JP2014142273A - Strength inspection method and data output device for strength evaluation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化複合材料（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）である試験体の引張強度を検査する強度検査方法に関する。また、本発明は、試験体の引張強度を特定するための強度評価用データを生成して出力する強度評価用データ出力装置に関する。より詳しくは、本願発明は、試験体に引張荷重を与えることにより、試験体に生じたＡＥ波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）に基づいて、試験体の引張強度を検査する技術に関する。 The present invention relates to a strength inspection method for inspecting the tensile strength of a test body that is a fiber reinforced composite material (FRP). The present invention also relates to a strength evaluation data output device that generates and outputs strength evaluation data for specifying the tensile strength of a specimen. More specifically, the present invention relates to a technique for inspecting the tensile strength of a specimen based on an AE wave (acoustic emission) generated in the specimen by applying a tensile load to the specimen.
ＦＲＰは、ロケットや航空機などに用いられている。特に、炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）は、強度と剛性に優れている。ＦＲＰでは、積層の剥離や繊維の断線が生じた後に破壊に至る。 FRP is used in rockets and aircraft. In particular, carbon fiber reinforced composite material (CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) is excellent in strength and rigidity. In FRP, breakage occurs after delamination and fiber breakage occur.
このようなＦＲＰの引張強度を検査するために、カイザー効果を利用することが行われている。カイザー効果とは、材料に引張荷重を与え、再び、材料に引張荷重を与える場合に、この引張荷重が先に与えた引張荷重に至るまでは、材料にＡＥ波が生じない現象である。なお、ＡＥ波は、材料の変形や破壊などにより、材料に発生する音波である。カイザー効果は、健全な材料において得られる。 In order to inspect the tensile strength of such FRP, the Kaiser effect is used. The Kaiser effect is a phenomenon in which, when a tensile load is applied to a material and then a tensile load is applied to the material again, no AE wave is generated in the material until the tensile load reaches the previously applied tensile load. The AE wave is a sound wave generated in the material due to deformation or destruction of the material. The Kaiser effect is obtained with sound materials.
カイザー効果を利用した検査方法を図１に基づいて説明する。この検査方法では、図１に示すように複数回にわたって試験体に引張荷重を与え、各回で発生したＡＥ波に基づいて、材料の引張強度を求める。詳しくは、以下の通りである。 An inspection method using the Kaiser effect will be described with reference to FIG. In this inspection method, as shown in FIG. 1, a tensile load is applied to the specimen multiple times, and the tensile strength of the material is obtained based on the AE wave generated each time. Details are as follows.
まず、期間Ｔ１において試験体に引張荷重を与える。期間Ｔ１では、引張荷重が第１の最大値Ｗ１になるまで、この引張荷重を徐々に増やしていく。引張荷重が第１の最大値Ｗ１になったら、引張荷重を試験体から取り除く。
その後、期間Ｔ２において、再び、試験体に引張荷重を与える。期間Ｔ２では、引張荷重が、第１の最大値Ｗ１より大きい第２の最大値Ｗ２になるまで、この引張荷重を徐々に増やしていく。引張荷重が第２の最大値Ｗ２になったら、引張荷重を試験体から取り除く。
その後、期間Ｔ３において、再び、試験体に引張荷重を与える。期間Ｔ３では、引張荷重が、第２の最大値Ｗ２より大きい第３の最大値Ｗ３になるまで、この引張荷重を徐々に増やしていく。引張荷重が第３の最大値Ｗ３になったら、引張荷重を試験体から取り除く。
First, it provides a tensile load to the specimen in the period T 1. In the period T 1, until the tensile load is the maximum value W 1 first, will increase the tensile load gradually. When the tensile load, which is the maximum value W 1 first, removing the tensile load from the test body.
Thereafter, in the period T 2, again, it gives a tensile load to the specimen. In the period T 2 , the tensile load is gradually increased until the tensile load reaches a second maximum value W 2 that is larger than the first maximum value W 1 . When the tensile load, which is the maximum value W 2 of the second, removing the tensile load from the test body.
