JP2013140185A - 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 - Google Patents
極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013140185A JP2013140185A JP2013088802A JP2013088802A JP2013140185A JP 2013140185 A JP2013140185 A JP 2013140185A JP 2013088802 A JP2013088802 A JP 2013088802A JP 2013088802 A JP2013088802 A JP 2013088802A JP 2013140185 A JP2013140185 A JP 2013140185A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- liquid nitrogen
- vibration
- fatigue
- cryostat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
【解決手段】 クライオスタット1とその内部に圧入された液体窒素2に浸漬され、材料試験片3を先端に設置し、超音波振動を付与する超音波ホーン4を有するクライオスタット部と、クライオスタット部に圧入する液体窒素2の加圧制御を行う液体窒素加圧制御部と、超音波ホーン4の振動制御を行う超音波疲労制御部と、材料試験片3の振動を検出し、振動データを取得するレーザ振動計を備え、該レーザ振動計により取得した振動データにおける速度波形データと振動波形データに対し非線形超音波解析及びアコースティック・エミッション(AE)解析を行い、その解析結果に基づいて前記材料試験片の疲労損傷進展挙動を評価する振動検出・解析部により構成され、かつ、クライオスタット1内部の液体窒素2液面上に液面制御ぶた9を設けたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
超音波疲労試験のために前記超音波ホーンの振動制御を行う超音波疲労制御部と、
前記材料試験片の振動を検出し、振動データを取得するレーザ振動計を備え、該レーザ振動計により取得した振動データにおける速度波形データと変位波形データを用い、これらの波形データを対象に、非線形超音波解析とアコースエティック(AE)解析を行い、その解析結果に基づいて前記材料試験片の疲労損傷進展挙動を評価する振動検出・解析部により構成され、かつ、前記クライオスタット内部の液体窒素液面上に液面制御ぶたを具備していることを特徴とする極低温超音波疲労非破壊試験装置を提供する。
ノイズ波形では、応力位相に無関係にAE波形(バースト信号)が発生している。
微視割れに伴うAEは、試験片中央から発生するため、試験片端部で検出する場合には時間遅れが生じる。時間遅れΔTは以下の式で求める。
[式1]
ΔT=L/vLN
ただし、Lは試験片中央から端部までの長さ、vLNは液体窒素温度におけるAE波の速度である。
微視割れに伴う波形では、応力位相がAE到達時間補正後の正の最大値近傍即ち最大引張り応力で発生している。これは非特許文献5に示す通常の疲労試験時のき裂生成のAE(peak load AE)に対応し、超音波疲労試験においても同様の現象が見られた。これより、検出されたAE事象の応力位相を対応させることでき裂生成に加え、き裂閉鎖、き裂開口といった巨視的な破面の情報も得ることができる。
図4は、試験中に検出されたミストによるノイズの例である。破線は速度波形、実線は100kHzハイパスフィルターによって抽出されたAE波形である。このAE波形は、ミストがレーザ光を散乱させることで発生したノイズであり、応力位相に相関がない。
図5は、疲労試験の後期に検出された微視割れの発生に伴うAE信号の例である。破線は速度波形、実線は100kHzハイパスフィルターによって抽出されたAE波形(速度)である。速度波形では、負位相の最低振幅時にAE波形が見られる。
図6は、図5と同じ時間軸における変位波形と100kHzハイパスフィルターによって抽出されたAE波形(速度)の検出時間を1式によりΔT補正を行ったものである。このAE波形の初動は、変位(=応力)が最大時に検出されており、Peak Load AEとしてき裂生成のAEに対応する。このように、応力位相とAE波形の対応を行う場合、変位における位相とAE源の位置(試験片中央)から検出端位置までの到達時間を補正したときの発生時の時間との対応を行わなければならない。
図7は、最終破断近傍におけるサイクル数と分調波、第二次高調波、第三次高調波、AE事象数をまとめて示したものである。お互いのパラメータの相関から疲労損傷進展評価ができる。分調波、第二次高調波、第三次高調波、AE事象数とも最終破断直前である4.36x105サイクルで急上昇し4.38x105サイクルで破断したことから、4.36x105サイクルから4.38x105サイクルにき裂が連続して進展したと考えられる(き裂成長期)。一方、4.27x105サイクルにAE事象の急上昇が見られ、その後、第二次高調波及び第三次高調波に変化が見られたことから、このときに微視き裂が生成したと考えられる(き裂核生成)。また、3.70x105サイクルからAE事象が検出され4.27x105サイクルまで緩やかに上昇したが、第三次高調波には変化が見られず、わずかに第二次高調波に変化が見られたことから、局所的な塑性変形を伴う微視割れが各所で生成することで損傷が発生したと考えられる。
以上より、このときのき裂発生寿命は4.27x105サイクルと考えられる。
2 液体窒素
3 のぞき窓
4 超音波ホーン
5 超音波振動子
6 液体窒素流入管
7 液体窒素排出管
8 試験片
9 液面制御ぶた
10 シールパッキン
11 ミストシールド
12 レーザ光路
Claims (2)
- 液体窒素温度(77K)における材料試験片の超音波疲労非破壊試験装置であって、
液体窒素が内部に圧入されるクライオスタット及び該クライオスタット内の液体窒素に浸漬され、前記材料試験片を先端に設置し、超音波振動を付与する超音波ホーンを有するクライオスタット部と、
前記クライオスタットに圧入する液体窒素の加圧制御を行う液体窒素加圧制御部と、
超音波疲労試験のために前記超音波ホーンの振動制御を行う超音波疲労制御部と、
前記材料試験片の振動を検出し、振動データを取得するレーザ振動計を備え、該レーザ振動計により取得した振動データにおける速度波形データと変位波形データを用い、これらの波形データを対象に、非線形超音波解析とアコースエティック(AE)解析を行い、その解析結果に基づいて前記材料試験片の疲労損傷進展挙動を評価する振動検出・解析部により構成され、かつ、
前記クライオスタット内部の液体窒素液面上に液面制御ぶたを具備していることを特徴とする極低温超音波疲労非破壊試験装置。 - 液体窒素温度(77K)における材料試験片の超音波疲労非破壊試験装置であって、
液体窒素が内部に圧入されるクライオスタット及び該クライオスタット内の液体窒素に浸漬され、前記材料試験片を先端に設置し、超音波振動を付与する超音波ホーンを有するクライオスタット部と、
前記クライオスタットに圧入する液体窒素の加圧制御を行う液体窒素加圧制御部と、
超音波疲労試験のために前記超音波ホーンの振動制御を行う超音波疲労制御部と、
前記材料試験片の振動を検出し、振動データを取得するレーザ振動計を備え、該レーザ振動計により取得した振動データにおける速度波形データと変位波形データを用い、これらの波形データを対象に、非線形超音波解析とアコースエティック(AE)解析を行い、その解析結果に基づいて前記材料試験片の疲労損傷進展挙動を評価する振動検出・解析部により構成され、かつ、
