JP2554996B2 - Non-destructive inspection of mechanical behavior of a loaded object, its determination method and its apparatus - Google Patents

Non-destructive inspection of mechanical behavior of a loaded object, its determination method and its apparatus

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JP2554996B2
JP2554996B2 JP6502678A JP50267893A JP2554996B2 JP 2554996 B2 JP2554996 B2 JP 2554996B2 JP 6502678 A JP6502678 A JP 6502678A JP 50267893 A JP50267893 A JP 50267893A JP 2554996 B2 JP2554996 B2 JP 2554996B2
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ビクトル エブゲノヴィッチ パニン
レフ ボリソヴィッチ ズエフ
パーベル バシリエヴィッチ マカロフ
バレリー エフィモヴィッチ イェゴルシュキン
バディム ヴラディミロヴィッチ ゴルバテンコ
ヴラディミール イバノヴィッチ ダニロフ
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HYUUTETSUKU KK
RASHIISUKII MATERIAROBEJICHESUKII TSUENTORU
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HYUUTETSUKU KK
RASHIISUKII MATERIAROBEJICHESUKII TSUENTORU
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、材料および構造体の検査方法およびその装
置に係り、特に、負荷が加えられた物体の機械的挙動の
非破壊検査方法、その判定方法およびその装置に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for inspecting materials and structures and an apparatus therefor, and more particularly to a nondestructive inspection method for mechanical behavior of an object under load, a determination method therefor, and Regarding the device.

(背景技術) 従来より、負荷のかけられた物体に対して、負荷のか
かる前後にコヒーレントなレーザー光を照射して一対の
重畳されたスペックルパターンを得て、それより負荷の
かけられた物体の応力とひずみを決定する方法が知られ
ている。この方法では、上記方法により得られたスペッ
クルパターンが回折パターンに変換され、数学的処理が
施される。この数学的処理により得られた振幅から、弾
性変形を起こしている物体の各点の応力およびひずみの
値が計算される(例えば、PCT87/07365を参照のこ
と)。
(Background Art) Conventionally, a loaded object is irradiated with a coherent laser beam before and after a load is applied to obtain a pair of superimposed speckle patterns, and the loaded object is then applied. There are known methods for determining the stress and strain of. In this method, the speckle pattern obtained by the above method is converted into a diffraction pattern and subjected to mathematical processing. From the amplitudes obtained by this mathematical process, the stress and strain values at each point of the elastically deformed body are calculated (see, for example, PCT 87/07365).

しかし上記方法は、3次元の塑性変形波を得る目的で
設定されていないため、塑性変形過程の解析には適用で
きない。すなわち、検査中に得られた変位から弾性領域
の応力、およびひずみの場を計算することはできるが、
塑性変形による塑性流れの解析は行えない。従って、上
記方法は、単に弾性変形の評価に適用されるのみで、塑
性変形の領域を解析するには実質的に適さない。
However, since the above method is not set for the purpose of obtaining a three-dimensional plastic deformation wave, it cannot be applied to the analysis of the plastic deformation process. That is, although it is possible to calculate the stress and strain fields in the elastic region from the displacement obtained during inspection,
Analysis of plastic flow due to plastic deformation cannot be performed. Therefore, the above method is merely applied to the evaluation of elastic deformation, and is not substantially suitable for analyzing the region of plastic deformation.

一方、変形の動力学は、特に物体の機械的挙動の非破
壊検査を中心とする各種の応用分野において極めて重要
である。というのも、全ての場合、外部から負荷が加え
られた材料の破壊に先だって、材料内に局所的な塑性変
形が生じるからである。従って、塑性変形のダイナミク
スに関する問題に対する適切なアプローチがないこと
が、長年問題とされていた。
On the other hand, the dynamics of deformation are extremely important especially in various application fields centering on nondestructive inspection of mechanical behavior of objects. This is because in all cases, local plastic deformation occurs in the material prior to the fracture of the externally loaded material. Therefore, it has long been a problem that there is no appropriate approach to the problem of plastic deformation dynamics.

上記以外の従来の方法として、種々の塑性変形の材料
内での塑性流れの実際の過程および破壊への寄与を明ら
かにするものがある。(「実験力学ハンドブック」、エ
イ・エス・コバヤシ編、プレンティス・ホール社、1987
年(Handbook on Experimental mechanics、Ed.by A.S.
Kobayashi Prentice−Hall Inc.1987)を参照のこ
と)。これらの方法は、変形の生じた材料の欠陥構造の
顕微鏡的観察に基づくものであり、一般に負荷を取り除
いた後に実行される。これらの方法では、光学顕微鏡、
電子顕微鏡、X線構造解析、種々の微視的機械法などの
多くの手法が用いられている。
Another conventional method other than the above is to clarify the actual process of plastic flow in various plastically deformed materials and the contribution to fracture. ("Handbook of Experimental Mechanics", edited by A.S. Kobayashi, Prentice Hall, 1987
Year (Handbook on Experimental mechanics, Ed.by AS
Kobayashi Prentice-Hall Inc. 1987)). These methods are based on microscopic observation of the defective structure of the deformed material and are generally carried out after unloading. These methods include optical microscopy,
Many techniques such as electron microscopy, X-ray structural analysis, and various micromechanical methods are used.

しかし、これらの方法は、多大な労力を要する、複雑
な装置を必要とする、高分解能な手法を用いるため検査
領域の極端な局所化が要求される、などの欠点を持つ。
そして最大の欠点として、これらの方法では、材料に残
存する欠陥にしか適用できず、欠陥の発生や運動を解析
できない。
However, these methods have drawbacks such as a large amount of labor, a complicated device, and a high resolution method that requires extremely localized inspection regions.
And the biggest drawback is that these methods can be applied only to defects remaining in the material, and the generation and movement of defects cannot be analyzed.

材料の信頼性の指標に関するデータを得るために最も
広く採用されている方法(例えば、アール・エイ・コラ
コット著「構造上の保全性監視」ロンドン、チャップマ
ン・アンド・ホール、1985年(Collacott R.A.“Struct
ual lntegrity Monitoring",London,Chapman and Hall,
1985)を参照のこと)は、種々の負荷条件(引っ張り、
圧縮、曲げ、ねじり、クラック試料試験他)における機
械的試験から成り、極限弾性、降伏限界、極限強さ、応
力強度係数、破壊じん性、極限疲労および長時間強度な
どの特性が得られる。
The most widely used method for obtaining data on indicators of material reliability (eg, Structural Integrity Monitoring by R. A. Coracott, Chapman & Hall, London, 1985 (Collacott RA " Struct
ual lntegrity Monitoring ", London, Chapman and Hall,
1985)) for various loading conditions (tensile,
It consists of mechanical tests such as compression, bending, twisting, crack sample tests, etc.), and has properties such as ultimate elasticity, yield limit, ultimate strength, stress strength coefficient, fracture toughness, ultimate fatigue and long-term strength.

これらの試験は、一般的に、特別に準備され予め調整
された形状、寸法の試料で行われる。こうして得られる
強度および塑性データは、機械部品や構造物の強度計
算、並びに信頼性の特性の計算に用いられる。
These tests are generally performed on specially prepared and preconditioned samples of shape and size. The strength and plasticity data thus obtained are used for strength calculation of mechanical parts and structures, and calculation of reliability characteristics.

この種の方法は、各検査項目毎に、特殊な機械的特性
や破壊の判断基準の組合わせを用いる必要があるという
点で問題がある。すなわち、種々の検査項目に対するこ
れらの特性は、互いに関連性を持っておらず、それらの
物理的解釈は、多くの互いに矛盾し、しばしば互いを排
斥し合うモデルに基づいて行われる。
This type of method has a problem in that it is necessary to use a combination of special mechanical properties and judgment criteria for destruction for each inspection item. That is, these characteristics for different test items are not related to each other, and their physical interpretation is based on a number of mutually inconsistent and often mutually exclusive models.

この種の方法のもう一つの欠点は、実験室条件で得ら
れた機械特性データを現場で実際に使用されている機械
部品に適用する際の問題に関連している。すなわち、現
場で操業されている機械部品、又は実機は、検査段階よ
りも、通常、複雑な応力状態におかれている。さらに、
実機の材料の機械特性データは、表面状態や環境に大き
く影響される。これを考慮して、検査段階で実機の受け
る影響を考慮に入れようとしても、検査装置および検査
過程が非常に複雑になるのみで、そのような条件下では
適切なデータは得られない。
Another drawback of this type of method is related to the problem of applying mechanical property data obtained in laboratory conditions to mechanical parts actually used in the field. That is, a mechanical part or an actual machine operating in the field is usually in a more complicated stress state than in the inspection stage. further,
The mechanical property data of actual materials are greatly affected by the surface condition and environment. Considering this, even if an attempt is made to take into consideration the influence of the actual machine at the inspection stage, only the inspection device and the inspection process become very complicated, and appropriate data cannot be obtained under such conditions.

最後に、上記の検査によって得られる機械特性は、本
質的に検査試料全体で平均化された値となる。これは、
特殊な境界面を持つ多結晶体や異なる弾性係数や強度特
性を持つ複合材料の特性を記述しようとする際問題とな
る。
Finally, the mechanical properties obtained by the above test are essentially averaged values over the test sample. this is,
This is a problem when trying to describe the properties of polycrystalline materials with special interfaces or composite materials with different elastic and strength properties.

これら既存の塑性材料試験法のすべてに共通な問題点
のひとつは、これらの試験法が塑性変形の進展過程を適
切に記録できず、従って、将来発生する破壊の位置を予
測することができないことである。
One of the problems common to all of these existing plastic material test methods is that these test methods cannot adequately record the progress of plastic deformation, and therefore cannot predict the location of future fractures. Is.

上記のような問題の解決には、変形の動力学を局所的
に解析し、特に、種々の負荷条件下での実機の挙動を予
測できる、根本的に新しい塑性変形の解析法を確立する
ことが必要である。
In order to solve the above problems, it is necessary to locally analyze the dynamics of deformation, and in particular, establish a fundamentally new plastic deformation analysis method that can predict the behavior of the actual machine under various load conditions. is necessary.

