resistance than the core material (12). And
A step of obtaining a variation (δR) of the electric resistance when a load is applied to the object to be measured (WA);
Determining the strain of the object to be measured (WA) based on the above, obtaining the characteristic curve of the stress and strain from the determined strain and the load applied to the object to be measured (WA), and the characteristic curve of the stress and strain Determining the presence or absence of internal damage to the measurement object (WA) based on the presence or absence of the above-mentioned fluctuation region (CR).

【0018】そして、本発明の内部損傷検出装置は、測
定対象物(WA)に埋め込まれた複合強化用繊維(1
0)を有し、該複合強化用繊維(10)は、導電性の芯
材(12)と、該芯材(12)の周りを被覆し且つ芯材
(12)よりも大きな電気抵抗を有する被覆層(13)
とを備えており、前記複合強化用繊維(10)の電気抵
抗(R)を計測する電気抵抗計測手段(16)と、測定
対象物(WA)に負荷が作用した際における電気抵抗の
変動量(δR)を求める手段(18−1、18−2)
と、該変動量(δR)に基いて測定対象物(WA)のひ
ずみを決定する手段(18−1、18−3)と、決定し
たひずみ及び測定対象物(WA)に作用した負荷から応
力とひずみの特性曲線を出力する手段(18、18−
1)と、出力された応力とひずみの特性曲線上の変動領
域(CR)の有無に基いて測定対象物(WA)の内部損
傷の有無を決定する様に構成された判断手段(30)、
とを備えている。
The internal damage detecting device according to the present invention provides a composite reinforcing fiber (1) embedded in a measurement object (WA).
0), wherein the composite reinforcing fiber (10) covers the conductive core material (12) and the periphery of the core material (12) and has a higher electrical resistance than the core material (12). Coating layer (13)
And an electric resistance measuring means (16) for measuring the electric resistance (R) of the composite reinforcing fiber (10), and a fluctuation amount of the electric resistance when a load acts on the measurement object (WA). Means for calculating (δR) (18-1, 18-2)
Means (18-1, 18-3) for determining the strain of the object to be measured (WA) based on the variation (δR), and the stress from the determined strain and the load acting on the object to be measured (WA) And a means for outputting a characteristic curve of strain (18, 18-
(1) determining means (30) configured to determine the presence or absence of internal damage of the measurement object (WA) based on the presence or absence of a fluctuation region (CR) on the output characteristic curve of stress and strain;
And

【0019】上述したひずみ測定方法及び装置や、内部
損傷検出方法及び装置において、測定或いは検出の対象
として用いられる測定対象物或いは複合材料(W、W
A)は、母材と、該母材に埋め込まれた複合強化用繊維
(10、10−C)とを有し、該複合強化用繊維(1
0)は、導電性の芯材(12)と、該芯材(12)の周
りを被覆し且つ芯材(12)よりも大きな電気抵抗を有
する被覆層(13)とを備えており、複合強化用繊維
(10)の端部(10E)が母材から突出しており、該
端部(10E)では被覆層(13)が剥離して芯材(1
2)が露出していることを特徴としている。
In the above-described strain measuring method and apparatus, and internal damage detecting method and apparatus, a measuring object or a composite material (W, W
A) has a matrix and a composite reinforcing fiber (10, 10-C) embedded in the matrix, and the composite reinforcing fiber (1
0) includes a conductive core material (12) and a coating layer (13) that covers the periphery of the core material (12) and has a higher electric resistance than the core material (12). An end (10E) of the reinforcing fiber (10) protrudes from the base material, and the coating layer (13) is peeled off at the end (10E) to remove the core material (1).
2) is characterized by being exposed.

【0020】係る構成を有する本発明の複合材料によれ
ば、母材に埋め込んだ複合強化用繊維において、外部か
ら荷重や熱による損傷に対して、芯材の電気抵抗変化
(ひずみの変化)から、材料に負荷された応力を検出す
ることが出来る。また、応力とひずみとの特性曲線を作
成し、線形な関係から非線型な関係に移行する領域(変
動:CR)が存在するか否かにより、内部損傷を検知す
ることが出来るのである。
According to the composite material of the present invention having the above-mentioned structure, the composite reinforcing fiber embedded in the base material is subjected to a change in electric resistance (change in strain) of the core material against damage from external load or heat. In addition, the stress applied to the material can be detected. In addition, a characteristic curve of stress and strain is created, and internal damage can be detected based on whether or not there is a region (variation: CR) that shifts from a linear relationship to a non-linear relationship.

【0021】本発明の実施に際して、芯材と被覆材との
抵抗値の関係は、芯材の電気抵抗値が、被覆材の電気抵
抗値に比較し、て殆ど無視無視出来るほど小さければ良
い。例えば、芯材の電気抵抗値をR12とし、被覆材の
電気抵抗値をR13とした際に、両者の間に、 R12
+R13はR13にほぼ等しいという様な関係式が成立
すれば良い。
In practicing the present invention, the relationship between the resistance of the core material and the coating material may be such that the electric resistance value of the core material is so small that it can be almost ignored compared to the electric resistance value of the coating material. For example, when the electric resistance value of the core material is R12 and the electric resistance value of the coating material is R13, R12
It suffices that a relational expression such that + R13 is substantially equal to R13 holds.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0023】図1−図4は、本発明のひずみ測定に係る
態様形態を示している。そして図5−図8は、本発明の
内部損傷検出に係る実施形態を示している。
FIG. 1 to FIG. 4 show an embodiment relating to the strain measurement of the present invention. 5 to 8 show an embodiment relating to the detection of internal damage of the present invention.