Thereafter, in period T 3 , a tensile load is again applied to the test body. In the period T 3 , this tensile load is gradually increased until the tensile load reaches a third maximum value W 3 that is greater than the second maximum value W 2 . When the tensile load becomes the third maximum value W 3 of, removing the tensile load from the test body.
試験体が、引張荷重により破壊されると、カイザー効果が得られなくなる。これを検出するために、引張荷重を与えた各回（各期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）について、フェリシティ比を求める。フェリシティ比とは、引張荷重を与えた各回において、ＡＥ波が検出された時の引張荷重を、前回に与えた引張荷重の最大値で割った値である。健全な材料では、カイザー効果が得られるので、フェリシティが１となり、引張荷重により損傷した材料では、カイザー効果が得られなくなるので、フェリシティ比が１よりも小さくなる。したがって、フェリシティ比が１よりも小さくなった回の直前の回で与えた引張荷重の範囲で、試験体が破壊されたことが分かる。 When the specimen is broken by a tensile load, the Kaiser effect cannot be obtained. In order to detect this, a felicity ratio is obtained for each time (each period T 1 , T 2 , T 3 ) in which a tensile load is applied. The ferricity ratio is a value obtained by dividing the tensile load when the AE wave is detected at each time when the tensile load is applied by the maximum value of the tensile load applied last time. Since the Kaiser effect is obtained with a sound material, the ferricity is 1, and the Kaiser effect cannot be obtained with a material damaged by a tensile load, so the ferricity ratio is smaller than 1. Therefore, it can be seen that the test specimen was destroyed within the range of the tensile load applied in the round immediately before the felicity ratio was smaller than 1.
カイザー効果を利用して試験体の健全性を検査する方法は、例えば下記の特許文献１に記載されている。
A method for inspecting the soundness of a specimen using the Kaiser effect is described in, for example,
しかし、上述した検査方法について、以下のように、２つの課題がある。 However, the inspection method described above has two problems as follows.
第１に、上述した検査方法では、試験体に最初に与える荷重値の最大値の設定を誤ると、試験体の引張強度を評価できなくなる。最初に与える荷重値の最大値（第１の最大値Ｗ１）を、試験体の引張強度よりも大きい値に誤って設定した場合には、カイザー効果が得られなくなる。その結果、カイザー効果を利用した検査方法が成立しなくなるので、試験体の引張強度を評価できなくなる。 First, in the inspection method described above, if the maximum value of the load value that is initially applied to the test specimen is mistaken, the tensile strength of the test specimen cannot be evaluated. If the maximum load value (first maximum value W 1 ) applied first is mistakenly set to a value larger than the tensile strength of the specimen, the Kaiser effect cannot be obtained. As a result, since an inspection method using the Kaiser effect is not established, the tensile strength of the specimen cannot be evaluated.
第２に、上述した検査方法では、引張荷重を与える作業と引張荷重を除く作業とを繰り返すので、時間がかかる。 Secondly, in the inspection method described above, the operation of applying a tensile load and the operation of removing the tensile load are repeated, which takes time.
そこで、本発明の目的は、試験体の引張強度検査において、試験体に最初に与える荷重値の最大値の設定を誤る可能性を小さくし、所要時間を減らすことができる手段を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a means capable of reducing the required time by reducing the possibility of erroneous setting of the maximum value of the load value initially applied to the test body in the tensile strength inspection of the test body. is there.
上述の目的を達成するため、本発明は、繊維強化複合材料である試験体の引張強度を検査する強度検査方法であって、
試験開始時点から試験終了時点までの試験期間において、試験体に与える引張荷重を、時間の経過に従って増やし、
この引張荷重により試験体に生じるＡＥ波の大きさを、前記試験期間内の各時点で計測し、
計測した各時点のＡＥ波の大きさに基づいて、周波数成分演算部により、前記試験期間に含まれる複数の荷重印加区間の各々における前記ＡＥ波の複数の周波数成分を求め、
前記各荷重印加区間について、前記複数の周波数成分に基づいて、重心周波数演算部により、ＡＥ波の重心周波数を求め、
前記複数の荷重印加区間のうち、先の荷重印加区間よりも重心周波数が下がっている荷重印加区間を特定し、
特定した荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重の大きさを、試験体の引張強度と判定する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a strength inspection method for inspecting the tensile strength of a test body that is a fiber-reinforced composite material,
During the test period from the start of the test to the end of the test, increase the tensile load applied to the specimen as time passes,
The magnitude of the AE wave generated in the specimen by this tensile load is measured at each time point within the test period,
Based on the measured magnitude of the AE wave at each time point, the frequency component calculation unit obtains a plurality of frequency components of the AE wave in each of the plurality of load application sections included in the test period,
For each load application section, based on the plurality of frequency components, the center-of-gravity frequency calculation unit obtains the center-of-gravity frequency of the AE wave,
Among the plurality of load application sections, identify the load application section where the center of gravity frequency is lower than the previous load application section,
The magnitude of the tensile load applied to the specimen in the specified load application section is determined as the tensile strength of the specimen.
