JP2002286605A - 高歪速度疲労試験方法及び装置 - Google Patents
高歪速度疲労試験方法及び装置Info
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Abstract
データが得られる高歪速度疲労試験方法及び装置を提供
する。 【解決手段】 試験片1の超音波疲労試験を行うときに
冷却用のエアーと共に冷却用の有機系液体10を霧状に
して試験片1に吹き付けることにより、試験片1を腐食
させることなく、エアーだけで冷却するときよりも強く
冷却することができるので疲労試験の正確なデータが得
られる。
Description
方法及び装置に関する。
験がある。これは金属材料からなる試験片に荷重を繰り
返し加えて破断するまで(降伏点に至まで)の回数を調
べる試験である。橋や建造物等の構造物が壊れる原因の
7割近くが疲労(金属疲労)であるといわれており、柱
や梁等に用いられる金属材料の疲労試験が多用されてい
る。
数)線図であり、荷重の繰り返し回数と破断に至った応
力との関係を示す図である。横軸が回数軸であり、縦軸
が応力軸である(回転曲げ試験)。
ない回数で試験片が破断し、弱い応力の繰り返しでは多
い回数で試験片が破断することが分かる。
がみられるが、106 〜107 回で破断されなければそ
れ以上試験を行っても破壊は起きないであろうとし、通
常600MPaを疲労限度としている。このため、実際
の構造物等は疲労限度以下であれば壊れないということ
で設計されていた。また、材料の引っ張り強度の強いも
のは疲労強度が高いので、高強度材は構造物以外にシャ
フトや回転物等に使用されている。
表面での応力が高いので、表面から亀裂が広がり内部に
浸透し破壊に至るのが通常である。
MPa以上の材料からなる試験片で107 回以上の繰り
返しにおいても破断するという報告があった。
が回数軸であり、縦軸が応力軸である。図中、白丸は表
面破壊の発生を示し、黒丸は内部破壊の発生を示してい
る。
関係があるものの、107 〜109回にわたって負の相
関関係がみられることが分かる。すなわち、従来は10
7 回で壊れなければその材料は大丈夫であるといわれた
ものが、108 〜109 回で壊れるという現象がみられ
たのである。
たのが100倍から1000倍の回数行わなければなら
ない。
験機にはからまで5種類程ある。 通常の電気油圧式サーボ疲労試験機 繰り返し速度:〜20Hz 回転曲げ式疲労試験機 繰り返し速度:〜60Hz 電磁共振式疲労試験機 繰り返し速度:200Hz 高速電気油圧式サーボ疲労試験機 繰り返し速度:〜1000Hz 超音波疲労試験機 繰り返し速度:20000Hz これら〜に示した試験機で疲労試験を107 回、1
010回行った場合に要する時間を表1に示す。
返し回数が107 回のときは高々1週間程度であったの
が、繰り返し回数が1010回になると、電気油圧式サ
ーボ疲労試験機では20年かかり、回転曲げ式疲労試
験機では3、4年かかり、高速電気油圧式サーボ疲労
試験機でも115日もかかってしまう。これに対し超
音波式疲労試験機では約6日ですむのが分かる。
た超音波式疲労試験機や高速電気油圧式サーボ疲労試験
機では試験片の繰り返し速度が速いので、試験片が発熱
し、最悪の場合溶けてしまうことがある。また、試験片
の温度が高くなると材料の特性が変わってしまうので、
得られたデータが実際に材料を使用した場合とはかけ離
れた状態を示すことになり、信頼性が低いものとして敬
遠されていた。
用するには試験片を冷却しなければならない。鉄鋼材等
の金属片は水を嫌うため、水で冷却することはできない
ので、図4に示すようにエアーを試験片に吹き付けて冷
却することが行われていた(空冷式)。
験装置の従来例を示す概念図である。
験を行う超音波式の加振装置(繰り返し速度:2000
0Hz程度。図では試験片取り付け部が示されてい
る。)2と、試験片1をエアー(矢印3方向)で冷却す
る冷却手段4とで構成されている。
付けるノズル4と、コンプレッサ5と、コンプレッサ5
からのエアーをノズル4に供給する配管6とで構成され
ている。
印7方向に加振されると共に、ノズル4からのエアーが
試験片2の発熱部(中央部)に吹き付けられることによ
り試験片2が冷却される。
行うことも提案されたが、共振振動数が変わるので採用
されなかった。
な冷却効果が期待できず疲労試験の正確なデータがとれ
ないという問題があった。
し、試験片の超音波疲労試験を行うときに正確なデータ
が得られる高歪速度疲労試験方法及び装置を提供するこ
とにある。
に本発明の高歪速度疲労試験方法は、超音波疲労試験機
を用いて試験片に冷却用のエアーを吹き付けながら試験
片の疲労試験を行う試験方法において、冷却用のエアー
と共に冷却用の有機系液体を霧状にして試験片に吹き付
けて冷却するものである。
方法は、冷却後の気化した有機系液体を回収手段で回収
するのが好ましい。
疲労試験機を用いて試験片に冷却用のエアーを吹き付け
ながら試験片の疲労試験を行う高歪速度疲労試験装置に
おいて、冷却用のエアーと共に有機液体を霧状にして試
験片に吹き付けて冷却する冷却手段を設けたものであ
る。
装置は、冷却後の気化した有機系液体を回収する回収手
段を設けるのが好ましい。
を行うときに冷却用のエアーと共に冷却用の有機系液体
を霧状にして試験片に吹き付けることにより、試験片を
腐食させることなく、エアーだけで冷却するときよりも
強く冷却することができるので疲労試験の正確なデータ
が得られる。
図面に基づいて詳述する。
用した試験装置の一実施の形態を示す概念図である。
尚、図4に示した従来例と同様の部材には共通の符号を
用いた。
労試験を行う試験装置本体(図では試験片取り付け部が