前記クライオスタット内部の前記試験片にシールパッキンを介してミストシールドが設けられていることを特徴とする極低温超音波疲労非破壊試験装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013088802A JP5920789B2 (ja) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013088802A JP5920789B2 (ja) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011228283A Division JP5923923B2 (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置及び解析・評価方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013140185A true JP2013140185A (ja) | 2013-07-18 |
JP5920789B2 JP5920789B2 (ja) | 2016-05-18 |
Family
ID=49037687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013088802A Expired - Fee Related JP5920789B2 (ja) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5920789B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105067791A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种模拟高温合金超高周疲劳损伤的方法 |
RU2587637C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-06-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ стендовых акустико-эмиссионных измерений на образцах материалов при криогенных температурах |
CN109870375A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-11 | 华东理工大学 | 一种低温高频疲劳试验系统 |
WO2020057270A1 (zh) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 华东理工大学 | 材料微裂纹扩展尺寸的超声无损检测方法 |
CN113790975A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-14 | 吉林大学 | 超声变幅杆组件、超声疲劳加载测试装置及测试方法 |
CN114441122A (zh) * | 2020-11-06 | 2022-05-06 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 复合材料风扇叶片的振动疲劳试验装置及试验方法 |
CN114813003A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-07-29 | 中国飞机强度研究所 | 一种飞机金属构件振动疲劳损伤多参数测量方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09138190A (ja) * | 1995-11-16 | 1997-05-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 疲労試験装置 |
JPH10211435A (ja) * | 1997-01-28 | 1998-08-11 | Nippon Steel Corp | 内部観察の可能な極低温用クライオスタット |
JPH10325661A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-08 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | 超電導部材冷却装置 |
-
2013
- 2013-04-19 JP JP2013088802A patent/JP5920789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09138190A (ja) * | 1995-11-16 | 1997-05-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 疲労試験装置 |
JPH10211435A (ja) * | 1997-01-28 | 1998-08-11 | Nippon Steel Corp | 内部観察の可能な極低温用クライオスタット |
JPH10325661A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-08 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | 超電導部材冷却装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6015034066; 志波光晴 他: '超音波疲労試験時のAE・非線形超音波解析による高強度鋼の疲労進展評価' 日本金属学会誌 第73巻・第3号, 2009, 205-210頁 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2587637C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-06-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ стендовых акустико-эмиссионных измерений на образцах материалов при криогенных температурах |
CN105067791A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种模拟高温合金超高周疲劳损伤的方法 |
WO2020057270A1 (zh) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 华东理工大学 | 材料微裂纹扩展尺寸的超声无损检测方法 |
CN109870375A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-11 | 华东理工大学 | 一种低温高频疲劳试验系统 |
CN114441122A (zh) * | 2020-11-06 | 2022-05-06 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 复合材料风扇叶片的振动疲劳试验装置及试验方法 |
CN114441122B (zh) * | 2020-11-06 | 2024-04-05 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 复合材料风扇叶片的振动疲劳试验装置及试验方法 |