【0024】図1において、全体を符号Wで示す非測定
材料(ワーク)は、例えば樹脂や金属やセラミックスや
複合材料から成り、ひずみ測定用部材として機能する複
合強化用繊維10が埋設されている。
In FIG. 1, a non-measurement material (work) indicated by a reference character W is made of, for example, resin, metal, ceramics, or a composite material, and has embedded therein a composite reinforcing fiber 10 functioning as a strain measuring member. .

【0025】この複合強化用繊維(繊維状ひずみ測定部
材)10は、良好な導電性を有する材料から成る芯材1
2と、芯材12よりも遥かに大きな電気抵抗値を有する
材料から成り且つ芯材12の表面を被覆している被覆層
13、とからが形成されている。図示の実施形態では、
芯材12としてはタングステン(化学記号:W)、被覆
材としてはボロン(化学記号:B)が用いられる。ここ
で、各々の電気抵抗値は、8cmで、タングステンが
0.3kΩ、ボロンが約600kΩ−800kΩであ
る。
The composite reinforcing fiber (fibrous strain measuring member) 10 is made of a core material 1 made of a material having good conductivity.
2 and a coating layer 13 made of a material having a much higher electric resistance value than the core material 12 and covering the surface of the core material 12. In the illustrated embodiment,
Tungsten (chemical symbol: W) is used as the core material 12, and boron (chemical symbol: B) is used as the coating material. Here, each electric resistance value is 8 cm, tungsten is 0.3 kΩ, and boron is about 600 kΩ-800 kΩ.

【0026】ここで、芯材12と被覆材13とはタング
ステンとボロンに限定される訳ではない。芯材12の電
気抵抗値が、被覆材13の電気抵抗値に比較して殆ど無
視無視出来るほど小さい様な組み合わせであれば、それ
以外の組み合わせであっても良い。或いは、芯材12の
電気抵抗値R12と被覆材13の電気抵抗値R13との
間に、下式で示す様な関係が成立する様な組み合わせで
あれば良い。R12+R13はR13にほぼ等しい。
Here, the core material 12 and the coating material 13 are not limited to tungsten and boron. Any other combination may be used as long as the electrical resistance value of the core material 12 is so small that it can be almost neglected compared to the electrical resistance value of the coating material 13. Alternatively, any combination may be used as long as the relationship represented by the following formula is established between the electric resistance value R12 of the core material 12 and the electric resistance value R13 of the coating material 13. R12 + R13 is approximately equal to R13.

【0027】たとえば、芯材12としてカーボン(化学
記号:C)を用い、被覆材13として炭化珪素(化学記
号:SiC)を用いることが出来る。また、芯材12と
してタングステンを選択し、被覆材13として炭化珪素
を選択しても良い。
For example, carbon (chemical symbol: C) can be used as the core material 12 and silicon carbide (chemical symbol: SiC) can be used as the coating material 13. Alternatively, tungsten may be selected as the core material 12 and silicon carbide may be selected as the coating material 13.

【0028】樹脂、金属、セラミックス、複合材料等か
ら成るワークWの強度を向上するため、複合強化用繊維
(繊維状ひずみ測定部材)10はワークWに埋め込まれ
ている。そして、複合強化用繊維10の両端部10E、
10Eでは、被覆材13が芯材12から剥離され、芯材
12が露出した状態となっている。
In order to improve the strength of the work W made of resin, metal, ceramics, composite material and the like, a composite reinforcing fiber (fibrous strain measuring member) 10 is embedded in the work W. And both ends 10E of the fiber 10 for composite reinforcement,
In 10E, the covering material 13 is peeled off from the core material 12, and the core material 12 is exposed.

【0029】複合強化用繊維10の両端部にて露出した
芯材12は信号ラインCL−1、CL−1に接続してお
り、該信号ラインを介して、電気抵抗測定装置16に接
続されている。電気抵抗測定装置16は、可変抵抗を有
するブリッジボックス(ブリッジ回路)を利用して電気
抵抗を測定するタイプであり、図1において矢印Rで示
す電気抵抗値、すなわち複合強化用繊維10の長手方向
の電気抵抗値を測定する。具体的には、可変抵抗を有す
るプリッジボックス6は、ホイトストーンプリツジの原
理で、複合強化用繊維10の長手方向の電気抵抗値Rを
計測する。なお、電気抵抗測定装置16としては、公知
・市販のものを利用出来る。
The cores 12 exposed at both ends of the composite reinforcing fiber 10 are connected to signal lines CL-1 and CL-1, and are connected to the electric resistance measuring device 16 via the signal lines. I have. The electric resistance measuring device 16 is a type that measures electric resistance using a bridge box (bridge circuit) having a variable resistance, and the electric resistance value indicated by an arrow R in FIG. 1, that is, the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10. The electrical resistance of the sample is measured. Specifically, the ridge box 6 having a variable resistance measures the electrical resistance value R in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10 based on the principle of Wheatstone pledge. In addition, as the electric resistance measuring device 16, a known / commercial one can be used.

【0030】電気抵抗測定装置16は、信号ラインCL
−2を介してひずみ測定装置18に接続されている。ひ
ずみ測定装置18は、処理ユニット18−1と、記憶ユ
ニット18−2、18−3とを有しており、信号ライン
CL−2から伝達された電気抵抗値(複合強化用繊維1
0の長手方向の電気抵抗値R)の変動量から、複合強化
用繊維10に生じたひずみ、すなわちワークWのひずみ
を決定する。
The electric resistance measuring device 16 is connected to the signal line CL.
-2 is connected to the strain measuring device 18. The strain measuring device 18 has a processing unit 18-1 and storage units 18-2 and 18-3, and the electric resistance value (composite reinforcing fiber 1) transmitted from the signal line CL-2.
The strain generated in the composite reinforcing fiber 10, that is, the strain of the work W, is determined from the variation amount of the electrical resistance value R) in the longitudinal direction of 0.