本願出願人は、そのような新しい解析法の基本となる
理論体系を確立している(例えば、「塑性変形破損の構
造レベル」、ヴィ・イー・パニン他の、ノボシビルス
ク、ナウカ、1990年(“Structual levels of plastic
deformation failure",V.E.Paninn et al,Novosibirsk,
Nauka,1990)を参照のこと)。この物体の機械的挙動の
解析方法の本質は、塑性変形の波動理論に基礎を置いて
いる。この波動理論によれば、塑性変形による塑性流れ
およびその結果として生じる破壊は、波動性を持ってお
り、その波動のパラメータ(波長、振幅、伝搬速度)
が、その時点での材料の特性および負荷条件に依存して
いることが明らかになった。したがって、これらの波動
パラメータの変化は、材料に構造的な変化が生じたこと
を示すことになる。しかしながら、同書が書かれた時点
では、それらの定量的な判定基準はまだ確立されていな
かった。
The Applicant has established a theoretical system which is the basis of such a new analytical method (eg, “Structural Level of Plastic Deformation Failure”, Vi Y Panin et al., Novosibirsk, Nauka, 1990 (“ Structual levels of plastic
deformation failure ", VEPaninn et al, Novosibirsk,
Nauka, 1990)). The essence of this method of analyzing the mechanical behavior of objects is based on the wave theory of plastic deformation. According to this wave theory, the plastic flow due to plastic deformation and the resulting fracture have wave nature, and the parameters of the wave (wavelength, amplitude, propagation velocity)
However, it has become clear that it depends on the material properties and load conditions at that time. Therefore, changes in these wave parameters indicate that structural changes have occurred in the material. However, at the time the book was written, their quantitative criteria had not yet been established.

また上記の「塑性変形破損の構造レベル」、ヴィ・イ
ー・パニン他、ノボシビルスク、ナウカ、1990年(“St
ructual levels of plastic deformation failure",V.
E.Panin et al,Novosibirsk,Nauka,1990)」に記載され
ているように、本発明者らは、塑性変形の波動性を見い
出し、それを理論的に体系づけると共に、単純な負荷に
対する実験的考察も行っている。
Also, “Structural Level of Plastic Deformation Failure”, Vi Y Panin et al., Novosibirsk, Nauka, 1990 (“St
ructual levels of plastic deformation failure ", V.
E. Panin et al, Novosibirsk, Nauka, 1990) ”, the inventors found the wave nature of plastic deformation, systematized it theoretically, and experimentally tested it for simple loading. I am also considering.

この方法によれば、解析を行おうとする物体をコヒー
レントなレーザー光で照射し、写真プレートに写す。そ
して、物体に変形が起こった後に写真プレート上に同プ
レートを動かさずに第2の照射を行う。しかる後に写真
プレートを化学的に処理し、同写真に記載された塑性変
位の情報を細いレーザービームを用いてスペックルホト
グラフィーの点走査によってデコードする。そして、各
点のヤングバンド回析パターンのパラメータを測定し、
バンドの間隔より2回の照射の間の変位ベクトルの絶対
値が決定される。
According to this method, an object to be analyzed is irradiated with a coherent laser beam and imaged on a photographic plate. Then, after the deformation of the object, the second irradiation is performed on the photographic plate without moving the plate. The photographic plate is then chemically processed and the plastic displacement information described in the same photograph is decoded by speckle photographic point scanning using a narrow laser beam. Then, measure the parameters of the Young band diffraction pattern at each point,
The absolute value of the displacement vector between the two irradiations is determined from the band interval.

さらに座標軸に関する空間的な微分をとることにより
ひずみテンソルの成分、例えば、剪断成分、 εxy=1/2(Δu/Δy+Δv/Δx) および回転変位 ωz=1/2(Δv/Δx−Δu/Δy) が得られる。
Furthermore, by taking the spatial differentiation with respect to the coordinate axes, the components of the strain tensor, for example, the shear component, εxy = 1/2 (Δu / Δy + Δv / Δx) and the rotational displacement ωz = 1/2 (Δv / Δx-Δu / Δy) Is obtained.

物体内での塑性ひずみテンソルεxy、ωzのつじつま
の合う分布は、塑性変形の緩和波となる。
The consistent distribution of the plastic strain tensors εxy, ωz in the body becomes the relaxation wave of plastic deformation.

このようにして得られた波動パラメータを解析するこ
とにより物体の破壊を予見するという考え方は、上記の
「塑性変形破損の構造レベル」、ヴィ・イー・パニン
他、ノボシビルスク、ナウカ、1990年(“Structual le
vels of plastic deformation failure",V.E.Panin et
al,Novosibirsk,Nauka,1990)」に示唆されている。詳
細については同書を参照のこと。
The idea of predicting the failure of an object by analyzing the wave parameters obtained in this way is based on the above-mentioned “structural level of plastic deformation damage”, Vi Y Panin et al., Novosibirsk, Nauka, 1990 (“ Structual le
vels of plastic deformation failure ", VEPanin et
al, Novosibirsk, Nauka, 1990) ”. See the same book for details.

しかしながら、同書が書かれた時点では、塑性変形の
緩和波が変形の度合いと共に進展していく際の法則性
や、変形とそれにより発生する破壊の関係についての研
究はなされていなかった。また、種々の負荷条件下での
波動パラメータによる破壊の判定条件の定量化は確立さ
れていなかった。従って、その時点においては、波動パ
ターンを解析することによって負荷のかかった物体の挙
動を非破壊的に検査することは不可能であった。
However, at the time of writing the book, there was no research on the law of the relaxation wave of plastic deformation as it progresses with the degree of deformation, and the relationship between deformation and the resulting fracture. In addition, the quantification of fracture judgment conditions by wave parameters under various loading conditions has not been established. Therefore, at that time, it was impossible to nondestructively inspect the behavior of the loaded object by analyzing the wave pattern.

従って、本発明の目的とするところ、上記従来の技術
の有する問題点に鑑み、塑性変形の緩和波の3次元波動
パターンを得て、塑性ひずみテンソルの変化率をテスト
時、および動作時のいずれにおいても評価できる、物体
の機械的挙動の非破壊検査方法およびその判定方法に関
する新規かつ改良された方法および装置を提供すること
である。
Therefore, as an object of the present invention, in view of the problems of the above-mentioned conventional technique, a three-dimensional wave pattern of a relaxation wave of plastic deformation is obtained, and the rate of change of the plastic strain tensor is tested, either during the test or during the operation. The object is to provide a new and improved method and apparatus for a nondestructive inspection method of a mechanical behavior of an object and a determination method thereof, which can be evaluated even in.

(発明の開示) 上記課題は、本発明に基づく方法および装置の一実施
例によれば、検査対象の物体表面の時間的に変化する光
学的パターンを得ることにより解決される。これらのパ
ターンは、重畳され、対象物体の変形を特徴づけるパラ
メータからなる回折パターンに変換される。本発明によ
れば、光学的パターンは、一定の時間間隔で集光された
像のホログラムの形式で得られる。それらの重畳された
像の回折パターンは、軸上で相関を有する変形および回
転変位の速度分布の空間的および時間的波動パターンに
変換され、その速度分布の時間的変化を監視することに
より、物体の機械的挙動が評価される。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The problem is solved according to an embodiment of the method and the device according to the invention by obtaining a time-varying optical pattern of the surface of the object to be inspected. These patterns are superimposed and converted into a diffraction pattern consisting of parameters characterizing the deformation of the target object. According to the invention, the optical pattern is obtained in the form of a hologram of the images collected at regular time intervals. The diffraction patterns of these superimposed images are transformed into spatially and temporally wave patterns of velocity distributions of deformation and rotational displacement that are correlated on-axis, and by observing the temporal variation of the velocity distribution, the object The mechanical behavior of is evaluated.

すなわち、本願発明者らは、負荷が加えられた物体の
塑性変形の波動性に着目した結果、破壊に近い状態にな
ると波動パターンの特性が特徴的に変化することを見い
だした。すなわち、波長が試料の大きさと同程度にな
り、速度がゼロとなる上、波が二つの互いに反対の角速
度を有する局所的な渦に集約される。これにより、変形
の種々の段階における塑性変形の波動パターンは多くの
情報を持つことになり、材料および構造物の塑性、強
度、信頼性、破壊に関して、降伏限界、極限強さ、加工
硬化係数など従来用いられていた機械特性とは異なる、
新しい判定条件を与える。その際、塑性、強度、および
信頼性の判定条件が、塑性材料の種類や負荷の条件にら
ず、統一的に扱えることが極めて重要となる。かかる手
法により、塑性変形とその結果生じる破壊を同一の過程
の異なる段階として扱うことが可能となる。本発明は、
かかる観点より、物体の機械的挙動の非破壊検査方法お
よびその判定方法に関するいくつかの新規かつ改良され
た方法および装置を提供するものである。
That is, as a result of paying attention to the wave nature of plastic deformation of an object to which a load is applied, the inventors of the present application have found that the characteristics of the wave pattern characteristically change in a state close to fracture. That is, the wavelength becomes almost the same as the size of the sample, the velocity becomes zero, and the waves are concentrated into two local vortices having opposite angular velocities. As a result, the wave pattern of plastic deformation at various stages of deformation has much information, and the yield limit, ultimate strength, work hardening coefficient, etc. regarding plasticity, strength, reliability, and fracture of materials and structures. Different from the mechanical properties used conventionally,
Give a new judgment condition. At that time, it is extremely important that the judgment conditions of plasticity, strength, and reliability can be handled in a unified manner, not the kind of plastic material or the condition of load. By such a method, it becomes possible to treat the plastic deformation and the resulting fracture as different stages of the same process. The present invention
From this point of view, it is intended to provide some new and improved methods and apparatuses for a nondestructive inspection method of a mechanical behavior of an object and a determination method thereof.