CN113790975A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-14 | 吉林大学 | 超声变幅杆组件、超声疲劳加载测试装置及测试方法 |
CN114813003A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-07-29 | 中国飞机强度研究所 | 一种飞机金属构件振动疲劳损伤多参数测量方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5920789B2 (ja) | 2016-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5923923B2 (ja) | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置及び解析・評価方法 | |
JP5920789B2 (ja) | 極低温超音波疲労非破壊試験評価装置 | |
JP2013088262A5 (ja) | ||
Kundu et al. | Fundamentals of nonlinear acoustical techniques and sideband peak count | |
Walker et al. | Fatigue damage evaluation in A36 steel using nonlinear Rayleigh surface waves | |
Fierro et al. | Nonlinear ultrasonic stimulated thermography for damage assessment in isotropic fatigued structures | |
WO2020057270A1 (zh) | 材料微裂纹扩展尺寸的超声无损检测方法 | |
Dutta et al. | A nonlinear acoustic technique for crack detection in metallic structures | |
Zhan et al. | Experiment and numerical simulation for laser ultrasonic measurement of residual stress | |
Sampath et al. | Detection and localization of fatigue crack using nonlinear ultrasonic three-wave mixing technique | |
Yan et al. | Characterization of progressive fatigue damage in solid plates by laser ultrasonic monitoring of zero-group-velocity Lamb modes | |
Wei et al. | Experimental and numerical investigation on detection fatigue crack in metallic plate by vibro-thermography | |
Gao et al. | Online monitoring of fatigue damage in welded joints using diffuse ultrasound | |
Chen et al. | Fatigue crack detection in AISI 304 austenitic stainless steel using nonlinear and linear ultrasonic testing methods | |
KR101257203B1 (ko) | 비선형 레이저 표면파를 이용한 미소손상 진단 장치 및 방법 | |
Dib et al. | In-situ fatigue monitoring procedure using nonlinear ultrasonic surface waves considering the nonlinear effects in the measurement system | |
Qin et al. | Quantitative characterization of laser ultrasonic based on energy loss and resonance phenomenon | |
Gao et al. | Numerical and experimental investigations on quasi-static component generation of longitudinal wave propagation in isotropic pipes | |
Quan et al. | Fatigue damage quantitative evaluation of carbon fiber composites at different stress ratios based on nonlinear ultrasonic | |
KR101191364B1 (ko) | 비선형 평가 시스템 및 장치 | |
JP2008107101A (ja) | 非破壊検査方法 | |
Ehrlich et al. | Experimental characterization of creep damage in a welded steel pipe section using a nonlinear ultrasonic technique | |
Perrin et al. | Closed cracks characterization in a steel sample applying a pump probe waves ultrasonic method | |
Morbidini et al. | Reliable crack detection in thermosonics NDE | |
Quan et al. | Bolt Axial Stress Detection and Prediction Based on the Nonlinear Ultrasonic Technique |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130517 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131126 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20131128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20131128 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140916 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150731 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150825 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151022 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160404 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5920789 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |