JP2596083B2 - 弾塑性破壊靭性試験方法 - Google Patents
弾塑性破壊靭性試験方法Info
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- JP2596083B2 JP2596083B2 JP19148488A JP19148488A JP2596083B2 JP 2596083 B2 JP2596083 B2 JP 2596083B2 JP 19148488 A JP19148488 A JP 19148488A JP 19148488 A JP19148488 A JP 19148488A JP 2596083 B2 JP2596083 B2 JP 2596083B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、非線型破壊力学を用いた破壊安全性評価
方法のひとつとして位置づけられる弾塑性破壊靭性試験
（所謂JIC試験）方法に関する。
方法のひとつとして位置づけられる弾塑性破壊靭性試験
（所謂JIC試験）方法に関する。
B.従来技術 この弾塑性破壊靭性試験（以下、JIC試験と略称す
る）は、従来から、米国基準であるASTME813−81あるい
は日本機械学会基準であるJSMES001−81（両者には本質
的な差はない）により標準化された手順に従って行わ
れ、最近では一本の試験片のみを用いるだけで所望のＪ
積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係ひいては引張
限界Ｊ積分値（JIC）を求めることが可能な単一試験片
方法が主流となっている。
る）は、従来から、米国基準であるASTME813−81あるい
は日本機械学会基準であるJSMES001−81（両者には本質
的な差はない）により標準化された手順に従って行わ
れ、最近では一本の試験片のみを用いるだけで所望のＪ
積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係ひいては引張
限界Ｊ積分値（JIC）を求めることが可能な単一試験片
方法が主流となっている。
而して、上記従来のJIC試験は、第５図（イ）の平面
図および第５図（ロ）の側面図に略示しているようなAS
TM E813によるJIC試験専用の切り欠き部分1Jを有する
板状のCT試験片SJ（CTは、Compact Tensionの意味）を
用いて下記のようにして行われていた。なお、同第５図
（イ），（ロ）においては、Ｗは板幅、Ｂは板厚、a0は
予め疲労加工を施すことにより形成されたき裂の長さ、
としてそれぞれ定義されており、また、２は引張荷重Ｐ
を加えるために用いられる一対のピン（図示せず）が挿
入されるピン孔、３は一対のピン孔２の中心を通る荷重
線ｘ上に位置するように立てられたエッジ、をそれぞれ
示している。
図および第５図（ロ）の側面図に略示しているようなAS
TM E813によるJIC試験専用の切り欠き部分1Jを有する
板状のCT試験片SJ（CTは、Compact Tensionの意味）を
用いて下記のようにして行われていた。なお、同第５図
（イ），（ロ）においては、Ｗは板幅、Ｂは板厚、a0は
予め疲労加工を施すことにより形成されたき裂の長さ、
としてそれぞれ定義されており、また、２は引張荷重Ｐ
を加えるために用いられる一対のピン（図示せず）が挿
入されるピン孔、３は一対のピン孔２の中心を通る荷重
線ｘ上に位置するように立てられたエッジ、をそれぞれ
示している。
即ち、前記したような疲労予き裂加工を施した一本の
試験片SJに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分1Jにおけるエ
ッジ3,3間に挿入設置した変位検出器４（例えばクリッ
プゲージなど）により前記荷重線ｘ上の変位VL（以下、
荷重点変位と称する）を測定し、かつ、その荷重点変位
VLの複数レベルにおいてそれぞれわずかに（例えば、10
％程度）除荷するという試験を行うことにより、第６図
に示すような荷重Ｐ−荷重点変位VLの関係を表す測定結
果、および、第７図に示すような除荷部分を増幅して表
した測定結果を得、その測定結果から前記各除荷点，
，…におけるコンプライアンスλ（λ＝ΔVL/ΔP:Δ
Ｐは除荷時における荷重Ｐの変化量であり、ΔVLはそれ
による荷重点変位VLの変化量である）と、それまでに加
えたエネルギーＡ（荷重除荷点，，…までの各積分
値）とをそれぞれ演算し、そして、その各コンプライア
ンスλおよびエネルギーＡの演算結果から、 ａ＝Ｗ（C0＋C1・ｕ＋C2・u2＋C3・u2＋C4・u4 ＋C5・u5） …＜１＞ ただし、 ｕ＝1/｛（Ｂ・Ｅ・λ）1/2＋１｝ ここに、 W:板幅（既知） C0〜C5:既知の定数 B:板厚（既知） E:ヤング率 λ：各除荷点，，…における コンプライアンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…における裂
