JP2952594B1 - 構造材料の疲労損傷検知センサーおよびその取付け方法 - Google Patents
構造材料の疲労損傷検知センサーおよびその取付け方法Info
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- G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
- G01N2203/0073—Fatigue
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 安定した信頼性をもって取り付けて亀裂
発生および進展の検知性能を発揮し、外部環境にそれほ
ど影響されずに、亀裂Ｃを発生および進展させ、その進
展速度もしくは進展量により構造材料の疲労損傷の程度
を推測可能である構造材料の疲労損傷検知センサーおよ
びその取付け方法を提供すること。 【解決手段】 疲労損傷検知センサーの長さと検知要求
感度ないし検知精度（亀裂進展速度）との間の関係を応
用することに着目し、切欠き部５を挟んだ検知センサー
本体２を構造材料Ｍに固定する一対の固定部の間の長さ
を２Ｈ、切欠き部５の尖端部５Ａから進展可能な亀裂Ｃ
の長さをａ、外力が作用する回数をＮ、亀裂進展速度を
ｄａ／ｄＮとしたときに、ｄａ／ｄＮがＨ0.5n（ｎは検
知センサー本体２の材料による定数）に比例するような
要求検知感度を得るように、固定部４の間の長さ２Ｈを
設定し、定歪み制御状態にしてあることを特徴とする。
発生および進展の検知性能を発揮し、外部環境にそれほ
ど影響されずに、亀裂Ｃを発生および進展させ、その進
展速度もしくは進展量により構造材料の疲労損傷の程度
を推測可能である構造材料の疲労損傷検知センサーおよ
びその取付け方法を提供すること。 【解決手段】 疲労損傷検知センサーの長さと検知要求
感度ないし検知精度（亀裂進展速度）との間の関係を応
用することに着目し、切欠き部５を挟んだ検知センサー
本体２を構造材料Ｍに固定する一対の固定部の間の長さ
を２Ｈ、切欠き部５の尖端部５Ａから進展可能な亀裂Ｃ
の長さをａ、外力が作用する回数をＮ、亀裂進展速度を
ｄａ／ｄＮとしたときに、ｄａ／ｄＮがＨ0.5n（ｎは検
知センサー本体２の材料による定数）に比例するような
要求検知感度を得るように、固定部４の間の長さ２Ｈを
設定し、定歪み制御状態にしてあることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は構造材料の疲労損傷
検知センサーおよびその取付け方法にかかるもので、と
くに橋梁、鉄塔、その他の建築物、さらには建設機械な
どの機械構造など、構造物を構築している鋼材料など各
種の構造材料ないし構造部材（母材）に発生する疲労損
傷の程度を検知するための疲労損傷検知センサーを所定
の検知感度をもって、さらに精度よくかつ信頼性をもっ
て取り付け可能な構造材料の疲労損傷検知センサーおよ
びその取付け方法に関するものである。
検知センサーおよびその取付け方法にかかるもので、と
くに橋梁、鉄塔、その他の建築物、さらには建設機械な
どの機械構造など、構造物を構築している鋼材料など各
種の構造材料ないし構造部材（母材）に発生する疲労損
傷の程度を検知するための疲労損傷検知センサーを所定
の検知感度をもって、さらに精度よくかつ信頼性をもっ
て取り付け可能な構造材料の疲労損傷検知センサーおよ
びその取付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の構造材料は、外力が作用するにと
もなって疲労損傷するものであり、これを定期的に検査
して、安全性を確保することは必須の事項である。しか
しながら、構造材料は、検査により常に確認を必要とす
る点検項目が多数有りながら、目視検査にかなり専門的
な知識および経験を要すること、検査作業のための足場
の確保などが必要で危険性をともなうこと、および検査
自体に多大な時間がかかるとともに長期間にわたって検
査を続行してゆかなければならないことなどから、その
疲労損傷の状態把握や異常検知を的確かつ効率的に行う
ことが要請されている。
もなって疲労損傷するものであり、これを定期的に検査
して、安全性を確保することは必須の事項である。しか
しながら、構造材料は、検査により常に確認を必要とす
る点検項目が多数有りながら、目視検査にかなり専門的
な知識および経験を要すること、検査作業のための足場