そのために、本発明の第1の観点によれば、検査対象
物の光学パターンを得る第1ステップと;上記第1ステ
ップを、検査対象物に外部から負荷が加えられる時間に
わたり、所定の時間周期で反復する第2ステップと;前
記第2ステップで得られた複数の光学パターンを、検査
対象物に外部から負荷が加えられる時間にわたり、重畳
する第3ステップ;上記第3ステップで得られた重畳光
学パターンから、上記検査対象物の塑性変形を特徴づけ
るパラメータを含む回折パターンを得る第4ステップと
で;上記第4ステップで得られた回折パターンから、外
部から負荷を加えられた上記検査対象物に生じた塑性変
形を特徴づけるパラメータを得る第5ステップと;上記
第5ステップで得られたパラメータを処理することによ
り、上記検査対象物に生じた塑性変形による変形および
回転変位の速度の時間的および空間的な分布である、塑
性変形の緩和波を特徴づける波動パラメータを含む波動
パターンを得る第6ステップと;上記第6ステップで得
られた波動パターンに表わる所定の変化に基づいて、外
部から負荷を加えられた上記検査対象物の機械的挙動を
判定する第7ステップと;から成ることを特徴とする、
負荷が加えられた物体の機械的挙動の非破壊試験方法が
提供される。
Therefore, according to a first aspect of the present invention, a first step of obtaining an optical pattern of the inspection object; and the first step, which is a predetermined time period, over a time period when a load is externally applied to the inspection object. And a second step of: repeating the plurality of optical patterns obtained in the second step over a period in which a load is externally applied to the inspection target; a third step; the superposition obtained in the third step. A fourth step of obtaining from the optical pattern a diffraction pattern including a parameter characterizing the plastic deformation of the inspection object; the inspection object externally loaded from the diffraction pattern obtained in the fourth step A fifth step of obtaining a parameter that characterizes the plastic deformation that has occurred in the object; and the object to be inspected by processing the parameter obtained in the fifth step. A sixth step of obtaining a wave pattern including a wave parameter that characterizes a relaxation wave of plastic deformation, which is a temporal and spatial distribution of velocities of deformation and rotational displacement due to the generated plastic deformation; And a seventh step of determining a mechanical behavior of the inspection object to which a load is applied from the outside based on a predetermined change appearing in the wave pattern.
A non-destructive test method for the mechanical behavior of a loaded object is provided.

上記方法において、前記第1ステップで得られる前記
光学パターンを検査対象物の集光像のホログラフとして
構成することにより分析を光学的に容易に行うことがで
きる。
In the above method, the optical pattern obtained in the first step is configured as a holographic image of a focused image of the inspection object, whereby the analysis can be optically performed easily.

また、前記第2ステップにおいて反復される時間周期
を、検査対象物の変形および回転変位の微分をとること
が可能な範囲で選択される一定の時間間隔に設定するこ
とにより、数学的処理を容易に行うことができる。
In addition, mathematical processing can be facilitated by setting the time period repeated in the second step to a constant time interval selected within a range in which the deformation and rotational displacement of the inspection object can be differentiated. Can be done.

さらに、第4ステップにおいては、前記回折パターン
に含まれる検査対象物に生じる塑性変形を特徴づけるパ
ラメータとして、例えば、重畳パターンからの回折光の
間の干渉によって生じる干渉縞の周期(d)と、その縞
と負荷の方向との成す角(θ)を用いることができる。
Furthermore, in the fourth step, as a parameter that characterizes the plastic deformation that occurs in the inspection target included in the diffraction pattern, for example, the period (d) of the interference fringes that is generated by the interference between the diffracted lights from the superimposed pattern, The angle (θ) formed by the stripe and the direction of load can be used.

第5ステップに関しては、塑性流れを特徴づけるパラ
メータとして、例えば、上記検査対象物の表面の各点に
おける変位速度ベクトルと、変形および回転変位などの
ひずみテンソル成分の時間微分、その空間分布、並びに
分布の時間変化を用いることができる。また、波動パタ
ーンに含まれる波動パラメータとして、例えば、検査対
象物中に分布する塑性変形の緩和波の波長、振幅、伝搬
速度を用いることができる。
Regarding the fifth step, as a parameter that characterizes the plastic flow, for example, a displacement velocity vector at each point on the surface of the inspection object, a time derivative of a strain tensor component such as deformation and rotational displacement, its spatial distribution, and distribution. Can be used. Further, as the wave parameters included in the wave pattern, for example, the wavelength, amplitude, and propagation velocity of the plastic deformation relaxation wave distributed in the inspection object can be used.

第7ステップに関しては、波動パターンの所定の変化
として現れる検査対象物の機械的挙動の判定基準を、前
記塑性変形の緩和波の伝搬速度がゼロであるか否か、す
なわち、波動が定在波であるか否かとすることができ
る。あるいは、その判定基準を、定在波としての前記塑
性変形の緩和波の波形が検査対象物の大きさと同程度に
なることに求めることもできる。さらに、その判定基準
を、変位速度ベクトルパターン中に互いに反対の角速度
を有する局所的な渦が生じることに求めることも可能で
ある。これらの判定基準の内のいずれを採用するかは、
検査対象物や検査方法に応じて任意に決定することがで
きる。
Regarding the seventh step, the criterion of the mechanical behavior of the inspection object that appears as a predetermined change in the wave pattern is determined by whether or not the propagation velocity of the relaxation wave of the plastic deformation is zero, that is, the wave is a standing wave. Or not. Alternatively, the determination criterion can be calculated such that the waveform of the relaxation wave of the plastic deformation as a standing wave becomes approximately the same as the size of the inspection object. Furthermore, it is also possible to determine that the criterion is that local vortices having opposite angular velocities occur in the displacement velocity vector pattern. Which of these criteria should be adopted?
It can be arbitrarily determined according to the inspection object and the inspection method.

また、本発明の第2の観点によれば、外部から負荷を
加えられた検査対象物に生じた塑性変形を特徴づけるパ
ラメータを得る第1ステップと;前記第1ステップで得
られたパラメータを処理することにより、前記検査対象
物に生じた塑性変形による変形および回転変位の速度の
時間的および空間的な分布である、塑性変形の緩和波を
特徴づける波動パラメータを含む波動パターンを得る第
2ステップと;前記第2ステップで得られた波動パター
ンに表れる所定の変化に基づいて、外部から負荷を加え
られた前記検査対象物の機械的挙動を判定する第3ステ
ップと;から成ることを特徴とする、負荷が加えられた
物体の機械的挙動の判定方法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, a first step of obtaining a parameter characterizing a plastic deformation that has occurred in an inspection object externally loaded; processing the parameter obtained in the first step. A second step of obtaining a wave pattern including a wave parameter that characterizes a relaxation wave of the plastic deformation, which is a temporal and spatial distribution of the velocity of the deformation and the rotational displacement due to the plastic deformation of the inspection object. And; a third step of determining a mechanical behavior of the inspection target subject to an external load, based on a predetermined change appearing in the wave pattern obtained in the second step. A method for determining the mechanical behavior of a loaded object is provided.

この本発明に基づく物体の機械的挙動の判定方法にお
いても、塑性流れを特徴づけるパラメータとして、例え
ば、上記検査対象物の表面の各点における変位速度ベク
トルと、変形および回転変位などのひずみテンソル成分
の時間微分、その空間分布、並びに分布の時間変化を用
いることができる。また、波動パターンに含まれる波動
パラメータとして、例えば、検査対象物中に分布する塑
性変形の緩和波の波長、振幅、伝搬速度を用いることが
できる。
Also in the method for determining the mechanical behavior of an object based on the present invention, as a parameter characterizing the plastic flow, for example, a displacement velocity vector at each point on the surface of the inspection object, and a strain tensor component such as deformation and rotational displacement The time derivative of, its spatial distribution, as well as the temporal change of the distribution can be used. Further, as the wave parameters included in the wave pattern, for example, the wavelength, amplitude, and propagation velocity of the plastic deformation relaxation wave distributed in the inspection object can be used.

また同様に、波動パターンの所定の変化として現れる
検査対象物の機械的挙動の判定基準を、前記塑性変形の
緩和波の伝搬速度がゼロであるか否か、すなわち、波動
が定在波であるか否かとすることができる。あるいは、
その判定基準を、定在波としての前記塑性変形の緩和波
の波長が検査対象物の大きさと同程度になることに求め
ることもできる。さらに、その判定基準を、変位速度ベ
クトルパターン中に互いに反対の角速度を有する局所的
な渦が生じることに求めることも可能である。これらの
判定基準の内のいずれを採用するかは、検査対象物や検
査方法に応じて任意に決定することができる。
Similarly, the criterion of the mechanical behavior of the inspection object that appears as a predetermined change in the wave pattern, whether the propagation velocity of the relaxation wave of the plastic deformation is zero, that is, the wave is a standing wave. Or not. Alternatively,
It is also possible to determine that the criterion is that the wavelength of the relaxation wave of the plastic deformation as a standing wave is approximately the same as the size of the inspection object. Furthermore, it is also possible to determine that the criterion is that local vortices having opposite angular velocities occur in the displacement velocity vector pattern. Which of these determination criteria is to be adopted can be arbitrarily determined according to the inspection object and the inspection method.

さらに、本発明の第3の観点によれば、検査対象物に
外部から応力が加えられる時間にわたり、所定の時間周
期で反復的に、上記検査対象物の光学パターンを得るた
めの光学手段と;上記光学手段により得られた複数の光
学パターンを重畳するための光学パターン重畳手段と;
上記光学パターン重畳手段により得られた重畳光学パタ
ーンから、上記検査対象物の塑性変形を特徴づけるパラ
メータを含む回折パターンを得るための回折パターン形
成手段と;上記回折パターン形成手段により得られた回
折パターンから、上記検査対象物の塑性変形により検査
対象物中に分布する塑性変形の緩和波を特徴づける波動
パラメータを含む波動パラメータを得るための波動パタ
ーン形成手段と;上記波動パターン形成手段により得ら
れた波動パターンに表れる所定の変化に基づいて、上記
検査対象物の機械的挙動を判定するための判定手段と;
から成ることを特徴とする、検査対象物の非破壊試験装
置が提供される。
Further, according to a third aspect of the present invention, an optical means for repeatedly obtaining an optical pattern of the inspection object over a period of time when stress is applied to the inspection object from outside by a predetermined time cycle; An optical pattern superposing means for superposing a plurality of optical patterns obtained by the optical means;
Diffractive pattern forming means for obtaining a diffractive pattern including a parameter characterizing plastic deformation of the inspection object from the superimposed optical pattern obtained by the optical pattern superimposing means; diffractive pattern obtained by the diffractive pattern forming means A wave pattern forming means for obtaining a wave parameter including a wave parameter that characterizes a relaxation wave of plastic deformation distributed in the inspection object due to the plastic deformation of the inspection object; and obtained by the wave pattern forming means. Determination means for determining the mechanical behavior of the inspection object based on a predetermined change appearing in the wave pattern;
A non-destructive test device for an inspection object is provided.