長さａ（推定値）を求めるとともに、 ただし、 ｂ＝Ｗ−ａ ｆ（a0/W）＝２（１＋α）／（１＋α２） なお、 α＝（β２＋２β＋２）1/2−（β＋１） β＝2a0/b ここに、 A:各除荷点，，…までに加えた エネルギー（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…におけるＪ
積分値Ｊを求め、かつ、 Δａ＝ａ−a0 …＜３＞ ここに、 a0:疲労予き裂長さ（既知） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…における裂
進展量Δａ（推定値）を求めることにより、第８図に示
すような所望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の
関係（Ｊ−Ｒカーブと呼ばれる）を得る。そして、その
Ｊ−Ｒカーブと、Ｊ＝２σfLOW・Δａ（σfLOWは、降伏
点と引張強さの平均値）で表される鈍化直線との交点に
おけるＪ積分値（Ｊ＝J0）を読み取り、このJ0が所定の
条件を満足していれば、そのJ0を引張限界Ｊ積分値JIC
として決定するのである。なお、上記＜１＞式において
用いられる定数C0〜C5は、上記のような荷重点変位VLを
測定した場合には、 C0＝ 1.0002 C1＝−4.0632 C2＝ 11.242 C3＝−106.04 C4＝ 464.33 C5＝−650.68 …＜４＞ として、例えば、Ashok Sexena and S.J.Hudak.Jrの
“Review and extension of compliance informat
ion for common crackgrowth specimens“:Interna
tional Journal of Frakture,Vol14,No.5,Oct.1978
によって与えられている。
試験片SJに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分1Jにおけるエ
ッジ3,3間に挿入設置した変位検出器４（例えばクリッ
プゲージなど）により前記荷重線ｘ上の変位VL（以下、
荷重点変位と称する）を測定し、かつ、その荷重点変位
VLの複数レベルにおいてそれぞれわずかに（例えば、10
％程度）除荷するという試験を行うことにより、第６図
に示すような荷重Ｐ−荷重点変位VLの関係を表す測定結
果、および、第７図に示すような除荷部分を増幅して表
した測定結果を得、その測定結果から前記各除荷点，
，…におけるコンプライアンスλ（λ＝ΔVL/ΔP:Δ
Ｐは除荷時における荷重Ｐの変化量であり、ΔVLはそれ
による荷重点変位VLの変化量である）と、それまでに加
えたエネルギーＡ（荷重除荷点，，…までの各積分
値）とをそれぞれ演算し、そして、その各コンプライア
ンスλおよびエネルギーＡの演算結果から、 ａ＝Ｗ（C0＋C1・ｕ＋C2・u2＋C3・u2＋C4・u4 ＋C5・u5） …＜１＞ ただし、 ｕ＝1/｛（Ｂ・Ｅ・λ）1/2＋１｝ ここに、 W:板幅（既知） C0〜C5:既知の定数 B:板厚（既知） E:ヤング率 λ：各除荷点，，…における コンプライアンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…における裂
長さａ（推定値）を求めるとともに、 ただし、 ｂ＝Ｗ−ａ ｆ（a0/W）＝２（１＋α）／（１＋α２） なお、 α＝（β２＋２β＋２）1/2−（β＋１） β＝2a0/b ここに、 A:各除荷点，，…までに加えた エネルギー（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…におけるＪ
積分値Ｊを求め、かつ、 Δａ＝ａ−a0 …＜３＞ ここに、 a0:疲労予き裂長さ（既知） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…における裂
進展量Δａ（推定値）を求めることにより、第８図に示
すような所望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の
関係（Ｊ−Ｒカーブと呼ばれる）を得る。そして、その
Ｊ−Ｒカーブと、Ｊ＝２σfLOW・Δａ（σfLOWは、降伏
点と引張強さの平均値）で表される鈍化直線との交点に
おけるＪ積分値（Ｊ＝J0）を読み取り、このJ0が所定の
条件を満足していれば、そのJ0を引張限界Ｊ積分値JIC
として決定するのである。なお、上記＜１＞式において
用いられる定数C0〜C5は、上記のような荷重点変位VLを