また、上述の目的を達成するため、本発明は、試験開始時点から試験終了時点までの試験期間において、繊維強化複合材料である試験体に与える引張荷重を、時間の経過に従って増やし、この引張荷重により試験体に生じるＡＥ波の大きさを、前記試験期間内の各時点で計測した場合に、計測した各時点のＡＥ波の大きさから、引張強度を評価可能なデータを生成して出力する装置であって、
計測した各時点のＡＥ波の前記大きさに基づいて、前記試験期間に含まれる複数の荷重印加区間の各々における前記ＡＥ波の複数の周波数成分を求める周波数成分演算部と、
前記各荷重印加区間について、前記複数の周波数成分に基づいて、ＡＥ波の重心周波数を求める重心周波数演算部と、
前記各荷重印加区間の重心周波数と、該荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重とを、試験体強度評価用データとして出力する評価用データ出力部と、を備える、ことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention increases the tensile load applied to the test body, which is a fiber-reinforced composite material, with the passage of time during the test period from the start of the test to the end of the test. When the magnitude of the AE wave generated in the test body is measured at each time point within the test period, data capable of evaluating the tensile strength is generated and output from the measured AE wave magnitude at each time point. A device,
A frequency component calculation unit for obtaining a plurality of frequency components of the AE wave in each of a plurality of load application sections included in the test period based on the measured magnitude of the AE wave at each time point;
For each load application section, based on the plurality of frequency components, a center-of-gravity frequency calculation unit that calculates a center-of-gravity frequency of an AE wave;
And an evaluation data output unit that outputs the gravity center frequency of each load application section and the tensile load applied to the test body in the load application section as test body strength evaluation data.
本発明は、次の原理に基づいてなされている。まず、試験体である繊維強化複合材料に引張荷重を与え、この荷重を、時間の経過に従って大きくしていく場合を想定する。繊維強化複合材料は、引張荷重により破壊されると、この材料には、高い周波数のＡＥ波が伝わり難くなると考えられる。したがって、引張荷重により破壊された時点以降では、引張荷重により発生するＡＥ波の重心周波数が下がる。従って、重心周波数が低下した時に、繊維強化複合材料に与えた引張荷重が、この材料の引張強度になる。 The present invention is based on the following principle. First, a case is assumed in which a tensile load is applied to a fiber reinforced composite material as a test body, and this load is increased as time passes. When a fiber-reinforced composite material is broken by a tensile load, it is considered that high-frequency AE waves are not easily transmitted to the material. Therefore, after the time when it is broken by the tensile load, the center-of-gravity frequency of the AE wave generated by the tensile load decreases. Therefore, when the center-of-gravity frequency is lowered, the tensile load applied to the fiber-reinforced composite material becomes the tensile strength of this material.
このような原理に基づいて、上述した本発明では、試験開始時点から試験終了時点までの試験期間において、試験体に与える引張荷重を、時間の経過に従って増やすとともに、試験体に生じるＡＥ波の大きさを各時点で計測し、計測した各時点のＡＥ波の大きさに基づいて、前記試験期間に含まれる複数の荷重印加区間の各々について、ＡＥ波を形成する複数の周波数成分を求め、当該複数の周波数成分に基づいて、ＡＥ波の重心周波数を求め、前記複数の荷重印加区間のうち、先の荷重印加区間よりも重心周波数が下がっている荷重印加区間を特定する。特定した荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重の大きさを、試験体の引張強度と判定することができる。 Based on such a principle, in the present invention described above, in the test period from the test start time to the test end time, the tensile load applied to the test object is increased as time passes, and the magnitude of the AE wave generated in the test object is increased. And measuring a plurality of frequency components forming an AE wave for each of a plurality of load application sections included in the test period based on the magnitude of the measured AE wave at each time point, Based on a plurality of frequency components, the center-of-gravity frequency of the AE wave is obtained, and among the plurality of load application sections, a load application section where the center-of-gravity frequency is lower than the previous load application section is specified. The magnitude of the tensile load applied to the specimen in the specified load application section can be determined as the tensile strength of the specimen.