以上のように本発明は、理論的かつ実験的に本願発明
者らにより確立された新しい体系に基づいて構成されて
いる。それによれば、塑性変形とそれに起因する破壊
は、塑性変形波の変形および回転変位の速度場の変化に
より記述される。塑性変形波は、塑性の要素事象が、本
明細書において「塑性変形の緩和波」と称する単一の波
動に自己集束していく過程として特徴づけられる。
As described above, the present invention is constructed based on a new system established theoretically and experimentally by the present inventors. According to it, the plastic deformation and the resulting fracture are described by the deformation of the plastic deformation wave and the change of the velocity field of the rotational displacement. A plastic deformation wave is characterized as a process in which a plastic elemental event self-focuses into a single wave, referred to herein as the "plastic deformation relaxation wave."

塑性変形の緩和波の群速度が減少してゼロになると、
その結果として生じる定在波が一対の局所化された変位
の渦へと縮退する。このとき、渦の角速度は互いに反対
となり、回転の振幅は継続的に増加していく。その結
果、渦の境界に不連続点が生じ、この不連続点が成長し
て材料の破壊に至る。この事実より、塑性変形の緩和波
の群速度の進展に基づく新しい破壊の判定条件が定義さ
れる。この新しい判定条件は、本発明に基づく負荷のか
けられた材料/物体に対する非破壊検査方法に適用する
ことができるものである。
When the group velocity of the relaxation wave of plastic deformation decreases and becomes zero,
The resulting standing wave degenerates into a pair of localized displacement vortices. At this time, the angular velocities of the vortices are opposite to each other, and the amplitude of rotation continuously increases. As a result, a discontinuity occurs at the boundary of the vortex, and this discontinuity grows and the material is destroyed. This fact defines a new criterion for fracture based on the evolution of group velocity of relaxation waves of plastic deformation. This new decision condition can be applied to the non-destructive inspection method for a loaded material / object according to the present invention.

すなわち、塑性変形波は負荷のかかった物体表面上で
常に3次元の波として現れるので、上述の塑性変形の緩
和波の群速度がゼロになることに基づく破壊の判定条件
を正しく適用するためには、波動パラメータを3次元空
間で測定することが不可欠となる。波動パラメータの3
次元空間での測定は、本発明によれば、集光ホログラム
を重畳し、重畳された像を処理することにより実現され
る。
That is, since the plastic deformation wave always appears as a three-dimensional wave on the surface of a loaded object, in order to properly apply the above-mentioned fracture judgment condition based on the group velocity of the relaxation wave of plastic deformation being zero. , It is essential to measure the wave parameters in a three-dimensional space. Wave parameter 3
The measurement in the dimensional space is realized according to the invention by superimposing the collecting holograms and processing the superimposed images.

また本発明の一実施例によれば、上記の方式は、検査
対象物表面の光学像を形成する手段、得られた表面の光
学像を回折パターンに変換する手段、およびパターンの
パラメータを数学的に処理する手段から成る非破壊検査
装置により実現される。本発明によれば、光学像を得る
手段は、集光された像のホログラムを得るように設計さ
れており、数学的処理手段には、回折パターンのパラメ
ータから変形および回転変位の時間的分布を計算するユ
ニットが提供されている。本装置の出力は、波動パター
ンを得る目的で可視化装置に接続されている。
According to one embodiment of the present invention, the above-mentioned method is a method for forming an optical image of the surface of the inspection object, a means for converting the obtained optical image of the surface into a diffraction pattern, and a parameter of the pattern mathematically. It is realized by a non-destructive inspection device including a means for processing. According to the invention, the means for obtaining an optical image are designed to obtain a hologram of the focused image and the mathematical processing means are provided with a temporal distribution of the deformation and rotational displacement from the parameters of the diffraction pattern. A unit to calculate is provided. The output of this device is connected to a visualization device for the purpose of obtaining a wave pattern.

(図面の簡単な説明) 第1図は、塑性変形の波動理論に基づいて、物体の機
械的挙動を非破壊で検査する装置の概念図である。
(Brief Description of Drawings) FIG. 1 is a conceptual diagram of an apparatus for nondestructively inspecting the mechanical behavior of an object based on the wave theory of plastic deformation.

第2図は、第1図の装置で得られたFe+3%Si合金の
塑性変形の緩和波の図である。
FIG. 2 is a relaxation wave diagram of plastic deformation of the Fe + 3% Si alloy obtained by the apparatus of FIG.

第3図は、塑性変形の波動モデルによる理論的技法に
よって得られた塑性変形の緩和波の図である。
FIG. 3 is a diagram of a relaxation wave of plastic deformation obtained by a theoretical technique using a wave model of plastic deformation.

第4図は、第1図の装置で得られた鋼鉄の塑性変形の
緩和波の図である。
FIG. 4 is a diagram of relaxation waves of plastic deformation of steel obtained by the apparatus of FIG.

第5図は、第4図と同じ試料の破壊開始の瞬間の塑性
変形の緩和波の図であり、破壊された試料も同時に示し
てある。
FIG. 5 is a relaxation wave diagram of plastic deformation of the same sample as in FIG. 4 at the moment of initiation of fracture, and the fractured sample is also shown.

第6図は、溶接部を持つ試料の変形の緩和波の図であ
り、金属学的に観察した溶接部も同時に示していある。
FIG. 6 is a diagram of the relaxation wave of the deformation of the sample having the welded portion, and the welded portion observed metallurgically is also shown.

第7図は、アルミニウム試料の塑性変形の緩和波の
図、および破壊開始部位で計算された変形速度の渦パタ
ーンの図である。
FIG. 7 is a diagram of a relaxation wave of plastic deformation of an aluminum sample, and a diagram of a vortex pattern of the deformation rate calculated at the fracture initiation site.

第8図は、アモルファス材料中での塑性変形の緩和波
の図である。
FIG. 8 is a diagram of relaxation waves of plastic deformation in an amorphous material.

(発明を実施するための最良の形態) 以下に本発明の好適な実施例について添付図面を参照
しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する実
施例に限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the examples described below.

本発明によって物体の機械的挙動を非破壊で検査する
方式について議論する前に、本発明の本質の理解を助け
る目的で、具体例を用いて説明を行う。
Before discussing the method of nondestructively inspecting the mechanical behavior of an object according to the present invention, a specific example will be described for the purpose of helping understanding of the essence of the present invention.

非破壊検査装置は1秒以内でホログラム媒体に照射さ
れ得る任意のレーザー装置1(例えばHe/Neレーザー)
から成る。
The non-destructive inspection device is an arbitrary laser device 1 (eg He / Ne laser) that can irradiate the hologram medium within 1 second.
Consists of.

本装置の光学系は2系統の光路を持つ。第1の光路は
コリメートされたオブジェクトビームを形成するように
設計されており、反射鏡2、半透過鏡3、反射鏡4、ビ
ームエキスパンダー5およびコリメーションレンズ6か
ら成る。第2の光路は参照ビームを生成するように設計
されており、反射鏡2、3および反射鏡7、8とビーム
エキスパンダー9から成る。さらに本光学系は、ホルダ
ー(図示せず)ないにセットされたキャリア11(例えば
写真プレート)上にオブジェクトパターンを形成させる
ための対物レンズ10を持つ。同ホルダーは、以下の記述
にある目的のため、二つの互いに直交する方向に移動で
きるようになっている。上記により、キャリアに光を照
射することによって、集光された像のホログラムを得る
ことができる。
The optical system of this device has two optical paths. The first optical path is designed to form a collimated object beam and consists of a reflector 2, a semitransparent mirror 3, a reflector 4, a beam expander 5 and a collimation lens 6. The second optical path is designed to produce a reference beam and consists of mirrors 2, 3 and mirrors 7, 8 and a beam expander 9. Further, the optical system has an objective lens 10 for forming an object pattern on a carrier 11 (for example, a photo plate) set in a holder (not shown). The holder is movable in two mutually orthogonal directions for the purposes described below. As described above, the hologram of the condensed image can be obtained by irradiating the carrier with light.

さらに同システムは、ホログラムを通してスクリーン
14上に回折パターンを形成する直径0.8mmのビームを形
成する反射鏡12および13から成る光デコーダを持つ。キ
ャリア11上で得られるホログラムの数学的処理は、入力
およびアナログ/ディジタル信号変換システム15から成
る計算ユニットで遂行される。
In addition, the system uses a hologram to screen
It has an optical decoder consisting of reflectors 12 and 13 which form a 0.8 mm diameter beam on 14 which forms a diffraction pattern. The mathematical processing of the hologram obtained on the carrier 11 is carried out in a computing unit consisting of an input and an analog / digital signal conversion system 15.

入力およびアナログ/ディジタル信号変換システム15
としては、ディジタル出力ビデオカメラが使用できる。
システム15の出力は、モニタ16とコンピュータ17に接続
されている。コンピュータプログラムは、システム15の
出力からの情報、すなわち、スクリーン14上の回折パタ
ーンにより決定される変形および回転変位の速度の値を
計算し、予め任意に設定された方向の軸上でのその速度
値の分布を表示するように構成されている。よって、コ
ンピュータの出力は塑性変形の波動パターンであり、そ
の挙動を観測するよって物体の変形を予測することがで
きる。同波動パターンはプロッタ18により再現される。
Input and analog / digital signal conversion system 15
As, a digital output video camera can be used.
The output of system 15 is connected to monitor 16 and computer 17. The computer program calculates the information from the output of the system 15, namely the value of the velocity of deformation and rotational displacement, which is determined by the diffraction pattern on the screen 14, and its velocity on the axis in the preset direction. It is configured to display the distribution of values. Therefore, the output of the computer is the wave pattern of plastic deformation, and the deformation of the object can be predicted by observing its behavior. The same wave pattern is reproduced by the plotter 18.

本装置は以下の原理で動作する。レーザー1の出力は
光学系により二つのビームに分けられる。第一のビーム
はオブジェクトビームであり、コリメートされた後、物
体19の像を平面波で照らしだす役目を持つ。第二のビー
ムは参照光として写真プレート11に照射される。二つの
ビームの強度比は、ビームスプリッタとして作用する半
透過鏡3により経験的に選択される。
This device operates on the following principle. The output of the laser 1 is split into two beams by the optical system. The first beam is the object beam, which, after being collimated, serves to illuminate the image of the object 19 with a plane wave. The second beam illuminates the photographic plate 11 as reference light. The intensity ratio of the two beams is empirically selected by the semi-transparent mirror 3 acting as a beam splitter.

対物レンズ系10は、コヒーレント光によって照らしだ
される物体19の像を写真プレート11の面上に作像する。
こうして写真プレート11上で第一の露光が行われる。そ
の露光時間は経験的に決められる。そして一定の時間Δ
t(例えば、40〜80秒)が経過し、物体19が変形を受け
た後(変形は、負荷の印加、温度や周囲の状況の変化、
その他の因子に依存する)、同じ写真プレート上で再び
露光が行われる。こうして、スペックル写真としての性
質を持つ二つの重ねられた集光像のホログラムが写真材
料上に記録される。
The objective lens system 10 forms an image of an object 19 illuminated by coherent light on the surface of the photographic plate 11.
Thus, the first exposure is performed on the photographic plate 11. The exposure time is empirically determined. And a certain time Δ
After t (for example, 40 to 80 seconds) elapses and the object 19 is deformed (deformation is a load application, a change in temperature or surrounding conditions,
The exposure is done again on the same photo plate, depending on other factors). Thus, two superimposed holograms of condensed images having the properties of speckle photography are recorded on the photographic material.

この一連のプロセスが新しい時間間隔、又は同じ時間
間隔Δtで反復される。その結果得られる一連の集光像
の二重露光ホログラムにより、その間に発生した変形の
全過程が記録される。ホログラムの記録にビデオカメラ
を使用している具体例では、ディジタルコンピュータに
より得られた像を直接記録することができる。
This series of processes is repeated at a new time interval or the same time interval Δt. The resulting double-exposure hologram of the series of focused images records the entire course of the deformation that occurred during that time. In the embodiment where a video camera is used to record the hologram, the image obtained by the digital computer can be directly recorded.

こうして、対象物体表面上の全ての点における変位ベ
クトルの速度値のデータを二重露光ホログラフィック像
に記録することができる。このデータは、結果として得
られる像を光学的に処理することにより再生できる。像
が写真プレート上に記録されている場合は、まずその写
真潜像を現像、定着させ、ネガフィルムを得る。そし
て、そのホログラムをホルダーに収め記録に用いたのと
同じ参照ビームで照射する。物体表面に垂直な軸に沿っ
ては、等変位線の重畳からなるオブジェクト像が、シス
テム15によりコンピュータ17に入力され、変位速度成分
(δw/δt)(z軸方向)が計算される。観測される像
は、ディスプレイ16でモニタされる。
In this way, the data of velocity values of the displacement vector at all points on the surface of the target object can be recorded in the double exposure holographic image. This data can be reconstructed by optically processing the resulting image. If the image is recorded on a photographic plate, the photographic latent image is first developed and fixed to give a negative film. Then, the hologram is housed in a holder and irradiated with the same reference beam as that used for recording. Along the axis perpendicular to the surface of the object, an object image formed by superposition of equal displacement lines is input to the computer 17 by the system 15, and the displacement velocity component (δw / δt) (z-axis direction) is calculated. The observed image is monitored on display 16.

物体表面上の変位速度(xおよびy軸方向)は、物体
像のスペックルパターンを処理することによって決定さ
れる。この目的で、反射鏡12および13で形成される細い
ビームにより二重露光像が1mmおきに線走査される。こ
のとき、各点においていわゆるヤングバンド回折パター
ンが形成される。このパターンはシステム15によって記
録され、ディジタル化されてコンピュータに入力され
る。コンピュータでは、バンドステップdおよび軸xに
対する傾きx角θが見積もられる。
The displacement velocity on the surface of the object (in the x and y directions) is determined by processing the speckle pattern of the object image. For this purpose, the double exposure image is line-scanned every 1 mm by the narrow beam formed by the reflecting mirrors 12 and 13. At this time, a so-called Young band diffraction pattern is formed at each point. This pattern is recorded by system 15, digitized and input to a computer. The computer estimates the band step d and the tilt x angle θ with respect to the axis x.

さらに次式によってxy平面上の変位速度ベクトルの値
が形成され、 r〜=1/Δt・λs/d さらに、下式によって物体の塑性変形速度のテンソル成
分が計算される。
Further, the value of the displacement velocity vector on the xy plane is formed by the following equation, and r ∼ = 1 / Δt · λs / d Furthermore, the tensor component of the plastic deformation velocity of the object is calculated by the following equation.

なお、本明細書においては、をδA/δtと、をA
〜と書き表すこととする。
In the present specification, δA / δt and A
Will be written as.

δu/δt=r〜cosθ、δ/δt=r〜sinθ δ(εxx)/δt=δ(δu/δt)/δx、 δ(εyy)/δt=δ(δv/δt)/δy、 δ(εxy)/δt=1/2{δ(δu/δt)/δy+δ
(δv/δt)/δx}、 δ(ωz)/δt=1/2{δ(δv/δt)/δx−δ
(δu/δt)/δy} 上式により得られた、δ(εxx)/δt、δ(εyy)
/δt、δ(εxy)/δt、δ(ωz)/δtが、選ば
れた軸(例えば、引っ張り方向)に沿って連続的に評価
され、プロッタで作図される。そして、その変化の動特
性から物体材料の機械的挙動が判断される。そに際、破
壊に至る以前の材料の挙動の解析は、本発明者らにより
確立された強度および破壊に関する新しい理論的、実験
的判定条件に基づいて行われる。
δu / δt = r to cos θ, δ / δt = r to sin θ δ (εxx) / δt = δ (δu / δt) / δx, δ (εyy) / δt = δ (δv / δt) / δy, δ (εxy ) / Δt = 1/2 {δ (δu / δt) / δy + δ
(Δv / δt) / δx}, δ (ωz) / δt = 1/2 {δ (δv / δt) / δx-δ
(Δu / δt) / δy} obtained by the above equation, δ (εxx) / δt, δ (εyy)
/ Δt, δ (εxy) / δt, δ (ωz) / δt are continuously evaluated along a selected axis (for example, the pulling direction) and plotted on a plotter. Then, the mechanical behavior of the object material is judged from the dynamic characteristics of the change. At that time, the analysis of the behavior of the material before the failure is performed based on the new theoretical and experimental judgment conditions regarding the strength and the failure established by the present inventors.

第2図には、上記の方法により得られた塑性波の例と
して、Fe+3%Si合金に対する引っ張りひずみの場合を
示す。比較のため、同様の例に対する波動パターンの理
論計算値を第3図に示す。これらに見られる実験と理論
の良い一致も、本発明のベースとなる塑性変形の波動理
論の正当性および波動パラメータにより物体の強度や破
壊の判断基準を記述することの有為性を証明する要因の
ひとつである。
FIG. 2 shows, as an example of the plastic wave obtained by the above method, the case of tensile strain for an Fe + 3% Si alloy. For comparison, theoretical calculation values of the wave pattern for the same example are shown in FIG. The good agreement between the experiments and the theory found in these is also a factor that proves the validity of the wave theory of plastic deformation, which is the basis of the present invention, and the validity of describing the criteria for judging the strength and fracture of an object by the wave parameter. Is one of.

本発明の本質のより良い理解を行うことを目的とし
て、以下に特定の試料を対象とした場合の具体例を示
す。
For the purpose of better understanding of the essence of the present invention, specific examples in the case of targeting a specific sample will be shown below.

(実施例1) 先ず鋼鉄の引っ張りに対する塑性変形に付いて議論す
る。像の形成およびその処理方法については上述のとお
りである。
(Example 1) First, plastic deformation due to tensile of steel will be discussed. The image formation and the processing method thereof are as described above.

試験試料の大きさは実質的に3×10×60mmである。同
試料は、試験装置「lnstron」により2×10-5S-1で、引
っ張り負荷をかけた。試験中は変形表示ダイアグラムを
記録した。同引っ張り試験の全プロセスは、以下の順序
で0.2%毎のステージに分けた。0−0.2−0.4−0.6−0.
8−1.0−1.2−1.4−1.6−1.8−2.0−2.2%…。ただし、
左記の数字は総変形量に対する割合を表す。これらの各
点において、集光像ホログラムを記録した。
The size of the test sample is substantially 3 x 10 x 60 mm. The sample was subjected to a tensile load at 2 × 10 −5 S −1 by the test apparatus “lnstron”. Deformation display diagrams were recorded during the test. The entire tensile test process was divided into 0.2% steps in the following order. 0-0.2-0.4-0.6-0.
8-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8-2.0-2.2% ... However,
The numbers on the left represent the ratio to the total deformation. A focused image hologram was recorded at each of these points.

ここで0.4−0.6%の変形段階について議論する。試料
の延びのトータルが0.4%に達した瞬間に、第1図の装
置により集光像ホログラムを写真プレート上に記録す
る。そして、その100秒後、ひずみが0.6%に達した時点
に同じ写真プレート上に第2のホログラムを記録する。
ただし、第1と第2のホログラム作成の間、写真プレー
トは動かさない。これにより、二重露光されたホログラ
ムが作られる。同ホログラムは通常の化学的方法により
現像、処理される。これにより、このステージにおける
試料の変形の分布に関する全てのデータが記録された1:
1スケールの試料像写真(ネガ)ができあがる。
Here we discuss the deformation stages of 0.4-0.6%. At the moment when the total elongation of the sample reaches 0.4%, the focused image hologram is recorded on the photographic plate by the apparatus shown in FIG. Then, 100 seconds later, when the strain reaches 0.6%, a second hologram is recorded on the same photo plate.
However, the photo plate is not moved during the production of the first and second holograms. This creates a double-exposed hologram. The hologram is developed and processed by a usual chemical method. This recorded all the data about the distribution of sample deformation at this stage 1:
A 1-scale sample image photograph (negative) is created.