測定した場合には、 C0＝ 1.0002 C1＝−4.0632 C2＝ 11.242 C3＝−106.04 C4＝ 464.33 C5＝−650.68 …＜４＞ として、例えば、Ashok Sexena and S.J.Hudak.Jrの
“Review and extension of compliance informat
ion for common crackgrowth specimens“:Interna
tional Journal of Frakture,Vol14,No.5,Oct.1978
によって与えられている。
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記したような従来の標準的なJIC試
験方法では、試験片SJのおける荷重線ｘ上箇所の変位VL
を直接的に測定するという手段に依っていたために、次
のような問題があった。
験方法では、試験片SJのおける荷重線ｘ上箇所の変位VL
を直接的に測定するという手段に依っていたために、次
のような問題があった。
即ち、例えば原子力技術分野などにおける材料試験で
は、実際の使用状況にあわせて高温、高圧、高腐食性等
の厳しい雰囲気下に試験片SJを置いた状態で弾塑性破壊
靭性試験を実施することが必要な場合が多々あるが、こ
のような場合には、前記変位検出器４としては、それら
厳しい条件に耐え得るように充分に保護されて大型化し
たものを用いなければならない。ところが、このような
大型の変位検出器４は、前記JIC試験専用のCT試験片SJ
における切り欠き部分IJ内に挿入設置することができな
いことが多く、従って、上記のような特殊な場合には試
験が非常に困難であるか、あるいは、不可能なことさえ
あった。
は、実際の使用状況にあわせて高温、高圧、高腐食性等
の厳しい雰囲気下に試験片SJを置いた状態で弾塑性破壊
靭性試験を実施することが必要な場合が多々あるが、こ
のような場合には、前記変位検出器４としては、それら
厳しい条件に耐え得るように充分に保護されて大型化し
たものを用いなければならない。ところが、このような
大型の変位検出器４は、前記JIC試験専用のCT試験片SJ
における切り欠き部分IJ内に挿入設置することができな
いことが多く、従って、上記のような特殊な場合には試
験が非常に困難であるか、あるいは、不可能なことさえ
あった。
この発明は、かかる従来事情に鑑みてなされたもので
あって、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気
下に試験片SJを置いた状態で弾塑性破壊靭性試験を実施
しなければならない特殊の場合であっても、容易に試験
を行なえるようにすることを目的とする。
あって、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気
下に試験片SJを置いた状態で弾塑性破壊靭性試験を実施
しなければならない特殊の場合であっても、容易に試験
を行なえるようにすることを目的とする。
D.課題を解決するための手段 この発明は、このような目的を達成するために、疲労
予き裂加工を施した一本の試験片に引張荷重を加えなが
ら、その荷重の大きさを測定するとともに、その試験片
における荷重線上箇所以外の所定箇所の開口変位または
歪を測定し、かつ、前記所定箇所の開口変位または歪の
複数レベルにおいてそれぞれわずかに除荷し、前記荷重
と所定箇所の開口変位または歪との関係の測定結果から
前記各除荷点におけるコンプライアンスとそれまでに加
えたエネルギーをそれぞれ演算し、その各コンプライア
ンスおよびエネルギーの演算結果から、前記試験片にお
ける荷重線上の開口変位およびそれに対応するエネルギ
ーをそれぞれ換算により推定演算し、その荷重線上の開
口変位およびそれに対応するエネルギーとの関係から、
Ｊ積分値−き裂進展量の関係ひいては引張限界Ｊ積分値
を求めることを特徴としている。
予き裂加工を施した一本の試験片に引張荷重を加えなが
ら、その荷重の大きさを測定するとともに、その試験片
における荷重線上箇所以外の所定箇所の開口変位または
歪を測定し、かつ、前記所定箇所の開口変位または歪の
複数レベルにおいてそれぞれわずかに除荷し、前記荷重
と所定箇所の開口変位または歪との関係の測定結果から
前記各除荷点におけるコンプライアンスとそれまでに加
えたエネルギーをそれぞれ演算し、その各コンプライア
ンスおよびエネルギーの演算結果から、前記試験片にお
ける荷重線上の開口変位およびそれに対応するエネルギ
ーをそれぞれ換算により推定演算し、その荷重線上の開
口変位およびそれに対応するエネルギーとの関係から、
Ｊ積分値−き裂進展量の関係ひいては引張限界Ｊ積分値
を求めることを特徴としている。
E.作 用 従来は試験片における荷重線上箇所の変位を直接的に
測定するという手段に依っていたのに対して、この発明
によれば、荷重線上箇所以外の所定箇所の変位または歪
（例えば、後述する実施例で詳述するように、き裂の開
口部分の変位とか、あるいは、試験片におけるき裂の背
面に相当する部分の変位など）を測定し、その変位また
は歪の測定結果を用いて、演算上必須となる前記荷重線
上箇所の変位を間接的に推定演算する、という手段を採
用しているから、従来のように従来検出器を試験片にお
ける切り欠き部分内に挿入設置しなくてもよくなり、従
って、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気下
で試験を行うために大型の変位検出器を用いる特殊な場
合であっても、前記切り欠き部分の開口端の変位を測定
るようにその変位検出器を試験片の外部に設置すること
ができるので、従来に比べて非常に容易に試験を行うこ
とができるようになり、また、試験片におけるき裂の背
面に相当する部分に歪ゲージを表面コーティング状態で
貼りつけてその部分に歪を測定するようにした場合に
は、同様に非常な容易な試験が可能であるとともに、歪
ゲージが極めて安価であることから試験費用の大幅なコ
ストダウンも可能となる。
測定するという手段に依っていたのに対して、この発明
によれば、荷重線上箇所以外の所定箇所の変位または歪
（例えば、後述する実施例で詳述するように、き裂の開
口部分の変位とか、あるいは、試験片におけるき裂の背
面に相当する部分の変位など）を測定し、その変位また
は歪の測定結果を用いて、演算上必須となる前記荷重線
上箇所の変位を間接的に推定演算する、という手段を採
用しているから、従来のように従来検出器を試験片にお
ける切り欠き部分内に挿入設置しなくてもよくなり、従
って、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気下
で試験を行うために大型の変位検出器を用いる特殊な場
合であっても、前記切り欠き部分の開口端の変位を測定
るようにその変位検出器を試験片の外部に設置すること
ができるので、従来に比べて非常に容易に試験を行うこ
とができるようになり、また、試験片におけるき裂の背
面に相当する部分に歪ゲージを表面コーティング状態で
貼りつけてその部分に歪を測定するようにした場合に
は、同様に非常な容易な試験が可能であるとともに、歪
ゲージが極めて安価であることから試験費用の大幅なコ
ストダウンも可能となる。
F.実施例 以下、この発明に係る弾塑性破壊靭性試験（JIC試
験）方法の具体的な実施例を図面（第１図ないし第４
図）に基づいて説明する。
験）方法の具体的な実施例を図面（第１図ないし第４
図）に基づいて説明する。
第１図は、試験片Ｓにおける荷重点変位VLの代わり
に、き裂開口端部の変位V0を測定する場合を示してい
る。
に、き裂開口端部の変位V0を測定する場合を示してい
る。
従って、この実施例の場合には、き裂開口端部の変位
V0を測定するのに適した試験片Ｓとして、前記第５図
（イ），（ロ）に示したASTM E813によるJIC試験用のC
T試験用のCT試験片SJの代わりに、第１図（イ）の平面
図および第３図（ロ）の側面図に略示しているような、
き裂開口端部の変位を測定するのに適した形状の切り欠
き部分1Kを有する板状のCT試験片SK（ASTM E399による
KIC試験専用のもの）を用いて行われる。なお、同第１
図（イ），（ロ）において、Ｗは板幅、Ｂは板厚、a0は
予め疲労加工を施すことにより形成されたき裂の長さ、
としてそれぞれ定義されており、また、２は引張荷重Ｐ
を加えるために用いられる一対のピン（図示せず）が挿
入されるピン孔、ｘは荷重線をそれぞれ示している。
V0を測定するのに適した試験片Ｓとして、前記第５図
（イ），（ロ）に示したASTM E813によるJIC試験用のC
T試験用のCT試験片SJの代わりに、第１図（イ）の平面
図および第３図（ロ）の側面図に略示しているような、
き裂開口端部の変位を測定するのに適した形状の切り欠
き部分1Kを有する板状のCT試験片SK（ASTM E399による
KIC試験専用のもの）を用いて行われる。なお、同第１
図（イ），（ロ）において、Ｗは板幅、Ｂは板厚、a0は
予め疲労加工を施すことにより形成されたき裂の長さ、
としてそれぞれ定義されており、また、２は引張荷重Ｐ
を加えるために用いられる一対のピン（図示せず）が挿
入されるピン孔、ｘは荷重線をそれぞれ示している。
即ち、前記したような疲労予き裂加工を施した一本の
試験片Sxに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分1Kにおける開
口端部に感知部のみを挿入し、殆ど全体を前記試験片SK
の外側に設置した変位検出器４（例えばクリップゲー
ジ：これは、高温、高圧、高腐食性雰囲気に耐えるよう
に構成された大型のものでもよい）により前記切り欠き
部分1Kにおける開口端部の変位V0（以下、開口端変位と
称する）を測定し、かつ、その開口端変位V0の複数レベ
ルにおいてそれぞれわずかに（例えば、10％程度）除荷
するという試験を行うことにより、第２図に示すような
荷重Ｐ−開口端変位V0の関係を表す測定結果、および、
第３図に示すような除荷部分を増幅して表した測定結果
を得、その測定結果から前記各除荷点，，…におけ
るコンプライアンスλ′（λ′＝ΔV0/ΔP:ΔＰは除荷
時における荷重Ｐの変位量であり、ΔV0はそれによる開
口端変位V0の変化量である）と、それまでに加えたエネ
ルギーＡ′（第３図における荷重Ｐの除荷点，，…
までの各積分値）とをそれぞれ演算し、そして、先ず、
その各コンプライアンスλ′の演算結果から、 ａ＝Ｗ（C0′＋C1′・ｕ＋C2′・u2＋C3′・u3＋C4′・
u4 ＋C5′・u5） …＜１′＞ ただし、 ｕ＝1/｛（Ｂ・Ｅ・λ′）1/2＋１｝ ここに、 W:板幅（既知） C0′〜C5′：既知の定数 B:板厚（既知） E:ヤング率 λ：各除荷点，，…における コンプライアンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…におけるき
裂長さａ（推定値）を求める。なお、上記＜１′＞式に
おいて用いられる定数C0′〜C5′はやはり、前述したAs
hok Saxena and S.J.Hudak.Jrの文献によって、 C0′＝ 1.0010 C1′＝−4.6695 C2′＝ 18.460 C3′＝−236.82 C4′＝ 1214.9 C5′＝−2143.6 …＜４′＞ として、与えられている。
試験片Sxに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分1Kにおける開
口端部に感知部のみを挿入し、殆ど全体を前記試験片SK
の外側に設置した変位検出器４（例えばクリップゲー
ジ：これは、高温、高圧、高腐食性雰囲気に耐えるよう
に構成された大型のものでもよい）により前記切り欠き
部分1Kにおける開口端部の変位V0（以下、開口端変位と
称する）を測定し、かつ、その開口端変位V0の複数レベ
ルにおいてそれぞれわずかに（例えば、10％程度）除荷
するという試験を行うことにより、第２図に示すような
荷重Ｐ−開口端変位V0の関係を表す測定結果、および、
第３図に示すような除荷部分を増幅して表した測定結果
を得、その測定結果から前記各除荷点，，…におけ
るコンプライアンスλ′（λ′＝ΔV0/ΔP:ΔＰは除荷
時における荷重Ｐの変位量であり、ΔV0はそれによる開
口端変位V0の変化量である）と、それまでに加えたエネ
ルギーＡ′（第３図における荷重Ｐの除荷点，，…
までの各積分値）とをそれぞれ演算し、そして、先ず、
その各コンプライアンスλ′の演算結果から、 ａ＝Ｗ（C0′＋C1′・ｕ＋C2′・u2＋C3′・u3＋C4′・
u4 ＋C5′・u5） …＜１′＞ ただし、 ｕ＝1/｛（Ｂ・Ｅ・λ′）1/2＋１｝ ここに、 W:板幅（既知） C0′〜C5′：既知の定数 B:板厚（既知） E:ヤング率 λ：各除荷点，，…における コンプライアンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点，，…におけるき
裂長さａ（推定値）を求める。なお、上記＜１′＞式に
おいて用いられる定数C0′〜C5′はやはり、前述したAs
hok Saxena and S.J.Hudak.Jrの文献によって、 C0′＝ 1.0010 C1′＝−4.6695 C2′＝ 18.460 C3′＝−236.82 C4′＝ 1214.9 C5′＝−2143.6 …＜４′＞ として、与えられている。
次に、上記＜１′＞式により求められたき裂長さａ、
および、板幅Ｗ、板厚Ｂ、ヤング率Ｅ、ならびに、先の
＜４＞式で与えられた定数C0〜C5を前記＜１＞式に代入
することにより、本来必要な荷重点変位VLに関する各除
荷点，，…におけるコンプライアンスλ（λ＝ΔVL
/ΔＰ）をそれぞれ換算により推定演算し、更に、第３
図から知ることができるΔＰを用いてλ＝ΔVL/ΔＰの
関係からΔVLを求める。なお、この換算は、第３図を先
の第７図に変換することに相当する。
および、板幅Ｗ、板厚Ｂ、ヤング率Ｅ、ならびに、先の
＜４＞式で与えられた定数C0〜C5を前記＜１＞式に代入
することにより、本来必要な荷重点変位VLに関する各除
荷点，，…におけるコンプライアンスλ（λ＝ΔVL
/ΔＰ）をそれぞれ換算により推定演算し、更に、第３
図から知ることができるΔＰを用いてλ＝ΔVL/ΔＰの
関係からΔVLを求める。なお、この換算は、第３図を先
の第７図に変換することに相当する。
しかる後、前記仮のエネルギーＡ′（第２図における
荷重Ｐの除荷点，，…までの各積分値）を、 Ａ＝Ａ′・（ΔVL/ΔV0） …＜５＞ なる式で補正することにより、先の＜２＞式を用いたＪ
積分値の計算に本来必要であるところの、各除荷点，
，…までに加えたエネルギーＡをそれぞれ換算により
推定演算する。なお、この換算は、第２図を先の第６図
に変換することに相当する。
荷重Ｐの除荷点，，…までの各積分値）を、 Ａ＝Ａ′・（ΔVL/ΔV0） …＜５＞ なる式で補正することにより、先の＜２＞式を用いたＪ
積分値の計算に本来必要であるところの、各除荷点，
，…までに加えたエネルギーＡをそれぞれ換算により
推定演算する。なお、この換算は、第２図を先の第６図
に変換することに相当する。
そして、上記のような換算により得られた各除荷点
，，…までに加えた本来のエネルギーＡを、先の＜
２＞式に代入して、各除荷点，，…におけるＪ積分
値Ｊを求め、さらに先の＜３＞式に基づいて、各除荷点
，，…のおけるき裂進展量Δａ（推定値）を求める
ことにより、第８図に示すような所望のＪ積分値（Ｊ）
−き裂進展量（Δａ）の関係（Ｊ−Ｒカーブ）を得る。
そして、そのＪ−Ｒカーブと鈍化直線との交点における
Ｊ積分値（Ｊ＝J0）を読み取り、このJ0が所定の条件を
満足していれば、そのJ0を引張限界Ｊ積分値JICとして
決定するのである。なお、このようにして求められた引
張限界Ｊ積分値JICから、 ここに、ν：ポアソン比 KIC 2＝JIC・Ｅ（平面応力状態の場合） なる関係式を用いて、線型破壊力学上で定義されている
引張限界応力拡大係数KICに換算することができる。
，，…までに加えた本来のエネルギーＡを、先の＜
２＞式に代入して、各除荷点，，…におけるＪ積分
値Ｊを求め、さらに先の＜３＞式に基づいて、各除荷点
，，…のおけるき裂進展量Δａ（推定値）を求める
ことにより、第８図に示すような所望のＪ積分値（Ｊ）
−き裂進展量（Δａ）の関係（Ｊ−Ｒカーブ）を得る。
そして、そのＪ−Ｒカーブと鈍化直線との交点における
Ｊ積分値（Ｊ＝J0）を読み取り、このJ0が所定の条件を
満足していれば、そのJ0を引張限界Ｊ積分値JICとして
決定するのである。なお、このようにして求められた引
張限界Ｊ積分値JICから、 ここに、ν：ポアソン比 KIC 2＝JIC・Ｅ（平面応力状態の場合） なる関係式を用いて、線型破壊力学上で定義されている
引張限界応力拡大係数KICに換算することができる。
ところで、上記実施例においては、試験片ＳとしてAS
TM E399によるKIC試験専用のCT試験片SKを用いた例を
示したが、必ずしもそれに限定されるものではなく、任
意の形状の切り欠き部分を有するものを用いることがで
き、また、本来必要な荷重点変位VLの代わりにき裂開口
端部の変位V0を測定する例を示したが、必ずしもき裂開
口端部に限ることなく、き裂開口の他の部分の変位を測
定するようにしてもよい。ただし、そのような場合に
は、前記＜１′＞式において用いられる定数C0′〜C5′
として、その測定箇所に相当する値を予め求めておくな
どして既知にしておく必要がある。
TM E399によるKIC試験専用のCT試験片SKを用いた例を
示したが、必ずしもそれに限定されるものではなく、任
意の形状の切り欠き部分を有するものを用いることがで
き、また、本来必要な荷重点変位VLの代わりにき裂開口
端部の変位V0を測定する例を示したが、必ずしもき裂開
口端部に限ることなく、き裂開口の他の部分の変位を測
定するようにしてもよい。ただし、そのような場合に
は、前記＜１′＞式において用いられる定数C0′〜C5′
として、その測定箇所に相当する値を予め求めておくな
どして既知にしておく必要がある。
第４図は、別の実施例を示し、試験片Ｓにおける荷重
点変位VLの代わりに、き裂の背面に相当する部分に変位
検出器４として歪ゲージ４′を表面コーティング状態で
貼りつけてその部分の歪εを測定する場合を示してい
る。
点変位VLの代わりに、き裂の背面に相当する部分に変位
検出器４として歪ゲージ４′を表面コーティング状態で
貼りつけてその部分の歪εを測定する場合を示してい
る。
この場合にも先の＜１＞式あるいは＜１′＞式に相当
する式として、 ａ＝Ｗ（C0″＋C1″・ｕ＋C2″・u2＋C3″・u3＋C4″・
u4 ＋C5″・u5） …＜１″＞ ただし、 ｕ＝1/｛（Ｂ・Ｅ・λ″）1/2＋１｝ ここに、 W:板幅（既知） C0″〜C5″：既知の定数 B:板厚（既知） E:ヤング率 λ：各除荷点，，…における コンプライアンス（測定値） なる関係式が成り立つので、極めて安価な歪ゲージ４′
を用いながら、上記した実施例の場合と同様にして、所
望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係（Ｊ−
Ｒカーブ）ひいては引張限界Ｊ積分値JICを求めること
ができる。
する式として、 ａ＝Ｗ（C0″＋C1″・ｕ＋C2″・u2＋C3″・u3＋C4″・
u4 ＋C5″・u5） …＜１″＞ ただし、 ｕ＝1/｛（Ｂ・Ｅ・λ″）1/2＋１｝ ここに、 W:板幅（既知） C0″〜C5″：既知の定数 B:板厚（既知） E:ヤング率 λ：各除荷点，，…における コンプライアンス（測定値） なる関係式が成り立つので、極めて安価な歪ゲージ４′
を用いながら、上記した実施例の場合と同様にして、所
望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係（Ｊ−
Ｒカーブ）ひいては引張限界Ｊ積分値JICを求めること
ができる。
G.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係る弾塑
性破壊靭性試験方法によれば、従来のように試験片にお
ける荷重点変位を直接的に測定するのではなく、荷重線
上箇所以外の所定箇所の開口変位または歪（例えば、き
裂の開口部分の変位とか、あるいは、試験片におけるき
裂の背面に相当する部分の変位など）を測定し、その開
口変位または歪の測定結果を用いて、演算上必須となる
前記荷重線上箇所の変位を間接的に推定演算する、とい
う手段を採用しているから、たとえば高温、高圧、高腐
食性等の厳しい雰囲気下で試験を行うために大型の変位
検出器を用いる特殊な場合であっても、前記切り欠き部
分の開口端の変位を測定するようにその変位検出器を試
験片の外部に設置することができるので、従来に比べて
非常に容易に試験を行うことができるようになる。
性破壊靭性試験方法によれば、従来のように試験片にお
ける荷重点変位を直接的に測定するのではなく、荷重線
上箇所以外の所定箇所の開口変位または歪（例えば、き
裂の開口部分の変位とか、あるいは、試験片におけるき
裂の背面に相当する部分の変位など）を測定し、その開
口変位または歪の測定結果を用いて、演算上必須となる
前記荷重線上箇所の変位を間接的に推定演算する、とい
う手段を採用しているから、たとえば高温、高圧、高腐
食性等の厳しい雰囲気下で試験を行うために大型の変位
検出器を用いる特殊な場合であっても、前記切り欠き部
分の開口端の変位を測定するようにその変位検出器を試
験片の外部に設置することができるので、従来に比べて
非常に容易に試験を行うことができるようになる。
また、試験片におけるき裂の背面に相当する部分に歪ゲ
ージを表面コーティング状態で貼りつけてその部分に歪
を測定するようにすれば、同様に非常に容易な試験が可
能であるとともに、歪ゲージが極めて安価であることか
ら試験費用の大幅なコストダウンを図ることができる。
ージを表面コーティング状態で貼りつけてその部分に歪
を測定するようにすれば、同様に非常に容易な試験が可
能であるとともに、歪ゲージが極めて安価であることか
ら試験費用の大幅なコストダウンを図ることができる。
第１図ないし第４図は、この発明に係る弾塑性破壊靭性
試験方法の具体的実施例を説明するためのものであっ
て、第１図（イ），（ロ）は実施例で用いられる試験片
の一例を示す平面図および側面図、第２図および第３図
はそれぞれこの試験の解析手順の説明図を示し、第４図
は別の実施例を説明するための試験片の斜視図を示して
いる。 また、第５図ないし第８図は、この発明の技術的背景
ならびに従来技術の問題点を説明するためのものであっ
て、第５図は従来の弾塑性破壊靭性試験方法に用いられ
る試験片の平面図および側面図、第６図、第７図、第８
図はそれぞれの試験の解析手順の説明図を示している。 Ｓ（SK）：試験片 P:荷重 x:荷重線 V0:開口端変位 ε：背面歪 VL:荷重点変位 ，，…：除荷点 λ′，λ″：仮のコンプライアンス λ：本来のコンプライアンス Ａ′：仮のエネルギー A;本来のエネルギー J:J積分値 Δa:き裂進展量 JIC:引張限界Ｊ積分値
試験方法の具体的実施例を説明するためのものであっ
て、第１図（イ），（ロ）は実施例で用いられる試験片
の一例を示す平面図および側面図、第２図および第３図
はそれぞれこの試験の解析手順の説明図を示し、第４図
は別の実施例を説明するための試験片の斜視図を示して
いる。 また、第５図ないし第８図は、この発明の技術的背景
ならびに従来技術の問題点を説明するためのものであっ
て、第５図は従来の弾塑性破壊靭性試験方法に用いられ
る試験片の平面図および側面図、第６図、第７図、第８
図はそれぞれの試験の解析手順の説明図を示している。 Ｓ（SK）：試験片 P:荷重 x:荷重線 V0:開口端変位 ε：背面歪 VL:荷重点変位 ，，…：除荷点 λ′，λ″：仮のコンプライアンス λ：本来のコンプライアンス Ａ′：仮のエネルギー A;本来のエネルギー J:J積分値 Δa:き裂進展量 JIC:引張限界Ｊ積分値
Claims (1)
- 【請求項１】疲労予き裂加工を施した一本の試験片に引
張荷重を加えながら、その荷重の大きさを測定するとと
もに、その試験片における荷重線上箇所以外の所定箇所