示されている。)2と、試験片1に冷却用のエアーを
(矢印3方向に)吹き付けると共に冷却用の有機液体
(例えば無水エタノール若しくは無水メタノール)10
を霧状にして吹き付けて冷却する冷却手段11と、冷却
後の気化した有機系液体10を回収する回収手段12と
で構成されている。
っ張り荷重を与える超音波式の加振装置である(繰り返
し速度:20000Hz程度)。
ンプレッサ5と、コンプレッサ5からのエアーを霧吹き
ノズル13に供給するための配管6と、無水エタノール
10を貯蔵する貯蔵タンク14と、貯蔵タンク14内の
無水エタノール10を霧吹きノズル13内に供給するた
めの配管15とで構成されている。
片1に吹き付けられた後試験片1の熱で気化したエタノ
ール(余分な霧状のエタノール)10aを(矢印17方
向に)吸収するためのファン18と、ファン18を回転
させるモータ19と、筐体16内のファン18の吸入側
に配置され気化したエタノール10aを液化する熱交換
器20と、熱交換器20で液化したエタノール10bを
収容する回収タンク21とで構成されている。尚、回収
タンク21内には回収したエタノール10bの発火を防
止するための水が収容されている。
験片1が(矢印7方向に)加振されると共にコンプレッ
サ5、モータ19及び熱交換器20が作動する。コンプ
レッサ5からエアーが配管6を通って霧吹きノズル13
に供給されると、配管15内が負圧になり貯蔵タンク1
4内の無水エタノール10が霧吹きノズル13内に吸い
上げられる、霧吹きノズル13内に吸い上げられた無水
エタノール10は霧状になってエアーと共に試験片1の
発熱部(中央部)に矢印3方向に吹き付けられる。試験
片1は加振されて発熱しており、この試験片1にエアー
と共に霧状の無水アルコールが吹き付けられるとエアー
による冷却と無水エタノールの気化熱による冷却との相
乗効果で効率的に試験片1が冷却される。冷却後の気化
したエタノール10aや余分な霧状のエタノールは回収
手段12の筐体16内に矢印17方向に吸収されると共
に熱交換器20で液化され回収タンク21に収容され
る。
ーと共に霧状の無水エタノールを試験片に吹き付けるこ
とにより、エアーだけで試験片を冷却するときよりも強
く冷却することができる。しかも冷却には水を用いない
ので試験片の腐食がない。このため、疲労試験の正確な
データが得られる。
霧状の有機系液体が試験片の一方の面側から吹き付けら
れる場合で説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、試験片の両面もしくは前後左右四方から吹き
付けるようにしてもよい。また、エタノールを回収する
際に水と混合せずに冷却用に再利用してもよい。さらに
回収手段で吸収されたエタノールの蒸気を熱交換器を用
いずに、そのままダクトを介して屋外に排出してもよ
い。
な優れた効果を発揮する。
なデータが得られる高歪速度疲労試験方法及び装置の提
供を実現することができる。
装置の一実施の形態を示す概念図である。
来例を示す概念図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 超音波疲労試験機を用いて試験片に冷却
用のエアーを吹き付けながら上記試験片の疲労試験を行
う試験方法において、上記冷却用のエアーと共に冷却用
の有機系液体を霧状にして上記試験片に吹き付けて冷却
することを特徴とする高歪速度疲労試験方法。 - 【請求項2】 冷却後の気化した有機系液体を回収手段
で回収する請求項1に記載の高歪速度疲労試験方法。 - 【請求項3】 超音波疲労試験機を用いて試験片に冷却
用のエアーを吹き付けながら上記試験片の疲労試験を行
う高歪速度疲労試験装置において、上記冷却用のエアー
と共に有機液体を霧状にして上記試験片に吹き付けて冷
却する冷却手段を設けたことを特徴とする高歪速度疲労
試験装置。 - 【請求項4】 冷却後の気化した有機系液体を回収する
回収手段を設けた請求項3に記載の高歪速度疲労試験装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001085247A JP2002286605A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 高歪速度疲労試験方法及び装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001085247A JP2002286605A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 高歪速度疲労試験方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002286605A true JP2002286605A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18940791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2001085247A Pending JP2002286605A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 高歪速度疲労試験方法及び装置 |
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- 2001-03-23 JP JP2001085247A patent/JP2002286605A/ja active Pending
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