【0031】具体的には、記憶ユニット18−2には、
電気抵抗測定装置16で計測された複合強化用繊維10
の長手方向の電気抵抗値Rが記憶され、記憶された電気
抵抗値Rを信号ラインCL−3を介して処理ユニット1
8−1に送り、処理ユニット18−1で適宜比較するこ
とにより、複合強化用繊維10の長手方向の電気抵抗値
Rの変動量δRが求められる。そして、記憶ユニット1
8−3には、複合強化用繊維10の長手方向の電気抵抗
値Rの変動量と、複合強化用繊維10の長手方向におけ
る「ひずみ」量との関係式、特性曲線、或いはマップが
記憶されている。
Specifically, the storage unit 18-2 includes:
Composite reinforcing fiber 10 measured by electric resistance measuring device 16
Is stored, and the stored electric resistance R is stored in the processing unit 1 via the signal line CL-3.
8-1 and the processing unit 18-1 makes an appropriate comparison to determine a variation amount δR of the electrical resistance value R in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10. And the storage unit 1
8-3 stores a relational expression, a characteristic curve, or a map between the variation amount of the electrical resistance value R in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10 and the “strain” amount in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10. ing.

【0032】処理ユニット18−1で電気抵抗値Rの変
動量δRが決定されれば、信号伝達ラインCL−4を介
して記憶ユニット18−3から関係式等を呼び出して、
複合強化用繊維10の長手方向におけるひずみ量、すな
わちワークWのひずみ量を決定することが出来る。な
お、記憶ユニット18−3に記憶される複合強化用繊維
10の長手方向の電気抵抗値Rの変動量δRと、複合強
化用繊維10の長手方向における「ひずみ」量との関係
式、特性曲線、或いはマップ等については、予め計測が
行われ、作成されている。
When the variation δR of the electric resistance R is determined by the processing unit 18-1, a relational expression or the like is called from the storage unit 18-3 via the signal transmission line CL-4,
The strain amount in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10, that is, the strain amount of the work W can be determined. Note that a relational expression between a variation amount δR of the electrical resistance value R in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10 stored in the storage unit 18-3 and a “strain” amount in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10, and a characteristic curve Alternatively, the map or the like is measured and prepared in advance.

【0033】ここで、記憶ユニット18−3には、複合
強化用繊維10におけるひずみと応力との関係(関係
式、特性曲線、マップ、或いは図表)が予め計測されて
記憶されている。したがって、ひずみが決定すれば、ワ
ークWに作用している応力も直ちに計算可能である。
The relationship between the strain and the stress in the composite reinforcing fiber 10 (relational expression, characteristic curve, map, or chart) is measured and stored in the storage unit 18-3 in advance. Therefore, if the strain is determined, the stress acting on the work W can be calculated immediately.

【0034】ひずみ測定装置18で決定されたワークW
のひずみ及び/又は応力は、信号伝達ラインCL−6を
介して表示手段22で表示され、或いは、信号伝達ライ
ンCL−7を介して印刷手段24で印刷されて、出力さ
れる。
The work W determined by the strain measuring device 18
Is displayed on the display unit 22 via the signal transmission line CL-6, or printed and output by the printing unit 24 via the signal transmission line CL-7.

【0035】図2、図3は、複合強化用繊維10がひず
み測定部材として機能することを証明するための実験例
を示している。具体的には、複合強化用繊維10を埋設
したワークW1の4点曲げ試験の方法とその結果を示し
ている。
FIGS. 2 and 3 show experimental examples for proving that the composite reinforcing fiber 10 functions as a strain measuring member. Specifically, the method of the four-point bending test of the work W1 in which the composite reinforcing fiber 10 is embedded and the result are shown.

【0036】図2において、エポキシ樹脂に複合強化用
繊維10を埋め込んだワークW1に対して所謂4点曲げ
試験を行うべく、ワークW1を支点SL、SRで支持し
つつ、負荷作用点RL、RRで荷重F、Fを作用せしめ
ている。支点SL、SRにおける矢印FRは、それぞ
れ、荷重F、Fに対する反力を示している。
In FIG. 2, in order to perform a so-called four-point bending test on the work W1 in which the composite reinforcing fiber 10 is embedded in the epoxy resin, the load W is applied to the work W1 while supporting the work W1 at the supporting points SL and SR. The loads F, F are applied. Arrows FR at the fulcrums SL and SR indicate reaction forces to the loads F and F, respectively.

【0037】図2で示す実験例では、複合強化用繊維1
0は、芯材12がタングステンであり、芯材12の周り
を被覆する被覆層13がボロンで構成されている。そし
て、複合強化用繊維11の線径は、直径0.1mmであ
る。
In the experimental example shown in FIG.
Numeral 0 indicates that the core 12 is made of tungsten, and the coating layer 13 that covers the periphery of the core 12 is made of boron. The wire diameter of the composite reinforcing fiber 11 is 0.1 mm in diameter.