の確保などが必要で危険性をともなうこと、および検査
自体に多大な時間がかかるとともに長期間にわたって検
査を続行してゆかなければならないことなどから、その
疲労損傷の状態把握や異常検知を的確かつ効率的に行う
ことが要請されている。
【０００３】こうした検査ないし維持管理において、疲
労損傷の検知段階は、疲労が累積しているがまだ亀裂な
どが発生していない第一段階、疲労により損傷が亀裂と
して発生した第二段階、およびこの疲労が進展して亀裂
が延びた第三の段階という履歴段階に分けることができ
る。それぞれの段階において、たとえば第一段階では疲
労の累積の程度を把握して疲労亀裂の発生の可能性を検
知する必要があり、第二段階では亀裂の発生を検知する
必要があり、さらに第三の段階では亀裂の進展状況を把
握して亀裂の進展と破壊時期の予測を行う必要がある。
労損傷の検知段階は、疲労が累積しているがまだ亀裂な
どが発生していない第一段階、疲労により損傷が亀裂と
して発生した第二段階、およびこの疲労が進展して亀裂
が延びた第三の段階という履歴段階に分けることができ
る。それぞれの段階において、たとえば第一段階では疲
労の累積の程度を把握して疲労亀裂の発生の可能性を検
知する必要があり、第二段階では亀裂の発生を検知する
必要があり、さらに第三の段階では亀裂の進展状況を把
握して亀裂の進展と破壊時期の予測を行う必要がある。
【０００４】しかしながら従来、亀裂発生の可能性、亀
裂の発生からその進展までを検知するための実際的な検
知センサー、および所定の検知精度かつ低コストで確実
に検知センサーを取り付けることができる取付け方法な
どがなかった。
裂の発生からその進展までを検知するための実際的な検
知センサー、および所定の検知精度かつ低コストで確実
に検知センサーを取り付けることができる取付け方法な
どがなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、疲労損傷検知センサ
ーをその検知性能良好に、かつ安定した信頼性をもって
取り付けることができる構造材料の疲労損傷検知センサ
ーおよびその取付け方法を提供することを課題とする。
諸問題にかんがみなされたもので、疲労損傷検知センサ
ーをその検知性能良好に、かつ安定した信頼性をもって
取り付けることができる構造材料の疲労損傷検知センサ
ーおよびその取付け方法を提供することを課題とする。
【０００６】また本発明は、所定の精度をもって取り付
けて、亀裂発生の可能性、亀裂発生および進展の検知性
能を発揮することができるようにした構造材料の疲労損
傷検知センサーおよびその取付け方法を提供することを
課題とする。
けて、亀裂発生の可能性、亀裂発生および進展の検知性
能を発揮することができるようにした構造材料の疲労損
傷検知センサーおよびその取付け方法を提供することを
課題とする。
【０００７】また本発明は、温度や湿度などの外部環境
にそれほど影響されずに、構造材料に代わって安定して
亀裂を発生および進展させ、その進展速度もしくは進展
量により構造材料の疲労損傷の程度を推測可能である構
造材料の疲労損傷検知センサーおよびその取付け方法を
提供することを課題とする。
にそれほど影響されずに、構造材料に代わって安定して
亀裂を発生および進展させ、その進展速度もしくは進展
量により構造材料の疲労損傷の程度を推測可能である構
造材料の疲労損傷検知センサーおよびその取付け方法を
提供することを課題とする。
【０００８】また本発明は、構造材料に実際に亀裂が発
生しない定歪み状態で、その疲労損傷の程度を検知可能
な構造材料の疲労損傷検知センサーおよびその取付け方
法を提供することを課題とする。
生しない定歪み状態で、その疲労損傷の程度を検知可能
な構造材料の疲労損傷検知センサーおよびその取付け方
法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、疲労
損傷検知センサーの長さと検知の要求感度ないし検知精
度（亀裂進展速度）との間にある所定の関係を見いだし
たことおよびこの関係を応用すること、疲労損傷検知セ
ンサーにあらかじめ疲労予亀裂を形成しておくこと、残
留応力を平準化しておくこと、取付けにあたって平均応
力をあらかじめ与えておくことに着目したもので、第一
の発明は、外力が加わる構造材料の疲労損傷の程度を検
知するための構造材料の疲労損傷検知センサーであっ
て、上記構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有
する板状部材から構成するとともに切欠き部を形成した
検知センサー本体と、この切欠き部の尖端部に臨んで、
この検知センサー本体に設けたクラックゲージと、を有
し、上記切欠き部を挟んだ上記検知センサー本体の両端
部を上記構造材料の上記表面に固定する一対の固定部の
間における部分の長さを２Ｈとし、上記切欠き部の上記
尖端部から進展可能な亀裂の長さをａとし、外力が作用
する回数をＮとし、亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとし、上
記検知センサー本体の材料による定数をｎとしたとき
に、ｄａ／ｄＮがＨ0.5nに比例するような要求検知感度
を得るように、上記固定部の間における上記部分の長さ
２Ｈを設定し、定歪み制御状態にしてあることを特徴と
する構造材料の疲労損傷検知センサーである。
損傷検知センサーの長さと検知の要求感度ないし検知精
度（亀裂進展速度）との間にある所定の関係を見いだし
たことおよびこの関係を応用すること、疲労損傷検知セ
ンサーにあらかじめ疲労予亀裂を形成しておくこと、残
留応力を平準化しておくこと、取付けにあたって平均応
力をあらかじめ与えておくことに着目したもので、第一
の発明は、外力が加わる構造材料の疲労損傷の程度を検
知するための構造材料の疲労損傷検知センサーであっ
て、上記構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有
する板状部材から構成するとともに切欠き部を形成した
検知センサー本体と、この切欠き部の尖端部に臨んで、
この検知センサー本体に設けたクラックゲージと、を有
し、上記切欠き部を挟んだ上記検知センサー本体の両端
部を上記構造材料の上記表面に固定する一対の固定部の
間における部分の長さを２Ｈとし、上記切欠き部の上記
尖端部から進展可能な亀裂の長さをａとし、外力が作用
する回数をＮとし、亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとし、上
記検知センサー本体の材料による定数をｎとしたとき
に、ｄａ／ｄＮがＨ0.5nに比例するような要求検知感度
を得るように、上記固定部の間における上記部分の長さ
２Ｈを設定し、定歪み制御状態にしてあることを特徴と
する構造材料の疲労損傷検知センサーである。
【００１０】上記切欠き部には、上記尖端部に疲労予亀
裂を形成してあるとともに、この疲労予亀裂部分の残留
応力を除去し、平均応力を付与した状態で上記検知セン
サー本体を上記構造材料に取り付けるようにすることが
できる。
裂を形成してあるとともに、この疲労予亀裂部分の残留
応力を除去し、平均応力を付与した状態で上記検知セン
サー本体を上記構造材料に取り付けるようにすることが
できる。
【００１１】上記切欠き部および上記クラックゲージを
設けた上記検知センサー本体の部分は、その幅を一定と
してあることができる。
設けた上記検知センサー本体の部分は、その幅を一定と
してあることができる。
【００１２】第二の発明は、外力が加わる構造材料の疲
労損傷の程度を検知するための構造材料の疲労損傷検知
センサーの取付け方法であって、上記構造材料の表面に
取り付け可能な所定長さを有する板状部材から構成した
検知センサー本体に切欠き部を形成する切欠き部形成工
程と、上記切欠き部に疲労予亀裂を形成する疲労予亀裂
形成工程と、この疲労予亀裂形成工程における残留応力
を除去する残留応力除去工程と、上記検知センサー本体
に平均応力を付与した状態で該検知センサー本体を上記
構造材料に取り付けるセンサー取付け工程と、を有する
ことを特徴とする構造材料の疲労損傷検知センサーの取
付け方法である。
労損傷の程度を検知するための構造材料の疲労損傷検知
センサーの取付け方法であって、上記構造材料の表面に
取り付け可能な所定長さを有する板状部材から構成した
検知センサー本体に切欠き部を形成する切欠き部形成工
程と、上記切欠き部に疲労予亀裂を形成する疲労予亀裂
形成工程と、この疲労予亀裂形成工程における残留応力
を除去する残留応力除去工程と、上記検知センサー本体
に平均応力を付与した状態で該検知センサー本体を上記
構造材料に取り付けるセンサー取付け工程と、を有する
ことを特徴とする構造材料の疲労損傷検知センサーの取
付け方法である。
【００１３】上記センサー取付け工程において、上記検
知センサー本体を予熱した状態で、上記構造材料に取り
付けることができる。この予熱操作により、検知センサ
ー本体が冷却するときに収縮するため、検知センサー本
体と構造材料との間の温度差および熱膨張率の差によっ
て、検知センサー本体に平均応力を発生させることがで
きる。予熱による検知センサー本体と構造材料との間の
温度差としては、約１０℃以上、好ましくは３０℃程度
がよいことが判明している。
知センサー本体を予熱した状態で、上記構造材料に取り
付けることができる。この予熱操作により、検知センサ
ー本体が冷却するときに収縮するため、検知センサー本
体と構造材料との間の温度差および熱膨張率の差によっ
て、検知センサー本体に平均応力を発生させることがで
きる。予熱による検知センサー本体と構造材料との間の
温度差としては、約１０℃以上、好ましくは３０℃程度
がよいことが判明している。
【００１４】上記センサー取付け工程において、上記検
知センサー本体を上記構造材料に取り付けた状態で、線
状加熱を行うことができる。この線状加熱によっても、
予熱操作と同様の平均応力を発生させることができる。
知センサー本体を上記構造材料に取り付けた状態で、線
状加熱を行うことができる。この線状加熱によっても、
予熱操作と同様の平均応力を発生させることができる。
【００１５】上記検知センサー本体を構造材料に取り付
ける手段としては、接着、溶接、ボルト締めなど任意の
手段を採用可能であるが、作業の容易性からは接着手段
が好ましい。
ける手段としては、接着、溶接、ボルト締めなど任意の
手段を採用可能であるが、作業の容易性からは接着手段
が好ましい。
【００１６】上記検知センサー本体には、切欠き部の尖
端部に臨んで、この検知センサー本体にクラックゲージ
を取り付けるゲージ取付け工程が必要であるが、このゲ
ージ取付け工程は、検知センサー本体への切欠き部の加
工の前工程として、あるいは後工程としてこれを行って
もかまわない。
端部に臨んで、この検知センサー本体にクラックゲージ
を取り付けるゲージ取付け工程が必要であるが、このゲ
ージ取付け工程は、検知センサー本体への切欠き部の加
工の前工程として、あるいは後工程としてこれを行って
もかまわない。
【００１７】本発明による構造材料の疲労損傷検知セン
サーおよびその取付け方法においては、切欠き部をあら
かじめ形成した検知センサー本体およびクラックゲージ
を用いて、構造材料の疲労損傷を所定の感度ないし検知
精度をもって検知可能であり、かつ安定した感度をもっ
て検知可能なように疲労損傷センサーを取り付けること
ができる。とくに第一の発明による疲労損傷検知センサ
ーは、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮがＨ0.5n、たとえば検知
センサー本体がステンレススチールの場合（ｎ＝約３）
にはＨ1.5に比例することに着目し、亀裂進展速度ｄａ
／ｄＮを調節することにより要求検知感度を制御可能で
あるため、検知センサー本体の横長さ（検知センサー本
体の両端部を構造材料の表面に固定する一対の固定部の
間における部分長さ２Ｈ）を所定長さに設定することに
よって、所望の検知感度をもって取り付けることができ
る。しかも、当該疲労損傷検知センサーは、構造材料に
まだ疲労亀裂が発生しない状態の、いわゆる定歪み状態
のままで構造材料にこれを取り付けてあり、検知センサ
ー本体に亀裂が発生しこれが進展してもその進展量は一
定となり、疲労損傷検知センサーとしての好ましい特性
を得ることができる。
サーおよびその取付け方法においては、切欠き部をあら
かじめ形成した検知センサー本体およびクラックゲージ
を用いて、構造材料の疲労損傷を所定の感度ないし検知
精度をもって検知可能であり、かつ安定した感度をもっ
て検知可能なように疲労損傷センサーを取り付けること
ができる。とくに第一の発明による疲労損傷検知センサ
ーは、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮがＨ0.5n、たとえば検知
センサー本体がステンレススチールの場合（ｎ＝約３）
にはＨ1.5に比例することに着目し、亀裂進展速度ｄａ
／ｄＮを調節することにより要求検知感度を制御可能で
あるため、検知センサー本体の横長さ（検知センサー本
体の両端部を構造材料の表面に固定する一対の固定部の
間における部分長さ２Ｈ）を所定長さに設定することに
よって、所望の検知感度をもって取り付けることができ