次に上記方法によって得られたデータをデコードす
る。上記の二重露光ホログラムは反射鏡12、13で形成さ
れる細いレーザービーム(直径0.8mm)によって走査さ
れる。同走査は、ステップ幅1mmで行われ、像全体がカ
バーされる。また、同走査は、ステップモータ付きのホ
ログラムホルダ(上記参照)によって行われる。レーザ
ー光が透過するたびにステップd、引っ張り方向に対す
る傾き角θの回折バンドが形成される。これらの値はシ
ステム15によりコンピュータ17に送られ、自動的に計測
され、それにより次式を用いて各点の変位速度(時間微
分)が計算される。
Next, the data obtained by the above method is decoded. The double exposure hologram described above is scanned by a thin laser beam (diameter 0.8 mm) formed by the reflecting mirrors 12 and 13. The scan is performed with a step width of 1 mm and covers the entire image. The same scanning is performed by a hologram holder (see above) with a step motor. Each time the laser light is transmitted, a diffraction band having a tilt angle θ with respect to the pulling direction is formed at step d. These values are sent to the computer 17 by the system 15 and automatically measured, whereby the displacement velocity (time derivative) of each point is calculated using the following equation.

r〜=1/Δt・λs/d ここに、λ=0.63×10-6mはレーザーの波長、dは回
折バンド間の距離(m)、sはホログラムからスクリー
ンまでの距離(m)、Δt=102sはひずみがステップ
0.4−0.6%の際の二重露光間の時間(第1の露光から第
2の露光までの時間)である。
r ˜ = 1 / Δt · λs / d where λ = 0.63 × 10 −6 m is the wavelength of the laser, d is the distance between diffraction bands (m), s is the distance from the hologram to the screen (m), Δt = 10 2 s strain is step
It is the time between double exposures (time from the first exposure to the second exposure) at 0.4-0.6%.

さらに、剪断変形εxyおよび回転変位ωzの時間微分
が、コンピュータ17により計算される。ここにxは引っ
張り負荷方向の軸であり、yは観測面上の軸(xとyは
互いに垂直)である。同計算は以下の式により行われ
る。
Further, the time derivative of the shear deformation εxy and the rotational displacement ωz is calculated by the computer 17. Here, x is an axis in the tensile load direction, and y is an axis on the observation surface (x and y are perpendicular to each other). The calculation is performed by the following formula.

δ(εxy)/δt=1/2{δ(δu/δt)/δy+δ
(δv/δt)/δx} δ(ωz)/δt=1/2{δ(δv/δt)/δx−δ
(δu/δt)/δy} ただし、δu/δt=r〜cosθ、δv/δt=r〜sinθ δ(εxy)/δtおよびδ(ωz)/δtの値を数学
的に処理することにより、塑性波をディスプレイ又はプ
ロッタ上で実験的に観測することができる(第4図を参
照のこと)。上述の計測および処理手続きを0.6−0.8、
0.8−1.0、1.0−1.2%の各ステージに適用することによ
り、δ(εxy)/δtおよびδ(ωz)/δtの引っ張
り方向の分布が同様に得られる。δ(εxy)/δt又は
δ(ωz)/δtの軸方向のピークの一つの動きを追う
ことにより塑性変形の緩和波の伝搬速度が得られる。
δ (εxy) / δt = 1/2 {δ (δu / δt) / δy + δ
(Δv / δt) / δx} δ (ωz) / δt = 1/2 {δ (δv / δt) / δx−δ
(Δu / δt) / δy} where δu / δt = r to cosθ, δv / δt = r to sinθ δ (εxy) / δt and δ (ωz) / δt are mathematically processed to obtain plasticity. The waves can be observed experimentally on a display or plotter (see Figure 4). The above measurement and processing procedure is 0.6-0.8,
By applying to each stage of 0.8-1.0 and 1.0-1.2%, the distributions of δ (εxy) / δt and δ (ωz) / δt in the tensile direction can be obtained in the same manner. By following the movement of one of the axial peaks of δ (εxy) / δt or δ (ωz) / δt, the propagation velocity of the relaxation wave of plastic deformation can be obtained.

Vrv=Δ1/Δt=〜10-5m/s ここにΔ1は時間Δt(Δ1=10-3m)間のεxyのピー
クオフセットである。こうして、この変形段階における
塑性変形波の分布がわかる。
Vrv = Δ1 / Δt = ˜10 −5 m / s where Δ1 is the peak offset of εxy during the time Δt (Δ1 = 10 −3 m). Thus, the distribution of the plastic deformation wave at this deformation stage is known.

ステージ1.6−1.8%に対して同じ手順を実行すると、
δ(εxy(x))/δtの全く異なる分布パターンが得
られる。上記の全てのステップを繰り返すと、第5図に
示すパターンが得られた。
Performing the same procedure for stages 1.6-1.8% gives
A completely different distribution pattern of δ (εxy (x)) / δt is obtained. By repeating all the above steps, the pattern shown in FIG. 5 was obtained.

第5図は二つの領域によって特徴づけられる。0<x
<37mmでは、剪断変形および回転変位の速度はほぼゼロ
である(δ(εxy)/δt〜0、δ(ωz)/δt〜
0)。x>37mmではこれらの速度は大きく、増加する傾
向にある。この測定をさらに継続したところ、引っ張り
方向x軸方向への塑性変形緩和波の伝播が停止した(Vr
v=0)。上述のx=37mmでの所見は、このポイントで
の変形の集中があり、破壊がこのポイントで開始するこ
とを示している。その後、同じ2×10-5S-1のレートで
負荷の印加を継続しながら観測を続けたところ、総変形
量が2.67%に達した時点でx=37mmの点で試料が破壊し
た(第5図)。
FIG. 5 is characterized by two regions. 0 <x
At <37 mm, the rates of shear and rotational displacement are almost zero (δ (εxy) / δt ~ 0, δ (ωz) / δt ~
0). At x> 37 mm, these velocities are large and tend to increase. When this measurement was continued further, the propagation of the plastic deformation relaxation wave in the tensile direction x-axis direction stopped (Vr
v = 0). The observations above at x = 37 mm show that there is a concentration of deformation at this point and failure begins at this point. After that, when the observation was continued while applying the load at the same rate of 2 × 10 -5 S -1 , the sample broke at the point of x = 37 mm when the total deformation reached 2.67% (No. (Fig. 5).

このように、塑性波動パターンの変化は破壊の開始を
示唆する。すなわち、波動の伝搬が停止し、波長が試料
と同程度の定在波が立つという現象が、物体の破壊の開
始の判定基準として使えることがわかる。
Thus, changes in the plastic wave pattern suggest the onset of fracture. That is, it can be seen that the phenomenon that the propagation of the wave stops and the standing wave whose wavelength is about the same as that of the sample stands up can be used as a criterion for the start of the destruction of the object.

(実施例2) 本発明による非破壊検査法が溶接部の検査にも適用さ
れることを実証する目的で、溶接領域を含む部分に対し
て塑性変形パターンの解析を行った。試料は、2枚の鋼
鉄の帯板を電気溶接によりつないだもので、実効サイズ
20×30×120mmである。溶接部は、あらかじめ目視で確
認することはできず、したがって、試料内のどの部分が
溶接部かは判断できなかった。この試料を速度10-5S-1
で引っ張った。変形が0.6%になったところで、最初の
写真撮影を行い、集光像11のホログラムを作成した。次
に、Δt=1min経過後に総変形量が0.66%となった時点
で、同じ写真プレート上に第2のホログラムを作成し
た。その後、通常の化学的方法によって写真を現像し可
視化した。
(Example 2) For the purpose of demonstrating that the nondestructive inspection method according to the present invention is also applied to the inspection of a welded portion, a plastic deformation pattern was analyzed for a portion including a welded region. The sample is an effective size of two steel strips connected by electric welding.
It is 20 x 30 x 120 mm. The welded part could not be visually confirmed in advance, and therefore it was not possible to determine which part in the sample was the welded part. The speed of this sample is 10 -5 S -1
I pulled it at. When the deformation reached 0.6%, the first photograph was taken to create a hologram of the condensed image 11. Then, when the total amount of deformation reached 0.66% after Δt = 1 min, a second hologram was formed on the same photo plate. The photo was then developed and visualized by conventional chemical methods.

試料表面の塑性変形が発生した部位で記録された変位
点の情報は、すでに述べた回折像による光学的手法によ
ってデコードした。すなわち、二重露光パターンを直径
0.8mmの細いレーザービームによって線走査した。その
結果得られたヤングバンドから成る回折パターンは、シ
ステム15によりコンピュータ17に入力した。これより、
上述した方法で、バンド間隔dおよび引っ張り方向に対
する傾き角θを得た。その後、物体表面上の変位速度ベ
クトルを下式により計算した。
The information on the displacement point recorded at the site where the plastic deformation of the sample surface occurred was decoded by the optical method using the diffraction image described above. Ie double exposure pattern diameter
Line scanning was performed with a 0.8 mm narrow laser beam. The resulting diffraction pattern consisting of the Young band was input to the computer 17 by the system 15. Than this,
The band interval d and the tilt angle θ with respect to the pulling direction were obtained by the method described above. Then, the displacement velocity vector on the surface of the object was calculated by the following formula.

r〜=1/Δt・λs/d ただし、λ=0.63×10-6mはレーザー光の波長、sは
デコーティングの際のホログラムからスクリーンまでの
距離である。記述パラメータとしては、引っ張り塑性変
形速度δ(εxx)δtを採用する。ただし、δ(εxx)
δtはコンピュータ17により下式で決定される。
r˜ = 1 / Δt · λs / d where λ = 0.63 × 10 −6 m is the wavelength of the laser beam, and s is the distance from the hologram to the screen during the coating. As the description parameter, the tensile plastic deformation rate δ (εxx) δt is adopted. However, δ (εxx)
δt is determined by the computer 17 by the following equation.

δ(εxx)/δt=δ(δu/δt)/δx ここに、δu/δt=r〜cosθデータある。第6図に
は、将来の破壊の場所が予測できるように得られたデー
タをδ(εxx)/δtの形式で示してある。
δ (εxx) / δt = δ (δu / δt) / δx Here, δu / δt = r to cosθ data. FIG. 6 shows data obtained in the form of δ (εxx) / δt so that the location of future fracture can be predicted.

溶接部が常に熱影響部で破壊することは良く知られて
いる。第6図では、x=20mmおよびx=32mmの2点が熱
影響部として特徴づけられる。つまり、塑性変形速度が
溶接部20<x<30mmでは低いが、熱影響部で急激に上昇
している。このことは、塑性変形の緩和波が溶接部には
伝搬せず、塑性変形が熱影響部に集中していることを示
している。その後、負荷の印加を継続したところx=32
mmの熱影響部で破壊が発生した。これより、塑性変形の
緩和波の群速度がゼロになるという判定条件で溶接部の
破壊点が予測できることがわかる。
It is well known that welds always break in the heat affected zone. In FIG. 6, two points of x = 20 mm and x = 32 mm are characterized as heat affected zones. That is, the plastic deformation rate is low in the welded portion 20 <x <30 mm, but is rapidly increased in the heat affected zone. This indicates that the relaxation wave of plastic deformation does not propagate to the weld, and the plastic deformation is concentrated in the heat affected zone. After that, when the application of load was continued, x = 32
A fracture occurred in the heat affected zone of mm. From this, it is understood that the fracture point of the welded portion can be predicted under the determination condition that the group velocity of the relaxation wave of plastic deformation becomes zero.