したがって、本発明では、カイザー効果を利用せずに、試験体の引張強度を求めることができるので、試験体に与える荷重値の最大値の設定を誤る可能性が小さくなる。
さらに、本発明では、試験体に与える引張荷重を時間の経過に従って増やすことを１回行うだけでも、試験体の引張強度を求めることができる。したがって、試験体の引張強度検査に要する時間を減らすことができる。
Therefore, in the present invention, since the tensile strength of the test specimen can be obtained without using the Kaiser effect, the possibility of erroneous setting of the maximum value of the load value applied to the test specimen is reduced.
Furthermore, in the present invention, the tensile strength of the test specimen can be obtained by only increasing the tensile load applied to the test specimen as time passes. Therefore, the time required for the tensile strength inspection of the test body can be reduced.
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明の実施形態による強度評価用データ出力装置１０を示すブロック図である。強度評価用データ出力装置１０は、試験体に引張荷重を与えた時に試験体に生じたＡＥ波の計測データから、引張強度を評価可能なデータを生成して出力する。ここで、計測データは、次のように得られる。すなわち、試験期間において、試験体に与える引張荷重を、時間の経過に従って増やし、この引張荷重により試験体に生じるＡＥ波の大きさを、試験期間内の各時点で計測し、これにより得られた当該各時点の当該大きさが計測データとなる。
FIG. 1 is a block diagram showing a strength evaluation
強度評価用データ出力装置１０は、周波数成分演算部３と重心周波数演算部５と評価用データ出力部７とを備える。
The strength evaluation
周波数成分演算部３には、試験期間における各時点と、当該各時点に計測されたＡＥ波の大きさの計測値とが互いに関連づけられている上述の計測データが入力される。周波数成分演算部３は、入力された計測データに基づいて、前記試験期間に含まれる複数の荷重印加区間の各々における前記ＡＥ波の周波数成分を求める。より詳しくは、周波数成分演算部３は、当該荷重印加区間毎に、当該荷重印加区間における各時点の大きさの計測値に基づいて、かつ、他の荷重印加区間における各時点の大きさの計測値には基づかないで、ＡＥ波を形成する複数の周波数成分を求める。
The frequency
重心周波数演算部５には、周波数成分演算部３から周波数成分データが入力される。周波数成分データは、周波数成分演算部３が算出した各荷重印加区間の各周波数成分および当該周波数と、当該各周波数成分に関連付けられ当該各周波数成分に対応する前記荷重印加区間（すなわち、当該区間を示すデータ）とからなる。重心周波数演算部５は、入力された周波数成分データに基づいて、各荷重印加区間におけるＡＥ波の重心周波数を求める。
The frequency component data is input from the frequency
重心周波数Ｆｇは、次の式（１）により表される。
Ｆｇ＝Σ（Ｆi×Ｐｉ）／ΣＰi ・・・（１）
ここで、Ｆiは、各周波数を示し、Ｐｉは、対象とする荷重印加区間におけるＡＥ波の周波数成分（すなわち、当該周波数でのＡＥ波の大きさ（振幅））を示し、ＦｉとＰｉの添え字ｉは、複数の周波数を互いに区別するための指標値であって、１〜ｎ（ｎは、２以上の整数であり、好ましくは、十分に大きい値）までの値をとり、Σは、ｉのすべての値についての総和を示す。
The center-of-gravity frequency Fg is expressed by the following equation (1).