【0038】図2において、ワークW1の寸法は6mm
×5mm×65mm(幅×高さ×長さ)である。ワーク
W1(エポキシ樹脂製)の表面から0.3mmの深さ
に、上述した複合強化用繊維10を埋め込まれている。
そして、複合強化用繊維10の両端部10E、10Eで
は、ボロンの被覆層13が剥離されて、タングステンの
芯材12が露出している。図2では図示されていない
が、この露出した芯材12には、図1で示す様に、信号
ラインCL−1、CL−1が接続され、抵抗測定装置1
6、ひずみ測定装置18、表示手段22又は印刷手段2
4が設けられている。ワークW1の表面には、さらに、
ひずみゲージ16が貼着されている。
In FIG. 2, the size of the work W1 is 6 mm.
X 5 mm x 65 mm (width x height x length). The above-described composite reinforcing fiber 10 is embedded at a depth of 0.3 mm from the surface of the work W1 (made of epoxy resin).
Then, at both ends 10E and 10E of the composite reinforcing fiber 10, the boron coating layer 13 is peeled off, and the tungsten core material 12 is exposed. Although not shown in FIG. 2, the exposed core 12 is connected to signal lines CL-1 and CL-1 as shown in FIG.
6. Strain measuring device 18, display means 22 or printing means 2
4 are provided. Further, on the surface of the work W1,
A strain gauge 16 is attached.

【0039】この状態で、負荷作用点RL、RRに荷重
F、Fを作用させることにより、4点曲げ荷重がワーク
W1に負荷される。4点曲げ荷重がワークW1に負荷す
ることにより、ワークW1表面に貼られたひずみゲージ
30は、図3において、プロット「□」で示す様な応力
−ひずみ特性を示す。一方、図1で示すひずみ測定装置
18で求められたひずみに基く特性は、プロット「●」
(図3では、「損傷検知機能材料」と記載されている)
で示す通りである。
In this state, by applying loads F, F to the load application points RL, RR, a four-point bending load is applied to the work W1. When a four-point bending load is applied to the work W1, the strain gauge 30 stuck on the surface of the work W1 shows a stress-strain characteristic as indicated by a plot “□” in FIG. On the other hand, the characteristic based on the strain obtained by the strain measuring device 18 shown in FIG.
(In FIG. 3, it is described as "damage detection functional material")
As shown in FIG.

【0040】図3におけるプロット「□」で示す特性
と、プロット「●」で示す特性は、比較すれば明らかな
通り、殆ど一致している。このことから、比較的導電性
が良好な芯材と、抵抗値が大きい被覆材とから成る複合
強化用繊維10により行われる引張或いは圧縮ひずみの
計測が、ひずみゲージ30を用いた場合と同じ様に行わ
れることが理解される。
The characteristics indicated by the plot “□” in FIG. 3 and the characteristics indicated by the plot “●” almost coincide with each other, as apparent from comparison. From this, the measurement of the tensile or compressive strain performed by the composite reinforcing fiber 10 composed of the core material having relatively good conductivity and the coating material having a large resistance value is the same as when the strain gauge 30 is used. It is understood that this is done.

【0041】次に、図1及び図4を参照して、第1実施
形態に係るひずみ測定の方法について説明する。先ず、
図示しない手段により、ワークWに引張力或いは圧縮力
を作用させる(ステップS1)。ワークWに引張力或い
は圧縮力が作用して、ひずみを生じると、ワークW中に
埋め込まれた複合強化用繊維10にもひずみが生じ、複
合強化用繊維10の長手方向の電気抵抗値Rが変動す
る。
Next, a method for measuring strain according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. First,
A tensile force or a compressive force is applied to the work W by means not shown (step S1). When a tensile force or a compressive force acts on the work W to generate a strain, the composite reinforcing fiber 10 embedded in the work W also generates a strain, and the electrical resistance value R in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10 decreases. fluctuate.

【0042】図1で示されている様に、複合強化用繊維
10は信号ラインCL−1、CL−1を介して電気抵抗
測定装置16に接続されており、その電気抵抗値Rはひ
ずみ測定装置18内の記憶ユニット18−2に記憶さ
れ、処理ユニット18−1で適宜比較されることによ
り、電気抵抗値Rの変動量δRが演算される(図4:ス
テップS2)。
As shown in FIG. 1, the composite reinforcing fiber 10 is connected to an electric resistance measuring device 16 via signal lines CL-1 and CL-1, and its electric resistance value R is used for measuring the strain. The fluctuation amount δR of the electric resistance value R is calculated by being stored in the storage unit 18-2 in the device 18 and being appropriately compared by the processing unit 18-1 (FIG. 4: step S2).

【0043】電気抵抗値Rの変動量δRが決定すれば、
ひずみ測定装置18内の記憶ユニット18−3に記憶さ
れている関係式等(複合強化用繊維10の長手方向の電
気抵抗値Rの変動量と、複合強化用繊維10の長手方向
における「ひずみ」量との関係式、特性曲線、或いはマ
ップ等)を用いて、複合強化用繊維10の長手方向にお
けるひずみ量、すなわちワークWのひずみ量を決定する
(ステップS3)。
If the variation δR of the electric resistance value R is determined,
Relational expressions and the like stored in the storage unit 18-3 in the strain measuring device 18 (the amount of variation in the electrical resistance value R in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10 and the “strain” in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10). The amount of strain in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10, that is, the amount of strain of the work W is determined using a relational expression with respect to the amount, a characteristic curve, a map, or the like (step S3).

【0044】ワークWのひずみが決定すれば、記憶手段
18−3に記憶されている複合強化用繊維10の応力と
ひずみとの関係から、ワークWの応力が直ちに演算可能
である。求められたひずみ及び/又は応力は、表示手段
22で表示され、或いは、印刷手段24で印刷されて、
出力される。
When the strain of the work W is determined, the stress of the work W can be immediately calculated from the relationship between the stress and the strain of the composite reinforcing fiber 10 stored in the storage means 18-3. The determined strain and / or stress is displayed on the display unit 22 or printed by the printing unit 24,
Is output.

【0045】なお、複合強化用繊維10の埋め込み位置
を適宜設定することにより、引張、圧縮に対する歪のみ
ならず、捩りに対する歪も測定することが出来る。
By appropriately setting the embedding position of the composite reinforcing fiber 10, not only strain against tension and compression but also strain against torsion can be measured.