の開口変位または歪を測定し、かつ、前記所定箇所の開
口変位または歪の複数レベルにおいてそれぞれわずかに
除荷し、前記荷重と所定箇所の開口変位または歪との関
係の測定結果から前記各除荷点におけるコンプライアン
スとそれまでに加えたエネルギーをそれぞれ演算し、そ
の各コンプライアンスおよびエネルギーの演算結果か
ら、前記試験片における荷重線上の開口変位およびそれ
に対応するエネルギーをそれぞれ換算により推定演算
し、その荷重線上の開口変位およびそれに対応するエネ
ルギーとの関係から、Ｊ積分値−き裂進展量の関係ひい
ては引張限界Ｊ積分値を求めることを特徴とする弾塑性
破壊靭性試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19148488A JP2596083B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 弾塑性破壊靭性試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19148488A JP2596083B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 弾塑性破壊靭性試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240528A JPH0240528A (ja) | 1990-02-09 |
| JP2596083B2 true JP2596083B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=16275412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19148488A Expired - Fee Related JP2596083B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 弾塑性破壊靭性試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596083B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4249881B2 (ja) * | 2000-05-26 | 2009-04-08 | 株式会社島津製作所 | Ｊ１ｃ試験装置 |
| JP5093005B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2012-12-05 | 株式会社島津製作所 | 材料試験装置 |
| CN103792132B (zh) * | 2012-10-29 | 2016-12-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 表面活性剂组合物及其应用和点载荷性能的评价方法 |
| JP6237526B2 (ja) * | 2014-08-06 | 2017-11-29 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| CN104458562B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-02-22 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种裂纹张开应力的测量方法 |
| JP6763331B2 (ja) * | 2017-03-29 | 2020-09-30 | 日本製鉄株式会社 | ひずみゲージの保護構造、ひずみゲージの取付方法、および試験体 |
| CN108844806B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-12-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种估算金属材料平面应变断裂韧性的方法 |
| JP7247971B2 (ja) * | 2020-06-08 | 2023-03-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 亀裂長評価方法及び亀裂長評価装置 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP19148488A patent/JP2596083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0240528A (ja) | 1990-02-09 |
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