Fg = Σ (Fi × Pi) / ΣPi (1)
Here, Fi represents each frequency, Pi represents the frequency component of the AE wave in the target load application section (that is, the magnitude (amplitude) of the AE wave at the frequency), and Fi and Pi are attached. The letter i is an index value for distinguishing a plurality of frequencies from each other, and takes a value from 1 to n (n is an integer of 2 or more, preferably a sufficiently large value), and Σ is Show the sum for all values of i.
評価用データ出力部７には、重心周波数データと荷重データが入力される。重心周波数データは、重心周波数演算部５が算出した各荷重印加区間の重心周波数と、当該重心周波数に関連付けられ当該重心周波数に対応する前記荷重印加区間（すなわち、当該区間を示すデータ）とからなる。荷重データは、試験期間における各荷重印加区間（好ましくは、当該区間内の各時点）で試験体に与えた引張荷重と、当該引張荷重に関連付けられ当該引張荷重に対応する荷重印加区間を示すデータ（好ましくは、当該区間内の各時点を示すデータ）とからなる。評価用データ出力部７は、入力された重心周波数データと荷重データに基づいて、試験体強度評価用データを出力する。試験体強度評価用データは、前記各荷重印加区間の重心周波数と、該荷重印加区間（好ましくは、当該区間内の各時点）において試験体に与えた引張荷重とからなる。したがって、評価用データ出力部７は、各荷重印加区間の重心周波数と、該荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重とを互いに関連付けたデータを、試験体強度評価用データとして出力する。
The evaluation
評価用データ出力部７は、本実施形態では、試験体強度評価用データを、ディスプレイ装置９と引張強度判定部１１に出力する。
ディスプレイ装置９は、その画面に、試験体強度評価用データを表示する。
引張強度判定部１１は、試験体強度評価用データに基づいて、試験体の引張強度を特定して出力する。より詳しくは、引張強度判定部１１は、複数の荷重印加区間のうち、先の荷重印加区間よりも重心周波数が下がっている荷重印加区間を特定し、特定した荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重の大きさを、試験体の引張強度として出力する。この引張強度は、例えば、引張強度判定部１１からディスプレイ装置９に出力される。この場合、ディスプレイ装置９は、引張強度判定部１１から受けた引張強度を、その画面に表示する。ディスプレイ装置９は、引張強度をその画面に表示する場合に、試験体強度評価用データをその画面に表示しなくてもよい。
In this embodiment, the evaluation
The display device 9 displays specimen strength evaluation data on the screen.
The tensile
図３は、本発明の実施形態による強度検査方法を示すフローチャートである。強度検査方法は、繊維強化複合材料である試験体の引張強度を検査するために、以下のステップＳ１〜Ｓ５を有する。強度検査方法は、強度評価用データ出力装置１０を用いて行われる。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a strength inspection method according to an embodiment of the present invention. The strength inspection method includes the following steps S1 to S5 in order to inspect the tensile strength of a test body that is a fiber-reinforced composite material. The strength inspection method is performed using the strength evaluation
ステップＳ１では、試験開始時点から試験終了時点までの試験期間において、試験体に与える引張荷重を、（例えば、後述の図４Ａ（Ａ）に示すように）時間の経過に従って増やす。このステップＳ１において、引張荷重により試験体に生じるＡＥ波の大きさ（振幅）を、前記試験期間内の各時点で計測する。この計測は、試験体に取り付けたＡＥセンサ（例えば圧電素子）により行われる。 In step S1, in the test period from the test start time to the test end time, the tensile load applied to the specimen is increased with the passage of time (for example, as shown in FIG. 4A (A) described later). In step S1, the magnitude (amplitude) of the AE wave generated in the specimen due to the tensile load is measured at each time point within the test period. This measurement is performed by an AE sensor (for example, a piezoelectric element) attached to the test body.