る。しかも、当該疲労損傷検知センサーは、構造材料に
まだ疲労亀裂が発生しない状態の、いわゆる定歪み状態
のままで構造材料にこれを取り付けてあり、検知センサ
ー本体に亀裂が発生しこれが進展してもその進展量は一
定となり、疲労損傷検知センサーとしての好ましい特性
を得ることができる。
【００１８】第二の発明による疲労損傷検知センサー取
付け方法においては、検知センサー本体の切欠き部にあ
らかじめ疲労予亀裂を形成しておくこと、疲労予亀裂の
形成時の残留応力を除去すること、および検知センサー
本体の取付けにあたって平均応力をあらかじめ与えてお
くこととしたので、温度および湿度など外部環境に左右
されずに安定した亀裂の発生および進展を保障すること
が可能となり、切欠き部を形成した疲労損傷検知センサ
ーを用いて構造材料の疲労損傷の検知を実際的な施工コ
ストおよび作業性をもって現実的に実行可能とすること
ができる。
付け方法においては、検知センサー本体の切欠き部にあ
らかじめ疲労予亀裂を形成しておくこと、疲労予亀裂の
形成時の残留応力を除去すること、および検知センサー
本体の取付けにあたって平均応力をあらかじめ与えてお
くこととしたので、温度および湿度など外部環境に左右
されずに安定した亀裂の発生および進展を保障すること
が可能となり、切欠き部を形成した疲労損傷検知センサ
ーを用いて構造材料の疲労損傷の検知を実際的な施工コ
ストおよび作業性をもって現実的に実行可能とすること
ができる。
【００１９】上記平均応力を付与しておくことにより、
実際に外力が作用して発生した応力が小さい場合であっ
ても、これにより亀裂が発生および進展可能で、Ｈ0.5
に比例する応力拡大係数範囲△Ｋに対して亀裂の進展速
度が線形に変化するので、所定の精度をもって検知が可
能である。平均応力としては、３０ＭＰａ以上の引張応
力が発生した状態とすることが望ましい。またこの引張
応力を残留させることで、構造材料の圧縮応力場におい
ても検知が可能となる。かくして、橋梁その他の構造材
料に作用する外力により、亀裂が進展して所定のしきい
値となったときに、クラックゲージによりこれを電気的
に検出して、警告を発するか、あるいはさらなる詳細な
検査を行うようにすることができる。
実際に外力が作用して発生した応力が小さい場合であっ
ても、これにより亀裂が発生および進展可能で、Ｈ0.5
に比例する応力拡大係数範囲△Ｋに対して亀裂の進展速
度が線形に変化するので、所定の精度をもって検知が可
能である。平均応力としては、３０ＭＰａ以上の引張応
力が発生した状態とすることが望ましい。またこの引張
応力を残留させることで、構造材料の圧縮応力場におい
ても検知が可能となる。かくして、橋梁その他の構造材
料に作用する外力により、亀裂が進展して所定のしきい
値となったときに、クラックゲージによりこれを電気的
に検出して、警告を発するか、あるいはさらなる詳細な
検査を行うようにすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の第１の実施の形態
による構造材料の疲労損傷検知センサー１およびその取
付け方法を図１ないし図９にもとづき説明する。図１
は、疲労損傷検知センサー１の平面図および正面図であ
って、疲労損傷検知センサー１は、インジケーター板２
（検知センサー本体）と、クラックゲージ３と、インジ
ケーター板２における図中左右一対の接着部４（固定
部）と、を有する。なお図中、それぞれの部分の寸法の
一例を単位ｍｍで記載してある。
による構造材料の疲労損傷検知センサー１およびその取
付け方法を図１ないし図９にもとづき説明する。図１
は、疲労損傷検知センサー１の平面図および正面図であ
って、疲労損傷検知センサー１は、インジケーター板２
（検知センサー本体）と、クラックゲージ３と、インジ
ケーター板２における図中左右一対の接着部４（固定
部）と、を有する。なお図中、それぞれの部分の寸法の
一例を単位ｍｍで記載してある。
【００２１】インジケーター板２は、疲労損傷検知セン
サー１の本体をなし、疲労損傷検知センサー１全体を母
材Ｍ（橋梁その他の構造材料）の所定部位に貼付け、あ
るいは取り付けるためのもので、幅が一定でかつ所定長
さを有する矩形状としてその一辺にほぼ細長Ｖ字状の切
欠き部５を形成する。切欠き部５の尖端部５Ａに臨んで
クラックゲージ３を配置し、尖端部５Ａに応力集中を生
じさせ、負荷がかかったときに母材Ｍよりもインジケー
ター板２ないしそのクラックゲージ３部分に亀裂を発生