(実施例3) 純粋アルミニウムの塑性ひずみの検査も行った。試料
は8×70×1.5mmで検査装置「lnstron」により速度5×
10-5S-1で引っ張った。粒子径が10−15mmであることよ
り、同試料が6結晶のみ含んでいたことがわかる。変形
がステージ0.5−0.6%の時点で、第7図に示す波動パタ
ーンを上記の装置、手順で得た。さらに、得られたデー
タを波動理論により大きなひずみ領域(5%)に外挿し
変位速度場を得た(第7図)。その結果、この段階では
材料中に第7図に見られる二つの反対の速度を持つ渦が
形成されることが判明した。x=20mmに対応するこの二
つの渦の境界は破壊の開始点を示す。同試料をさらに引
っ張ったところ、同領域にくびれが生じ、総変形量が30
%に達した時点で同試料は同部位で粘性的に破壊した。
したがって、得られた波動パターンが破壊の部位を予測
したことになる。
(Example 3) The plastic strain of pure aluminum was also inspected. The sample is 8 × 70 × 1.5mm and the speed is 5 × by the inspection device “lnstron”.
It was pulled with 10 -5 S -1 . From the particle size of 10-15 mm, it can be seen that the same sample contained only 6 crystals. The wave pattern shown in FIG. 7 was obtained by the above apparatus and procedure when the deformation was 0.5-0.6% of the stage. Further, the obtained data was extrapolated to a large strain region (5%) by the wave theory to obtain a displacement velocity field (Fig. 7). As a result, it was found that at this stage, two vortices with two opposite velocities shown in Fig. 7 were formed in the material. The boundary of these two vortices, which corresponds to x = 20 mm, indicates the starting point of failure. When the sample was pulled further, a constriction occurred in the same area, resulting in a total deformation of 30
When the percentage was reached, the sample viscously fractured at the same site.
Therefore, the obtained wave pattern predicts the site of destruction.

(実施例4) アモルファス合金Fe40Ni40B20の変形も検査した。試
料は長さ50mm幅15mm厚さ22mmの小片で、検査装置「lnst
ron」により速度10s-1で引っ張った。検査手順およびデ
ータの解析方法はすべて上述の例と同じである。ただ
し、本実施例の場合には総変形量が小さく、0.1−0.2%
の範囲であった。第8図に示した剪断変形および回転変
位の速度分布によれば、アモルファス金属の場合では、
この程度の段階でも、塑性変形の緩和波が形成され、そ
の分布の特性より、負荷の印加が継続されれば破壊が発
生することがわかる。このことは、x<27mmおよびx>
27mmの二つの領域で剪断変形および回転変位の速度が振
幅符号共に異なっている事実、すなわち、この領域で二
つの補償しない渦が発達する事実より判断される。x=
27mmにおけるこのふたつの渦の境界が潜在的な破壊開始
点である。同試料をさらに引っ張ったところ、x=27mm
のところで破壊した。これは、本発明による予測が、将
来の破壊に対しても適用されることを示している。
(Example 4) The deformation of the amorphous alloy Fe 40 Ni 40 B 20 was also inspected. The sample is a small piece with a length of 50 mm, a width of 15 mm and a thickness of 22 mm.
It was pulled by ron at a speed of 10s -1 . The inspection procedure and the data analysis method are all the same as in the above example. However, in the case of the present embodiment, the total deformation amount is small, 0.1-0.2%
Was in the range. According to the velocity distribution of shear deformation and rotational displacement shown in FIG. 8, in the case of amorphous metal,
Even at this stage, a relaxation wave of plastic deformation is formed, and it can be understood from the characteristics of its distribution that breakage occurs if load application is continued. This means that x <27 mm and x>
It is judged from the fact that the rates of shear deformation and rotational displacement are different in amplitude and sign in the two regions of 27 mm, that is, two uncompensated vortices develop in this region. x =
The boundary of these two vortices at 27 mm is the potential starting point for failure. When the same sample was pulled further, x = 27 mm
Destroyed at. This shows that the prediction according to the invention also applies to future destruction.

(産業上の利用可能性) 以上のように、本発明によれば、集光ホログラムを重
畳し、重畳された像を処理することにより、負荷のかか
った物体表面上に3次元の波として現れる塑性変形の緩
和波を得ることができ、その群速度がゼロになることに
基づく破壊の判定条件を適用することにより、検査対象
物の塑性変形を記述し、その結果生じる破壊を予測する
ことが可能となり、物体の機械的挙動の非破壊検査およ
びその判定を容易に実施するのに適している。
(Industrial Applicability) As described above, according to the present invention, a converging hologram is superimposed, and the superimposed image is processed to appear as a three-dimensional wave on the surface of a loaded object. It is possible to describe the plastic deformation of the inspected object and predict the resulting failure by applying the conditions for determining the failure based on the fact that the relaxation wave of the plastic deformation can be obtained and the group velocity becomes zero. It becomes possible and is suitable for easily performing non-destructive inspection of the mechanical behavior of an object and its determination.