ステップＳ２では、ステップＳ１で計測した各時点のＡＥ波の大きさに基づいて、前記試験期間に含まれ連続する複数の荷重印加区間の各々における前記ＡＥ波の複数の周波数成分を算出する。この算出は、上述の周波数成分演算部３により行われる。なお、各荷重印加区間の長さは、例えば１秒である。
In step S2, a plurality of frequency components of the AE wave in each of a plurality of continuous load application sections included in the test period are calculated based on the magnitude of the AE wave at each time point measured in step S1. This calculation is performed by the frequency
ステップＳ３では、各荷重印加区間について、ステップＳ３で算出した複数の周波数成分に基づいて、ＡＥ波の重心周波数を算出する。この算出は、上述の重心周波数演算部５により行われる。
好ましくは、ステップＳ３で使用される複数の周波数成分は、ステップＳ１で用いたＡＥセンサの共振周波数よりも低い複数の周波数の成分である。これにより、比較的大きな周波数成分が得られやすくなる。その結果、試験体の破壊による、重心周波数の時間変化が得られやすくなる。
ステップＳ１で用いられるＡＥセンサの共振周波数により、ステップＳ１で計測されるＡＥ波の大きさが影響される周波数が、当該共振周波数を含む所定の帯域に連続的に広がっている場合には、好ましくは、ステップＳ３で使用される複数の周波数成分は、当該帯域よりも低い複数の周波数の成分である。
In step S3, the center-of-gravity frequency of the AE wave is calculated for each load application section based on the plurality of frequency components calculated in step S3. This calculation is performed by the centroid
Preferably, the plurality of frequency components used in step S3 are components having a plurality of frequencies lower than the resonance frequency of the AE sensor used in step S1. This makes it easier to obtain a relatively large frequency component. As a result, it is easy to obtain a time change in the center-of-gravity frequency due to the destruction of the specimen.
Preferably, when the frequency at which the magnitude of the AE wave measured in step S1 is affected by the resonance frequency of the AE sensor used in step S1 continuously spreads in a predetermined band including the resonance frequency, The plurality of frequency components used in step S3 are components of a plurality of frequencies lower than the band.
ステップＳ４では、各荷重印加区間について、ステップＳ３で算出した該荷重印加区間の重心周波数と、ステップＳ１で該荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重とを、試験体強度評価用データとして出力する。この出力は、上述の評価用データ出力部７により行われる。この出力は、上述のディスプレイ装置９と引張強度判定部１１へなされてよい。
In step S4, for each load application section, the center-of-gravity frequency of the load application section calculated in step S3 and the tensile load applied to the test body in the load application section in step S1 are output as test body strength evaluation data. To do. This output is performed by the evaluation
ステップＳ５では、ステップＳ４で出力された試験体強度評価用データに基づいて、前記複数の荷重印加区間のうち、先の荷重印加区間よりも重心周波数が下がっている荷重印加区間を特定する。この特定は、上述の引張強度判定部１１により行われてもよいし、上述のディスプレイ装置９の画面に表示された試験体強度評価用データを見た人により行われてもよい。また、ステップＳ５では、特定した荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重の大きさを、試験体の引張強度と判定する。
In step S5, based on the specimen strength evaluation data output in step S4, a load application section in which the center-of-gravity frequency is lower than the previous load application section is specified among the plurality of load application sections. This specification may be performed by the above-described tensile
図４は、本発明の実施例の強度検査方法で得られた結果を示す模式図である。
図４（Ａ）は、時間と、ＣＦＲＰである試験体に与えた引張荷重との関係を示す。図４（Ａ）に示すように、本実施例では、試験体に与える引張荷重を、時間の経過とともに徐々に大きくしていった。
図４（Ｂ）は、時間（すなわち、各荷重印加区間）と、本実施例により算出された重心周波数との関係を示す。本実施例では、荷重印加区間を１秒に設定した。したがって、図４（Ｂ）は、１秒の荷重印加区間毎に算出された重心周波数を曲線で大まかに示している。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the results obtained by the strength inspection method of the example of the present invention.
FIG. 4A shows the relationship between time and the tensile load applied to the test body which is CFRP. As shown in FIG. 4A, in this example, the tensile load applied to the specimen was gradually increased as time passed.
FIG. 4B shows the relationship between time (that is, each load application section) and the barycentric frequency calculated by the present embodiment. In this embodiment, the load application interval is set to 1 second. Therefore, FIG. 4B roughly shows the center-of-gravity frequency calculated for each load application section of 1 second as a curve.
この実施例では、重心周波数は、０ｋＨｚから１５０ｋＨｚまでの連続する周波数の成分を用いて算出された。 In this example, the center-of-gravity frequency was calculated using continuous frequency components from 0 kHz to 150 kHz.