し易くしている。この切欠き部５は、インジケーター板
２の中央位置にこれを形成する必要はない。
サー１の本体をなし、疲労損傷検知センサー１全体を母
材Ｍ（橋梁その他の構造材料）の所定部位に貼付け、あ
るいは取り付けるためのもので、幅が一定でかつ所定長
さを有する矩形状としてその一辺にほぼ細長Ｖ字状の切
欠き部５を形成する。切欠き部５の尖端部５Ａに臨んで
クラックゲージ３を配置し、尖端部５Ａに応力集中を生
じさせ、負荷がかかったときに母材Ｍよりもインジケー
ター板２ないしそのクラックゲージ３部分に亀裂を発生
し易くしている。この切欠き部５は、インジケーター板
２の中央位置にこれを形成する必要はない。
【００２２】クラックゲージ３は、尖端部５Ａから発生
する亀裂の進行方向に対して直角に対向してこれを配置
することにより、インジケーター板２の亀裂長さを検出
し易くすることが可能なものが望ましく、歪ゲージ６あ
るいは電気抵抗線を並列に配置したものを採用する。な
お図２および図３にもとづき後述するように、尖端部５
Ａの先には疲労予亀裂７をあらかじめ形成してある。
する亀裂の進行方向に対して直角に対向してこれを配置
することにより、インジケーター板２の亀裂長さを検出
し易くすることが可能なものが望ましく、歪ゲージ６あ
るいは電気抵抗線を並列に配置したものを採用する。な
お図２および図３にもとづき後述するように、尖端部５
Ａの先には疲労予亀裂７をあらかじめ形成してある。
【００２３】左右一対の接着部４は、インジケーター板
２の左右部分に位置し、疲労損傷検知センサー１を所定
面積にわたって母材Ｍに固定して取り付けるためのもの
で、この接着部４において疲労損傷検知センサー１と母
材Ｍとを一体とし、その間の母材Ｍから独立した部分
（インジケーター板２の中央検知部分２Ａ）の疲労損傷
検知センサー１の長さを２Ｈとする。
２の左右部分に位置し、疲労損傷検知センサー１を所定
面積にわたって母材Ｍに固定して取り付けるためのもの
で、この接着部４において疲労損傷検知センサー１と母
材Ｍとを一体とし、その間の母材Ｍから独立した部分
（インジケーター板２の中央検知部分２Ａ）の疲労損傷
検知センサー１の長さを２Ｈとする。
【００２４】インジケーター板２の材料およびこれを母
材Ｍに貼付する接着部４の接着剤などは、任意のものを
採用可能であるが、耐久性ないし耐候性を有するととも
に、母材Ｍに作用する応力との相関性およびクラックゲ
ージ３に作用する応力との相関性をより安定して把握す
ることができるものが望ましく、一般的には接着剤とし
ては熱硬化性のものを採用し、またインジケーター板２
をできるだけ薄く形成する。たとえばインジケーター板
２は、板厚１ｍｍ以下、幅１０〜１００ｍｍとする。
材Ｍに貼付する接着部４の接着剤などは、任意のものを
採用可能であるが、耐久性ないし耐候性を有するととも
に、母材Ｍに作用する応力との相関性およびクラックゲ
ージ３に作用する応力との相関性をより安定して把握す
ることができるものが望ましく、一般的には接着剤とし
ては熱硬化性のものを採用し、またインジケーター板２
をできるだけ薄く形成する。たとえばインジケーター板
２は、板厚１ｍｍ以下、幅１０〜１００ｍｍとする。
【００２５】インジケーター板２の長さは、疲労損傷検
知センサー１に要求される感度によってこれを決定す
る。図１に示すように、切欠き部５の尖端部５Ａから進
展可能な亀裂Ｃの長さをａとし、外力が作用する回数を
Ｎとし、亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとしたときに、ｄａ
／ｄＮはＨ0.5nに比例することになる。ただし、ｎは、
インジケーター板２の材料による定数である。したがっ
て、所定の検知感度を得るように、接着部４の間の長さ
２Ｈを設定してある。
知センサー１に要求される感度によってこれを決定す
る。図１に示すように、切欠き部５の尖端部５Ａから進
展可能な亀裂Ｃの長さをａとし、外力が作用する回数を
Ｎとし、亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとしたときに、ｄａ
／ｄＮはＨ0.5nに比例することになる。ただし、ｎは、
インジケーター板２の材料による定数である。したがっ
て、所定の検知感度を得るように、接着部４の間の長さ
２Ｈを設定してある。
【００２６】すなわち、疲労損傷検知センサー１の両端
部（接着部４）を固定して、この両端部に一定の歪みε
を与えると、縦弾性係数をＥとすると、亀裂Ｃの先端の
応力拡大係数Ｋは、 Ｋ＝Ｅ・ε・Ｈ0.5 となる。歪み変動範囲が△εの母材Ｍに疲労損傷検知セ
ンサー１を貼ると、応力拡大係数範囲△Ｋは、 △Ｋ＝Ｅ・△ε・Ｈ0.5 となる。亀裂進展速度ｄａ／ｄＮは、△Ｋの約ｎ乗に比
例するから、Ｈ0.5nに比例することになる。ただし、ｎ
は、上記したようにインジケーター板２の材料による定
数であって、たとえばインジケーター板２をステンレス
スチールから構成した場合には、ｎは約２．７〜３であ
り、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮは約Ｈ1.5に比例する。ま
た、ｎは、ゴム材の場合には、約０．５であり、セラミ
ック材の場合には、約６〜７である。
部（接着部４）を固定して、この両端部に一定の歪みε
を与えると、縦弾性係数をＥとすると、亀裂Ｃの先端の
応力拡大係数Ｋは、 Ｋ＝Ｅ・ε・Ｈ0.5 となる。歪み変動範囲が△εの母材Ｍに疲労損傷検知セ
ンサー１を貼ると、応力拡大係数範囲△Ｋは、 △Ｋ＝Ｅ・△ε・Ｈ0.5 となる。亀裂進展速度ｄａ／ｄＮは、△Ｋの約ｎ乗に比
例するから、Ｈ0.5nに比例することになる。ただし、ｎ
は、上記したようにインジケーター板２の材料による定
数であって、たとえばインジケーター板２をステンレス
スチールから構成した場合には、ｎは約２．７〜３であ
り、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮは約Ｈ1.5に比例する。ま
た、ｎは、ゴム材の場合には、約０．５であり、セラミ
ック材の場合には、約６〜７である。
【００２７】図２は、疲労損傷検知センサー１の取付け
方法の手順を示すフローチャート図であって、まず、切
欠き部５を機械加工により加工する（ステップＳ１）。
方法の手順を示すフローチャート図であって、まず、切
欠き部５を機械加工により加工する（ステップＳ１）。
【００２８】この機械加工による切欠き部５のままで
は、実構造材料である母材Ｍに発生する程度の低応力で
は疲労亀裂が発生しないか、あるいは発生までに長時間
を要する。そこで、ステップＳ２において疲労予亀裂７
（図３の拡大図を参照）を形成する。図４は、この疲労
予亀裂７を形成するための疲労予亀裂発生装置８の概略
説明図であって、疲労予亀裂発生装置８は、フレーム９
と、一対の疲労損傷検知センサーつかみ部１０と、疲労
予亀裂センサー１１と、を有し、疲労損傷検知センサー
つかみ部１０を所定周期で振動させることにより、疲労
損傷検知センサー１の切欠き部５に疲労予亀裂７を発生
させる。
は、実構造材料である母材Ｍに発生する程度の低応力で
は疲労亀裂が発生しないか、あるいは発生までに長時間
を要する。そこで、ステップＳ２において疲労予亀裂７
（図３の拡大図を参照）を形成する。図４は、この疲労
予亀裂７を形成するための疲労予亀裂発生装置８の概略
説明図であって、疲労予亀裂発生装置８は、フレーム９
と、一対の疲労損傷検知センサーつかみ部１０と、疲労
予亀裂センサー１１と、を有し、疲労損傷検知センサー
つかみ部１０を所定周期で振動させることにより、疲労
損傷検知センサー１の切欠き部５に疲労予亀裂７を発生
させる。
【００２９】上述の疲労予亀裂７を発生させる場合の応
力は、通常構造材料に発生する応力よりもこれを高くす
るため、このままでは疲労予亀裂７の先端に発生してい
る残留応力のために亀裂Ｃが安定して進展しない可能性
がある。そこで、ステップＳ３（図２）において、疲労
予亀裂７を形成した疲労損傷検知センサー１の焼き鈍し
を行うことにより、残留応力の除去を行う。図５は、こ
の焼き鈍しの操作を概説する概略説明図であって、、疲
労損傷検知センサー１を加熱炉１２に収容し、所定時間
および温度で加熱後、そのまま加熱炉１２内に疲労損傷
検知センサー１を放置し、炉冷を行って、焼き鈍しを行
うことにより、疲労予亀裂７の形成により発生していた
残留応力を除去する。
力は、通常構造材料に発生する応力よりもこれを高くす
るため、このままでは疲労予亀裂７の先端に発生してい
る残留応力のために亀裂Ｃが安定して進展しない可能性
がある。そこで、ステップＳ３（図２）において、疲労
予亀裂７を形成した疲労損傷検知センサー１の焼き鈍し
を行うことにより、残留応力の除去を行う。図５は、こ
の焼き鈍しの操作を概説する概略説明図であって、、疲