また、本発明の方法および装置は、圧力容器、パイプ
ライン、負荷構造物、動力装置、発電所の諸装置、化学
反応器、水蒸気ボイラ、タービンおよびエンジンのハウ
ジングなど負荷のかかった動作中の機械、構造体、各種
装置の応力/ひずみ状態の解析に応用できる。また、本
発明の方法および装置は、塑性変形や破壊の機械の解析
の研究、新材料の信頼性の評価、ならびに最大許容負荷
の評価などに有用である。
The method and apparatus of the present invention also provides a loaded operating machine such as a pressure vessel, pipeline, load structure, power plant, power plant equipment, chemical reactor, steam boiler, turbine and engine housing. It can be applied to the analysis of stress / strain state of various structures and devices. Further, the method and apparatus of the present invention are useful for research on analysis of machines for plastic deformation and fracture, evaluation of reliability of new materials, evaluation of maximum allowable load, and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 3/32 G01N 3/32 Z (72)発明者 ズエフ レフ ボリソヴィッチ ロシア連邦、634048 トムスク プロス ペクト アカデミチェスキー 2/1 エルエムツェー (72)発明者 マカロフ パーベル バシリエヴィッチ ロシア連邦、634048 トムスク プロス ペクト アカデミチェスキー 2/1 エルエムツェー (72)発明者 イェゴルシュキン バレリー エフィモ ヴィッチ ロシア連邦、634048 トムスク プロス ペクト アカデミチェスキー 2/1 エルエムツェー (72)発明者 ゴルバテンコ バディム ヴラディミロ ヴィッチ ロシア連邦、634048 トムスク プロス ペクト アカデミチェスキー 2/1 エルエムツェー (72)発明者 ダニロフ ヴラディミール イバノヴィ ッチ ロシア連邦、634048 トムスク プロス ペクト アカデミチェスキー 2/1 エルエムツェー (56)参考文献 特開 昭61−7442(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location G01N 3/32 G01N 3/32 Z (72) Inventor Zevrev Borisovic Russian Federation, 634048 Tomsk Prospekt Academi Cesky 2/1 Eremtze (72) Inventor Makarov Pavel Basilievich Russian Federation, 634048 Tomsk Prospekt Academia Chesky 2/1 Eremtze (72) Inventor Yegorshkin Valery Efimovic Russian Federation, 634048 Tomsk Prospektje Academichek (72) Inventor Gorbatenko Badim Vladimirovich Russian Federation, 634048 Tomsk Prospekt Academi Cesky 2/1 Eremtze (72) Inventor Danilov Vladimir Ivanovich Russian Federation, 634048 Tomsk Prospekt Akademie Chesky 2/1 Eremtse (56) References JP 617442 (JP, A)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】検査対象物の光学パターンを得る第1ステ
ップと; 前記第1ステップを、検査対象物に外部から負荷が加え
られる時間にわたり、所定の時間周期で反復する第2ス
テップと; 前記第2ステップで得られた複数の光学パターンを、検
査対象物に外部から負荷が加えられる時間にわたり、重
畳する第3ステップと; 前記第3ステップで得られた重畳光学パターンから、前
記検査対象物の塑性変形を特徴づけるパラメータを含む
回折パターンを得る第4ステップと; 前記第4ステップで得られた回折パターンから、外部か
ら負荷を加えられた前記検査対象物に生じた塑性変形に
よる塑性流れを特徴づけるパラメータを得る第5ステッ
プと; 前記第5ステップで得られたパラメータを処理すること
により、前記検査対象物に生じた塑性変形による変形お
よび回転変位の速度の時間的および空間的な分布であ
る、塑性変形の緩和波を特徴づける波動パラメータを含
む波動パターンを得る第6ステップと; 前記第6ステップで得られた波動パターンに表れる所定
の変化に基づいて、外部から負荷を加えられた前記検査
対象物の機械的挙動を判定する第7ステップと; から成ることを特徴とする、負荷が加えられた物体の機
械的挙動の非破壊試験方法。
1. A first step of obtaining an optical pattern of an object to be inspected; a second step of repeating the first step at a predetermined time period over a time when a load is externally applied to the object to be inspected; A third step of superimposing the plurality of optical patterns obtained in the second step over a time when a load is externally applied to the inspection object; and the inspection object from the superimposed optical pattern obtained in the third step. A fourth step of obtaining a diffraction pattern including a parameter that characterizes the plastic deformation of; and a plastic flow due to the plastic deformation generated in the inspection object externally loaded from the diffraction pattern obtained in the fourth step. A fifth step of obtaining parameters for characterizing; a plastic generated in the inspection object by processing the parameters obtained in the fifth step. A sixth step of obtaining a wave pattern including wave parameters that characterize a relaxation wave of plastic deformation, which is a temporal and spatial distribution of the speed of deformation and rotational displacement due to deformation; and the wave pattern obtained in the sixth step. A seventh step of determining the mechanical behavior of the inspection object externally loaded based on a predetermined change appearing in the mechanical behavior of the loaded object. Nondestructive testing method.
【請求項2】前記第1ステップで得られる前記光学パタ
ーンが、検査対象物の集光像のホログラムであることを
特徴とする、請求項1に記載の非破壊試験方法。
2. The nondestructive testing method according to claim 1, wherein the optical pattern obtained in the first step is a hologram of a focused image of an inspection object.
【請求項3】前記第2ステップにおいて反復される時間
周期が、検査対象物の変形および回転変位の微分をとる
ことが可能な範囲で選択される一定の時間間隔であるこ
とを特徴とする、請求項1又は2に記載の非破壊試験方
法。
3. The time period repeated in the second step is a constant time interval selected within a range in which deformation and rotational displacement of an inspection object can be differentiated. The nondestructive test method according to claim 1.
【請求項4】前記第4ステップで得られる前記回折パタ
ーンに含まれる検査対象物に生じる塑性変形を特徴づけ
るパラメータが、重畳パターンからの回折光の間の干渉
によって生じる干渉縞の周期(d)と、その干渉縞と負
荷の方向との成す角(θ)であることを特徴とする、請
求項1、2又は3のいずれかに記載の非破壊試験方法。
4. The period (d) of interference fringes generated by interference between diffracted light from the superimposed pattern is a parameter that characterizes plastic deformation occurring in the inspection object included in the diffraction pattern obtained in the fourth step. And the angle (θ) formed by the interference fringe and the direction of the load. 4. The nondestructive test method according to claim 1, 2, or 3.
【請求項5】前記第5ステップで得られる塑性流れを特
徴づけるパラメータが、前記検査対象物の表面の各点に
おける変位速度ベクトルと、変形および回転変位などの
ひずみテンソル成分の時間微分、その空間分布並びにそ
の分布の時間変化であることを特徴とする、請求項1、
2、3又は4のいずれかに記載の非破壊試験方法。
5. A parameter that characterizes the plastic flow obtained in the fifth step includes a displacement velocity vector at each point on the surface of the inspection object, a time derivative of a strain tensor component such as deformation and rotational displacement, and its space. 2. The distribution and the time change of the distribution.
The nondestructive test method according to any one of 2, 3 and 4.
【請求項6】前記第5ステップで得られる前記波動パタ
ーンに含まれる前記波動パラメータが、検査対象物中に
分布する塑性変形の緩和波の波長、振幅、伝搬速度であ
ることを特徴とする、請求項1、2、3、4又は5のい
ずれかに記載の非破壊試験方法。
6. The wave parameter included in the wave pattern obtained in the fifth step is the wavelength, amplitude, and propagation velocity of a relaxation wave of plastic deformation distributed in an inspection object. The nondestructive test method according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
【請求項7】前記第7ステップにおいて前記波動パター
ンの所定の変化として現れる検査対象物の機械的挙動の
判定基準が、前記塑性変形の緩和波の伝搬速度がゼロで
あるか否か、すなわち、波動が定在波であるか否かによ
り特徴づけられる、請求項1、2、3、4、5又は6の
いずれかに記載の非破壊試験方法。
7. The determination criterion of the mechanical behavior of the inspection object, which appears as a predetermined change in the wave pattern in the seventh step, is whether or not the propagation velocity of the relaxation wave of the plastic deformation is zero, that is, The nondestructive test method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, or 6, characterized by whether the wave is a standing wave or not.
【請求項8】前記第7ステップにおいて前記波動パター
ンの所定の変化として現れる検査対象物の機械的挙動の
判定基準が、定在波としての前記塑性変形の緩和波の波
長が検査対象物の大きさと同程度になることにより特徴
づけられる、請求項1、2、3、4、5又は6のいずれ
かに記載の非破壊試験方法。
8. The criterion of the mechanical behavior of the inspection object that appears as a predetermined change in the wave pattern in the seventh step is that the wavelength of the relaxation wave of the plastic deformation as a standing wave is the size of the inspection object. The nondestructive test method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that
【請求項9】前記第7ステップにおいて前記波動パター
ンの所定の変化として現れる検査対象物の機械的挙動の
判定基準が、変位速度ベクトルパターン中に互いに反対
の角速度を有する局所的な渦が生じることにより特徴づ
けられる、請求項1、2、3、4、5又は6のいずれか
に記載の非破壊試験方法。
9. The determination criterion of the mechanical behavior of the inspection object that appears as a predetermined change in the wave pattern in the seventh step is that local vortices having mutually opposite angular velocities are generated in the displacement velocity vector pattern. Non-destructive testing method according to any of claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized by
【請求項10】外部から負荷を加えられた検査対象物に
生じた塑性変形による塑性流れを特徴づけるパラメータ
を得る第1ステップと; 前記第1ステップで得られたパラメータを処理すること
により、前記検査対象物に生じた塑性変形による変形お
よび回転変位の速度の時間的および空間的な分布であ
る、塑性変形の緩和波を特徴づける波動パラメータを含
む波動パターンを得る第2ステップと; 前記第2ステップで得られた波動パターンに表れる所定
の変化に基づいて、外部から負荷を加えられた前記検査
対象物の機械的挙動を判定する第3ステップと; から成ることを特徴とする、負荷が加えられた物体の機
械的挙動の判定方法。
10. A first step of obtaining a parameter that characterizes a plastic flow due to a plastic deformation generated in an inspection object externally loaded; and by processing the parameter obtained in the first step, A second step of obtaining a wave pattern including a wave parameter that characterizes a relaxation wave of the plastic deformation, which is a temporal and spatial distribution of the velocity of the deformation and the rotational displacement due to the plastic deformation of the inspection object; and the second step. A third step of judging a mechanical behavior of the inspection object externally applied on the basis of a predetermined change appearing in the wave pattern obtained in the step; Method for determining the mechanical behavior of a stored object.
【請求項11】前記第1ステップで得られる塑性流れを
特徴づけるパラメータが、前記検査対象物の表面の各点
における変位速度ベクトルと、変形および回転変位など
のひずみテンソル成分の時間微分、その空間分布並びに
その分布の時間変化であることを特徴とする、請求項10
に記載の物体の機械的挙動の判定方法。
11. A parameter that characterizes the plastic flow obtained in the first step is a displacement velocity vector at each point on the surface of the inspection object, a time derivative of a strain tensor component such as deformation and rotational displacement, and its space. 11. The distribution and the temporal change of the distribution, as claimed in claim 10.
The method for determining the mechanical behavior of the object according to.
【請求項12】前記第2ステップで得られる前記波動パ
ターンに含まれる前記波動パラメータが、検査対象物中
に分布する塑性変形の緩和波の波長、振幅、伝搬速度で
あることを特徴とする、請求項10または11に記載の物体
の機械的挙動の判定方法。
12. The wave parameter included in the wave pattern obtained in the second step is the wavelength, amplitude, and propagation velocity of a relaxation wave of plastic deformation distributed in an inspection object. 12. The method for determining the mechanical behavior of the object according to claim 10 or 11.
【請求項13】前記第3ステップにおいて前記波動パタ
ーンの所定の変化として現れる検査対象物の機械的挙動
の判定基準が、前記塑性変形の緩和波の伝搬速度がゼロ
であるか否か、すなわち、波動が定在波であるか否かに
より特徴づけられる、請求項10、11または12のいずれか
に記載の物体の機械的挙動の判定方法。
13. The determination criterion of the mechanical behavior of the inspection object, which appears as a predetermined change in the wave pattern in the third step, is whether or not the propagation velocity of the relaxation wave of the plastic deformation is zero, that is, 13. The method for determining the mechanical behavior of an object according to claim 10, 11 or 12, characterized by whether or not the wave is a standing wave.
【請求項14】前記第3ステップにおいて前記波動パタ
ーンの所定の変化として現れる検査対象物の機械的挙動
の判定基準が、定在波としての前記塑性変形の緩和波の
波長が検査対象物の大きさと同程度になることにより特
徴づけられる、請求項10、11または12のいずれかに記載
の物体の機械的挙動の判定方法。
14. The determination criterion of the mechanical behavior of an inspection target appearing as a predetermined change of the wave pattern in the third step is that the wavelength of the relaxation wave of the plastic deformation as a standing wave is the size of the inspection target. 13. The method for determining the mechanical behavior of an object according to claim 10, 11 or 12, characterized in that the mechanical behavior of the object is substantially the same.
【請求項15】前記第3ステップにおいて前記波動パタ
ーンの所定の変化として現れる検査対象物の機械的挙動
の判定基準が、変位速度ベクトルパターン中に互いに反
対の角速度を有する局所的な渦が生じることにより特徴
づけられる。請求項10、11または12のいずれかに記載の
物体の機械的挙動の判定方法。
15. The determination criterion of the mechanical behavior of the inspection object that appears as a predetermined change of the wave pattern in the third step is that local vortices having mutually opposite angular velocities are generated in the displacement velocity vector pattern. Characterized by: 13. A method for determining the mechanical behavior of an object according to claim 10, 11 or 12.
【請求項16】検査対象物に外部から負荷が加えられる
時間にわたり、所定の時間周期で反復的に、前記検査対
象物の光学パターンを得るための光学手段と; 前記光学手段により得られた複数の光学パターンを重畳
するための光学パターン重畳手段と; 前記光学パターン重畳手段により得られた重畳光学パタ
ーンから、前記検査対象物の塑性変形を特徴づけるパラ
メータを含む回折パターンを得るための回折パターン形
成手段と; 前記回折パターン形成手段により得られた回折パターン
から、前記検査対象物の塑性変形により検査対象物中に
分布する塑性変形の緩和波を特徴づける波動パラメータ
を含む波動パターンを得るための波動パターン形成手段
と; 前記波動パターン形成手段により得られた波動パターン
に表れる所定の変化に基づいて、前記検査対象物の機械
的挙動を判定するための判定手段と; から成ることを特徴とする、検査対象物の非破壊試験装
置。
16. Optical means for repeatedly obtaining an optical pattern of the inspection object over a period of time when an external load is applied to the inspection object, at a predetermined time cycle; and a plurality of optical means obtained by the optical means. An optical pattern superimposing means for superimposing the optical pattern of the above; and a diffraction pattern forming for obtaining a diffraction pattern including a parameter characterizing the plastic deformation of the inspection object from the superposed optical pattern obtained by the optical pattern superimposing means. A wave for obtaining a wave pattern including a wave parameter that characterizes a relaxation wave of plastic deformation distributed in the inspection object by plastic deformation of the inspection object from the diffraction pattern obtained by the diffraction pattern forming means. Pattern forming means; based on a predetermined change appearing in the wave pattern obtained by the wave pattern forming means And a determination means for determining the mechanical behavior of the inspection object.
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