図４に示されるように、６ｋＮの荷重を与えた荷重印加区間において、重心周波数が下がっている。したがって、試験体に６ｋＮの引張荷重を与えた時に、試験体が破壊されたことが分かる。 As shown in FIG. 4, the center-of-gravity frequency decreases in the load application section where a load of 6 kN is applied. Therefore, it can be seen that the test specimen was destroyed when a tensile load of 6 kN was applied to the specimen.
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、ディスプレイ装置９と引張強度判定部１１のいずれか一方を省略してもよい。または、ディスプレイ装置９と引張強度判定部１１の両方を省略してもよい。この場合、評価用データ出力部７は、他の装置（例えば、プリンタ装置または記憶装置）に出力されてよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, any one of the display device 9 and the tensile
３ 周波数成分演算部、５ 重心周波数演算部、７ 評価用データ出力部、９ ディスプレイ装置、１１ 引張強度判定部、１０ 強度評価用データ出力装置 3 frequency component calculation unit, 5 center of gravity frequency calculation unit, 7 evaluation data output unit, 9 display device, 11 tensile strength determination unit, 10 strength evaluation data output device
Claims (2)
試験開始時点から試験終了時点までの試験期間において、試験体に与える引張荷重を、時間の経過に従って増やし、
この引張荷重により試験体に生じるＡＥ波の大きさを、前記試験期間内の各時点で計測し、
計測した各時点のＡＥ波の大きさに基づいて、周波数成分演算部により、前記試験期間に含まれる複数の荷重印加区間の各々における前記ＡＥ波の複数の周波数成分を求め、
前記各荷重印加区間について、前記複数の周波数成分に基づいて、重心周波数演算部により、ＡＥ波の重心周波数を求め、
前記複数の荷重印加区間のうち、先の荷重印加区間よりも重心周波数が下がっている荷重印加区間を特定し、
特定した荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重の大きさを、試験体の引張強度と判定する、ことを特徴とする強度検査方法。 A strength inspection method for inspecting the tensile strength of a specimen that is a fiber-reinforced composite material,
During the test period from the start of the test to the end of the test, increase the tensile load applied to the specimen as time passes,
The magnitude of the AE wave generated in the specimen by this tensile load is measured at each time point within the test period,
Based on the measured magnitude of the AE wave at each time point, the frequency component calculation unit obtains a plurality of frequency components of the AE wave in each of the plurality of load application sections included in the test period,
For each load application section, based on the plurality of frequency components, the center-of-gravity frequency calculation unit obtains the center-of-gravity frequency of the AE wave,
Among the plurality of load application sections, identify the load application section where the center of gravity frequency is lower than the previous load application section,
A strength inspection method characterized in that the magnitude of a tensile load applied to a specimen in a specified load application section is determined as the tensile strength of the specimen.
計測した各時点のＡＥ波の前記大きさに基づいて、前記試験期間に含まれる複数の荷重印加区間の各々における前記ＡＥ波の複数の周波数成分を求める周波数成分演算部と、
前記各荷重印加区間について、前記複数の周波数成分に基づいて、ＡＥ波の重心周波数を求める重心周波数演算部と、
前記各荷重印加区間の重心周波数と、該荷重印加区間において試験体に与えた引張荷重とを、試験体強度評価用データとして出力する評価用データ出力部と、を備える、ことを特徴とする強度評価用データ出力装置。 During the test period from the start of the test to the end of the test, the tensile load applied to the test body, which is a fiber-reinforced composite material, is increased with the passage of time, and the magnitude of the AE wave generated on the test body by this tensile load is determined in the test. A device that generates and outputs data capable of evaluating the tensile strength from the magnitude of the measured AE wave at each time point in the period,
A frequency component calculation unit for obtaining a plurality of frequency components of the AE wave in each of a plurality of load application sections included in the test period based on the measured magnitude of the AE wave at each time point;
For each load application section, based on the plurality of frequency components, a center-of-gravity frequency calculation unit that calculates a center-of-gravity frequency of an AE wave;
An evaluation data output unit that outputs the gravity center frequency of each load application section and the tensile load applied to the test body in the load application section as test body strength evaluation data, Data output device for evaluation.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017166953A (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Method and apparatus for evaluating damage of composite material |
| WO2019187829A1 (en) | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Strength testing method and strength evaluation device |
| WO2020170359A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-27 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Device and method for evaluating soundness of fiber-reinforced composite material |
| US20220146385A1 (en) * | 2019-02-20 | 2022-05-12 | Ihi Inspection And Instrumentation Co., Ltd. | Strength inspection method and strength inspection device |