【0046】図5−図8の第2実施形態は、ワークWA
の内部損傷を検出する技術に係る実施形態である。図5
で示す装置は、その構成及び作用効果は、図1で示す装
置と概略同様である。
The second embodiment shown in FIGS.
1 is an embodiment according to a technique for detecting internal damage of a hologram. FIG.
The configuration, operation, and effect of the device shown by are substantially the same as those of the device shown in FIG.

【0047】しかし、図5で示す装置では、ワークWA
の内部損傷を評価するためのコントロールユニット(例
えば、コンピュータ)30が設けられている。また、ひ
ずみ測定装置18には、さらに別の記憶ユニット19が
設けられており、該記憶ユニット19は信号ラインCL
−5を介して、負荷ユニット20に接続している。そし
て負荷ユニット20は、ワークWAに引張力或いは圧縮
力を作用する図示しない手段を制御しており、ワークW
Aに作用する外力(負荷)を調節する。そして、ワーク
WAに負荷した外力が、記憶ユニット19に記憶され
る。ここで、ワークWAの断面積が分かれば、ワークW
Aに作用した応力が決定する。
However, in the apparatus shown in FIG.
A control unit (for example, a computer) 30 for evaluating the internal damage of the vehicle is provided. Further, the strain measuring device 18 is further provided with another storage unit 19, and the storage unit 19 is provided with a signal line CL.
It is connected to the load unit 20 via -5. The load unit 20 controls a unit (not shown) for applying a tensile force or a compressive force to the work WA.
The external force (load) acting on A is adjusted. Then, the external force applied to the work WA is stored in the storage unit 19. Here, if the sectional area of the work WA is known, the work W
The stress acting on A is determined.

【0048】従って、複合強化用繊維10の長手方向に
おけるひずみ、すなわち、ワークWAのひずみを決定す
るのに加えて、当該ワークWAにおいて、複合強化用繊
維10で計測を行った場合における「応力−ひずみ線
図」を作成することが可能である。すなわち、ひずみ測
定装置18の処理ユニット18−1で、図1−図4と同
様に決定されたひずみと、記憶ユニット19から贈られ
テ来た外力或いは応力のデータとを組み合わせれば、図
7(後述)で示す様な応力−ひずみ線図或いは応力とひ
ずみの特性曲線を作成することが出来る。
Therefore, in addition to determining the strain in the longitudinal direction of the composite reinforcing fiber 10, that is, the strain of the work WA, the “stress− It is possible to create a "strain diagram". That is, when the processing unit 18-1 of the strain measuring device 18 combines the strain determined in the same manner as in FIGS. 1 to 4 with the data of the external force or stress given from the storage unit 19, FIG. A stress-strain diagram or a stress-strain characteristic curve as shown in (described later) can be created.

【0049】そして、ワークWAのひずみを決定する処
理についても、図1、図4に関連して説明した処理手順
と同様である。
The processing for determining the distortion of the work WA is the same as the processing procedure described with reference to FIGS.

【0050】しかし、ワークWAのひずみを決定した後
に行われる処理(図8におけるステップS14−S1
8:後述)が存在する点で、ワークWAの内部損傷の検
出は、図1−図4で説明したワークWのひずみ測定とは
異なっている。
However, the processing performed after determining the distortion of the work WA (steps S14-S1 in FIG. 8)
8: described later), the detection of the internal damage of the work WA is different from the strain measurement of the work W described with reference to FIGS.

【0051】ワークWAの内部損傷の検出の具体的な手
順を説明するのに先だって、図6、図7を参照して、ワ
ークWAの内部損傷の検出が可能である理由を説明す
る。図6は内部損傷検出の対象物となるワークWA1の
構造及び引張試験の概要を示しており、図7はワークW
A1の引張試験の結果を示している。
Before describing the specific procedure for detecting the internal damage of the work WA, the reason why the internal damage of the work WA can be detected will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an outline of a structure and a tensile test of a work WA1 as an object for detecting internal damage, and FIG.
The result of the tensile test of A1 is shown.

【0052】図6において、ワークWA1は幅16mm
×厚さ1.5mm×長さ80mmに設定されており、エ
ボキシ樹脂に上述した複合強化用繊維10(芯材がタン
グステン、被覆層がボロン)を11本を埋め込んで構成
されている。11本の複合強化用繊維10・・・のう
ち、符号10−Cで示す中央の複合強化用繊維は、図1
−図4で説明したひずみ測定用の部材として機能すると
共に、ワーク内の損傷検出用部材として機能する。
In FIG. 6, the work WA1 has a width of 16 mm.
The thickness is set to 1.5 mm x 80 mm in length, and is formed by embedding 11 of the above-mentioned composite reinforcing fibers 10 (the core material is tungsten and the coating layer is boron) in an ethoxy resin. Among the eleven composite reinforcing fibers 10, the central composite reinforcing fiber indicated by reference numeral 10-C is shown in FIG.
-It functions as a member for strain measurement described in FIG. 4 and also as a member for detecting damage in a work.

【0053】図6で示すワークWA1には、図示しない
負荷作用手段によって符号PLで示す引張力が作用し
て、引張試験が行われる。図6のワークWA1の表面中
央部には、ひずみゲージ30Aが貼られている。複合強
化用繊維10−Cを用いてひずみを計測すると同時に、
ひずみゲージ30Aを用いたひずみの計測を行う。
The work WA1 shown in FIG. 6 is subjected to a tensile test by a load acting means (not shown) by applying a tensile force indicated by the symbol PL. A strain gauge 30A is attached to a central portion of the surface of the work WA1 in FIG. At the same time as measuring the strain using the composite reinforcing fiber 10-C,
The strain is measured using the strain gauge 30A.

【0054】図6で示すワークWA1に対して行われた
引張試験の結果として、ひずみ−応力の関係を図7に示
す。図7において、符号「C30A」なる特性曲線は、
ひずみゲージ30Aを用いた計測結果に基くひずみ−応
力特性を示し、符号「C10−C」なる特性曲線は、複
合強化用繊維10−Cを用いた計測結果によるひずみ−
応力特性を示す。
FIG. 7 shows the relationship between strain and stress as a result of the tensile test performed on the work WA1 shown in FIG. In FIG. 7, the characteristic curve indicated by the symbol “C30A”
It shows the strain-stress characteristics based on the measurement results using the strain gauge 30A, and the characteristic curve denoted by the symbol “C10-C” indicates the strain-stress due to the measurement results using the composite reinforcing fiber 10-C.
Shows stress characteristics.

【0055】特性曲線C30AとC10−Cとを比較す
ると、ゼロ点から、点(ひずみ4500μS,応力20
MPa)までは略々等しい。しかし、符号CRで示す領
域で、特性曲線C10−Cは明らかに変動を生じてお
り、それ以降の2本の特性曲線は、全く相違する。すな
わち、領域CRを境に、応力とひずみは、線形な関係か
ら非線型な関係に移行している。ここで、図6の引張試
験において、符号CRで示す領域(応力とひずみが、線
形な関係から非線型な関係に移行する領域:変動)に相
当する段階で、検出用部材として機能する複合強化用繊
維10−C以外の繊維が、破断している。すなわち、特
性曲線C10−Cにおける変動CRは、ワークWA1内
部の損傷を示している。これに対して、ひずみゲージ3
0Aによるひずみ−応力特性C30Aでは、係るワーク
内部の損傷は全く検出していない。
When the characteristic curves C30A and C10-C are compared, the points (strain 4500 μS, stress 20
Up to MPa). However, the characteristic curve C10-C clearly fluctuates in the region indicated by the symbol CR, and the two subsequent characteristic curves are completely different. That is, the stress and strain shift from a linear relationship to a nonlinear relationship at the region CR. Here, in the tensile test shown in FIG. 6, at the stage corresponding to the region indicated by the symbol CR (region where stress and strain shift from a linear relationship to a nonlinear relationship: fluctuation), the composite reinforcement functioning as a detection member Fibers other than the fiber for use 10-C are broken. That is, the fluctuation CR in the characteristic curve C10-C indicates damage inside the work WA1. On the other hand, strain gauge 3
In the strain-stress characteristic C30A based on 0A, such damage inside the work is not detected at all.

【0056】図7の2本の特性曲線C10−C、C30
Aを比較すれば、複合強化用繊維10(10−C)を用
いてひずみ−応力特性を求めれば,ワーク内部の損傷を
検出出来ることが明らかである。換言すれば、複合強化
用繊維10(10−C)を用いれば、ひずみ計測のみな
らず、材料内の損傷の検出が可能となる。具体的には、
上述した様な複合強化用繊維10を検出用部材として利
用して、ひずみ−応力特性曲線(或いは、応力−ひずみ
線図)を作成し、当該曲線上に、(図7の特性曲線C1
0−Cにおける領域CRの様な)変動の有無により、ワ
ーク内部の損傷の有無が検出できる。
FIG. 7 shows two characteristic curves C10-C and C30.
Comparing A, it is clear that if the strain-stress characteristics are obtained using the composite reinforcing fiber 10 (10-C), damage inside the work can be detected. In other words, using the composite reinforcing fiber 10 (10-C) enables not only strain measurement but also detection of damage in the material. In particular,
Using the composite reinforcing fiber 10 as described above as a detection member, a strain-stress characteristic curve (or a stress-strain diagram) is created, and the characteristic curve (characteristic curve C1 in FIG.
The presence / absence of a change inside the work (such as the region CR in 0-C) can be detected.

【0057】以下、図5、図8を参照して、ワークWA
(図5)内部の損傷の有無の検出について、説明する。
図8において、ステップS11−S13は、図4のステ
ップS1−S3と同様である。
Hereinafter, referring to FIG. 5 and FIG.
(FIG. 5) Detection of presence or absence of internal damage will be described.
8, steps S11-S13 are the same as steps S1-S3 in FIG.

【0058】前述した様に、ワークWAに引張力或いは
圧縮力を作用する図示しない手段は負荷ユニット20に
より制御され、ワークWAに負荷した外力は、ひずみ測
定装置18の記憶ユニット19に記憶される。ワークW
Aの断面積は既知であるため、ワークWAに作用する応
力は直ちに決定する。その結果、ワークWAのひずみを
決定するのに加えて、当該ワークWの「応力−ひずみ線
図」を作成出来る(ステップS14)。
As described above, the means (not shown) for applying a tensile force or a compressive force to the work WA is controlled by the load unit 20, and the external force applied to the work WA is stored in the storage unit 19 of the strain measuring device 18. . Work W
Since the cross-sectional area of A is known, the stress acting on the work WA is immediately determined. As a result, in addition to determining the strain of the work WA, a “stress-strain diagram” of the work W can be created (step S14).

【0059】応力−ひずみ線図が作成されて出力された
ならば(ステップS14完了)、コントロールユニット
30により、当該線図上に、図7の領域CRで示す様な
変動(変動CR)が存在するか否かを判定する(ステッ
プS15)。
When the stress-strain diagram is created and output (step S14 is completed), the control unit 30 causes a variation (variation CR) on the diagram as shown by a region CR in FIG. It is determined whether or not to perform (step S15).

【0060】ステップS14で作成した応力−ひずみ線
図上に、変動CRが存在しなければ(ステップS15が
NO)、ワークWA内では損傷が発生しなかったと判定
する(ステップS16)。一方、応力−ひずみ線図上に
変動CRが存在すれば(ステップS15がYES)、ワ
ークWA内で損傷が発生したものと判定する(ステップ
S17)。
If there is no variation CR on the stress-strain diagram created in step S14 (NO in step S15), it is determined that no damage has occurred in the work WA (step S16). On the other hand, if there is a variation CR on the stress-strain diagram (step S15: YES), it is determined that damage has occurred in the work WA (step S17).

【0061】図示はされていないが、複合強化用繊維1
0を用いて作成された応力−ひずみ線図及び変動CRに
ついて多数のデータが得られれば、変動CRの発生位置
や、その後の応力−ひずみ特性曲線の変動等から、内部
損傷位置やその規模の特定も可能である旨を付記する。
なお、コントロールユニット30はコンピュータに限定
されるものではなく、作業員により構成することも可能
である。
Although not shown, the composite reinforcing fiber 1
If a large amount of data can be obtained for the stress-strain diagram and the variation CR created using 0, the position of the internal damage and the scale of the internal damage are determined from the position where the variation CR occurs and the subsequent variation of the stress-strain characteristic curve. Note that identification is also possible.
Note that the control unit 30 is not limited to a computer, and can be configured by an operator.

【0062】図示の実施形態では、ワークに加えられる
外的影響としては、引張荷重,圧縮荷重のみが説明され
ているが、捩りの様な外力や、熱により変形が生じる場
合についても、本発明は適用可能である。
In the illustrated embodiment, only the tensile load and the compressive load are described as the external influences applied to the work. However, the present invention can be applied to the case where deformation is caused by external force such as torsion or heat. Is applicable.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 (1) によれば、外部から荷重や熱による損傷に対し
て、芯材の電気抵抗値が変動することを利用して、(電
気抵抗値の変動量から)当該材料のひずみを計測するこ
とが出来る。 (2) ひずみから材料に作用する応力が求まるので、
当該材料の強度的な限界を予め予測することが可能とな
り、材料の突発的破壊を防止することが出来る。 (3) 従来のひずみケージ等では不可能であった材料
内部における損傷を検出することが出来る。 (4) 複台強化用繊維を材料内へ埋め込むため、材料
の強度を向上させることが出来る。 (5) 繊維状の計測用部材を使用するため、大型の計
測対象物に対しても、多数の計測用部材を必要としな
い。 (6) 汎用的な機材のみで測定が可能であり、且つ、
熟練した操作員を必要としない。 (7) 計測用部材は比較的細径な繊維状に形成されて
いるので、計測される材料(母材)とのマッチングの問
題はさほど生じない。従って、詳細な界面評価は不要で
ある。
The effects of the present invention are listed below. According to (1), the strain of the material is measured (from the amount of change in the electric resistance value) by utilizing the fact that the electric resistance value of the core material changes in response to external load or heat damage. Can be done. (2) Since the stress acting on the material is determined from the strain,
The strength limit of the material can be predicted in advance, and sudden breakage of the material can be prevented. (3) Damage inside the material, which was impossible with a conventional strain cage or the like, can be detected. (4) The strength of the material can be improved by embedding the fiber for reinforcing the double bed into the material. (5) Since a fibrous measuring member is used, a large number of measuring members are not required even for a large measuring object. (6) Measurement is possible only with general-purpose equipment, and
Does not require skilled operators. (7) Since the measurement member is formed in a relatively thin fiber shape, the problem of matching with the material (base material) to be measured does not occur much. Therefore, detailed interface evaluation is unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】複合強化用繊維を用いてひずみを計測する測定
機器を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a measuring device for measuring strain using composite reinforcing fibers.

【図2】複合強化用繊維を埋設したワークに対する4点
曲げ試験の態様を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a four-point bending test on a work in which composite reinforcing fibers are embedded.

【図3】図2で示す4点曲げ試験で得られた応力−ひず
み線図の1例を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing one example of a stress-strain diagram obtained by the four-point bending test shown in FIG.

【図4】本発明のひずみ測定方法の実施手順を示すフロ
ーチャート図。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure for implementing the strain measurement method of the present invention.

【図5】複合強化用繊維を用いて、ワーク内部の損傷を
検出する検出機器を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a detection device that detects damage inside a work using a composite reinforcing fiber.

【図6】複数本の複合強化用繊維を埋設したワークの引
張試験の態様を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a mode of a tensile test of a work in which a plurality of composite reinforcing fibers are embedded.

【図7】図7で示す引張試験で得られた応力−ひずみ線
図の1例を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing one example of a stress-strain diagram obtained in the tensile test shown in FIG.

【図8】本発明の内部損傷検出方法の実施手順を示すフ
ローチャート図。
FIG. 8 is a flowchart showing an implementation procedure of the internal damage detection method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・複合強化用繊維 12・・・芯材 13・・・被覆層 W、W1、WA、WA1…ワーク 10E・・・複合強化用繊維の端部 CL−1〜CL−7・・・信号ライン 16・・・電気抵抗測定装置 18・・・ひずみ測定装置 18−1・・・処理ユニット 18−2、18−3・・・記憶ユニット 19・・・記憶ユニット 20・・・負荷ユニット R・・・複合強化用繊維の長手方向の電気抵抗値 δR・・・複合強化用繊維の電気抵抗値の変動量 22・・・表示手段 24・・・印刷手段 30・・・コントロールユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fiber for composite reinforcement 12 ... Core material 13 ... Coating layer W, W1, WA, WA1 ... Work 10E ... End part of fiber for composite reinforcement CL-1-CL-7 ... Signal line 16: Electric resistance measuring device 18: Strain measuring device 18-1: Processing unit 18-2, 18-3: Storage unit 19: Storage unit 20: Load unit R ... Electrical resistance value of the composite reinforcing fiber in the longitudinal direction δR ... Amount of change in electric resistance value of the composite reinforcing fiber 22 ... Display means 24 ... Printing means 30 ... Control unit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複合強化用繊維の電気抵抗を計測する工
程を有し、前記複合強化用繊維は測定対象物に埋め込ま
れており、導電性の芯材と、該芯材の周りを被覆し且つ
芯材よりも大きな電気抵抗を有する被覆層とを備えてお
り、測定対象物に負荷が作用した際における電気抵抗の
変動量を求める工程と、該変動量に基いて測定対象物の
ひずみを決定する工程、とを有することを特徴とするひ
ずみ測定方法。
A step of measuring an electric resistance of the composite reinforcing fiber, wherein the composite reinforcing fiber is embedded in an object to be measured, and covers a conductive core material and a periphery of the core material. And a coating layer having a larger electrical resistance than the core material, and a step of obtaining a variation of the electrical resistance when a load is applied to the measurement target; and a step of determining a distortion of the measurement target based on the variation. Determining the strain.
【請求項2】 測定対象物に埋め込まれた複合強化用繊
維を有し、該複合強化用繊維は、導電性の芯材と、該芯
材の周りを被覆し且つ芯材よりも大きな電気抵抗を有す
る被覆層とを備えており、前記複合強化用繊維の電気抵
抗を計測する電気抵抗計測手段と、測定対象物に負荷が
作用した際における電気抵抗の変動量を求める手段と、
該変動量に基いて測定対象物のひずみを決定する手段、
とを有することを特徴とするひずみ測定装置。
2. A composite reinforcing fiber embedded in an object to be measured, wherein the composite reinforcing fiber has a conductive core material and an electric resistance which covers the core material and is larger than the core material. An electrical resistance measuring means for measuring the electrical resistance of the composite reinforcing fiber, and means for determining the amount of change in electrical resistance when a load is applied to the object to be measured,
Means for determining the strain of the measurement object based on the variation amount,
And a strain measuring device.
【請求項3】 複合強化用繊維の電気抵抗を計測する工
程を有し、前記複合強化用繊維は測定対象物に埋め込ま
れており、導電性の芯材と、該芯材の周りを被覆し且つ
芯材よりも大きな電気抵抗を有する被覆層とを備えてお
り、測定対象物に負荷が作用した際における電気抵抗の
変動量を求める工程と、該変動量に基いて測定対象物の
ひずみを決定する工程と、決定したひずみ及び測定対象
物に作用した負荷から応力とひずみの特性曲線を求める
工程と、該応力とひずみの特性曲線上の変動領域の有無
に基いて測定対象物の内部損傷の有無を決定する工程、
とを有することを特徴とする内部損傷検出方法。
3. A step of measuring an electric resistance of the composite reinforcing fiber, wherein the composite reinforcing fiber is embedded in an object to be measured, and covers a conductive core material and a periphery of the core material. And a coating layer having a larger electrical resistance than the core material, and a step of obtaining a variation of the electrical resistance when a load is applied to the measurement target; and a step of determining a distortion of the measurement target based on the variation. Determining, determining the characteristic curve of stress and strain from the determined strain and the load applied to the object to be measured, and internal damage of the object to be measured based on the presence or absence of a fluctuation region on the characteristic curve of stress and strain. Determining the presence or absence of
And a method for detecting internal damage.
【請求項4】 測定対象物に埋め込まれた複合強化用繊
維を有し、該複合強化用繊維は、導電性の芯材と、該芯
材の周りを被覆し且つ芯材よりも大きな電気抵抗を有す
る被覆層とを備えており、前記複合強化用繊維の電気抵
抗を計測する電気抵抗計測手段と、測定対象物に負荷が
作用した際における電気抵抗の変動量を求める手段と、
該変動量に基いて測定対象物のひずみを決定する手段
と、決定したひずみ及び測定対象物に作用した負荷から
応力とひずみの特性曲線を出力する手段と、出力された
応力とひずみの特性曲線上の変動領域の有無に基いて測
定対象物の内部損傷の有無を決定する様に構成された判
断手段、とを備えたことを特徴とする内部損傷検出装
置。
4. A composite reinforcing fiber embedded in an object to be measured, wherein the composite reinforcing fiber has a conductive core and an electric resistance covering the core and having a larger electric resistance than the core. An electrical resistance measuring means for measuring the electrical resistance of the composite reinforcing fiber, and means for determining the amount of change in electrical resistance when a load is applied to the object to be measured,
Means for determining the strain of the object to be measured based on the variation, means for outputting a characteristic curve of stress and strain from the determined strain and the load applied to the object to be measured, and a characteristic curve of the output stress and strain A determination unit configured to determine the presence or absence of the internal damage of the measurement target based on the presence or absence of the above-mentioned fluctuation region.
【請求項5】 母材と、該母材に埋め込まれた複合強化
用繊維とを有し、該複合強化用繊維は、導電性の芯材
と、該芯材の周りを被覆し且つ芯材よりも大きな電気抵
抗を有する被覆層とを備えており、複合強化用繊維の端
部が母材から突出しており、該端部では被覆層が剥離し
て芯材が露出していることを特徴とする複合材料。
5. A base material, and a composite reinforcing fiber embedded in the base material, wherein the composite reinforcing fiber covers a conductive core material, and covers the core material and forms a core material. A coating layer having a larger electric resistance than the core material, wherein the end of the composite reinforcing fiber protrudes from the base material, and the coating layer is peeled off at the end to expose the core material. And composite material.
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