| CN115165553A (en) * | 2022-06-10 | 2022-10-11 | 中复神鹰碳纤维股份有限公司 | Method for accepting or rejecting tensile strength test value of carbon fiber multifilament |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01127937A (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-19 | Toshiba Corp | Detection of destruction of ceramics joined body |
| JPH03191859A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-21 | Toyota Motor Corp | Crack detecting apparatus |
| JPH1090235A (en) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Nippon Cement Co Ltd | Method of judging deterioration of concrete structure |
| JPH11218475A (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Evaluation method for generation of exfoliation of single lap coupling part formed of plates made of fiber-reinforced composite material by means of test piece |
| US20010047691A1 (en) * | 2000-01-03 | 2001-12-06 | Yuris Dzenis | Hybrid transient-parametric method and system to distinguish and analyze sources of acoustic emission for nondestructive inspection and structural health monitoring |
| JP2009198285A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Nittoc Constr Co Ltd | Rock-bed slope state determination system and rock-bed slope state determination method |
| WO2012144606A1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | 公立大学法人首都大学東京 | Strength guarantee test method and apparatus used therein |
-
2013
- 2013-01-24 JP JP2013011110A patent/JP5841081B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01127937A (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-19 | Toshiba Corp | Detection of destruction of ceramics joined body |
| JPH03191859A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-21 | Toyota Motor Corp | Crack detecting apparatus |
| JPH1090235A (en) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Nippon Cement Co Ltd | Method of judging deterioration of concrete structure |
| JPH11218475A (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Evaluation method for generation of exfoliation of single lap coupling part formed of plates made of fiber-reinforced composite material by means of test piece |
| US20010047691A1 (en) * | 2000-01-03 | 2001-12-06 | Yuris Dzenis | Hybrid transient-parametric method and system to distinguish and analyze sources of acoustic emission for nondestructive inspection and structural health monitoring |
| JP2009198285A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Nittoc Constr Co Ltd | Rock-bed slope state determination system and rock-bed slope state determination method |
| WO2012144606A1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | 公立大学法人首都大学東京 | Strength guarantee test method and apparatus used therein |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017166953A (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Method and apparatus for evaluating damage of composite material |
| WO2019187829A1 (en) | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Strength testing method and strength evaluation device |
| EP3779400A4 (en) * | 2018-03-26 | 2021-04-28 | IHI Inspection and Instrumentation Co., Ltd. | Strength testing method and strength evaluation device |
| US11680879B2 (en) | 2018-03-26 | 2023-06-20 | Ihi Inspection And Instrumentation Co., Ltd. | Strength testing method and strength evaluation device |
| WO2020170359A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-27 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Device and method for evaluating soundness of fiber-reinforced composite material |
| JPWO2020170359A1 (en) * | 2019-02-20 | 2021-12-23 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Soundness evaluation device and method for fiber reinforced composite materials |
| US20220146385A1 (en) * | 2019-02-20 | 2022-05-12 | Ihi Inspection And Instrumentation Co., Ltd. | Strength inspection method and strength inspection device |
| JP7166426B2 (en) | 2019-02-20 | 2022-11-07 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | Apparatus and method for evaluating soundness of fiber-reinforced composite material |
| CN115165553A (en) * | 2022-06-10 | 2022-10-11 | 中复神鹰碳纤维股份有限公司 | Method for accepting or rejecting tensile strength test value of carbon fiber multifilament |
| CN115165553B (en) * | 2022-06-10 | 2023-05-30 | 中复神鹰碳纤维股份有限公司 | Method for choosing and rejecting tensile strength test values of carbon fiber multifilaments |
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| Publication number | Publication date |
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