労損傷検知センサー１を加熱炉１２に収容し、所定時間
および温度で加熱後、そのまま加熱炉１２内に疲労損傷
検知センサー１を放置し、炉冷を行って、焼き鈍しを行
うことにより、疲労予亀裂７の形成により発生していた
残留応力を除去する。
【００３０】図２に戻って、ステップＳ４において、平
均応力を付与した状態で疲労損傷検知センサー１を母材
Ｍに取り付ける。すなわち、通常の母材Ｍに発生する繰
り返し応力は低いため、疲労損傷検知センサー１には疲
労亀裂Ｃが安定して進展しない場合がある。疲労損傷検
知センサー１に高い平均応力をあらかじめ付与しておく
と、低応力でも疲労亀裂Ｃが安定して進展することを確
認した。この平均応力としては、少なくとも３０ＭＰａ
が必要である。この平均応力を付与するためには、疲労
損傷検知センサー１を母材Ｍに取り付ける前に予熱を行
った上で、接着するか、溶接するか、あるいはボルト締
めなどその他の機械的固定手段を用いるかなどすること
ができる。または、接着、溶接、あるいはボルト締めな
どにより疲労損傷検知センサー１を母材Ｍに取り付けた
のちに、インジケーター板２の部分に線状加熱を行うこ
とにより、その冷却時に疲労損傷検知センサー１のイン
ジケーター板２を収縮させるようにしてもよい。
均応力を付与した状態で疲労損傷検知センサー１を母材
Ｍに取り付ける。すなわち、通常の母材Ｍに発生する繰
り返し応力は低いため、疲労損傷検知センサー１には疲
労亀裂Ｃが安定して進展しない場合がある。疲労損傷検
知センサー１に高い平均応力をあらかじめ付与しておく
と、低応力でも疲労亀裂Ｃが安定して進展することを確
認した。この平均応力としては、少なくとも３０ＭＰａ
が必要である。この平均応力を付与するためには、疲労
損傷検知センサー１を母材Ｍに取り付ける前に予熱を行
った上で、接着するか、溶接するか、あるいはボルト締
めなどその他の機械的固定手段を用いるかなどすること
ができる。または、接着、溶接、あるいはボルト締めな
どにより疲労損傷検知センサー１を母材Ｍに取り付けた
のちに、インジケーター板２の部分に線状加熱を行うこ
とにより、その冷却時に疲労損傷検知センサー１のイン
ジケーター板２を収縮させるようにしてもよい。
【００３１】図６は、この線状加熱の操作を示す概略説
明図であり、たとえば固定部１３における溶接により疲
労損傷検知センサー１を母材Ｍに固定したのちに、疲労
損傷検知センサー１のインジケーター板２の中央検知部
分２Ａの所定部位を幅方向にわたって加熱（線状加熱部
１４）し、冷却時の収縮によりインジケーター板２に平
均応力をあらかじめ発生させる。
明図であり、たとえば固定部１３における溶接により疲
労損傷検知センサー１を母材Ｍに固定したのちに、疲労
損傷検知センサー１のインジケーター板２の中央検知部
分２Ａの所定部位を幅方向にわたって加熱（線状加熱部
１４）し、冷却時の収縮によりインジケーター板２に平
均応力をあらかじめ発生させる。
【００３２】また図７は、ボルト締め操作を示す概略説
明図であって、インジケーター板２の左右一対のボルト
締め領域１５（固定部）においてボルト１６を挿通し疲
労損傷検知センサー１を母材Ｍに固定する。ただし、一
方に長孔１７を形成し、ボルト１６との相対的な位置に
より、平均応力の程度を調節可能としてある。
明図であって、インジケーター板２の左右一対のボルト
締め領域１５（固定部）においてボルト１６を挿通し疲
労損傷検知センサー１を母材Ｍに固定する。ただし、一
方に長孔１７を形成し、ボルト１６との相対的な位置に
より、平均応力の程度を調節可能としてある。
【００３３】図８は、インジケーター板２をステンレス
スチール材から構成したときの、この平均応力を付与し
た状態および付与しないで取り付けた場合の応力拡大係
数範囲△Ｋと亀裂進展速度ｄａ／ｄＮとの関係を示すグ
ラフで、平均応力を付与した場合には、直線的な特性を
得ることができ、小さな応力であっても亀裂Ｃの発生お
よび進展が可能で、逆に平均応力を付与しない場合に
は、小さな応力では亀裂Ｃが発生しないことがわかる。
かくして、インジケーター板２における中央検知部分２
Ａの長さＨを任意に設定するすることにより、所定の検
知精度ないし感度（応力拡大係数範囲△Ｋ、亀裂進展速
度ｄａ／ｄＮ）を得ることができることがわかる。
スチール材から構成したときの、この平均応力を付与し
た状態および付与しないで取り付けた場合の応力拡大係
数範囲△Ｋと亀裂進展速度ｄａ／ｄＮとの関係を示すグ
ラフで、平均応力を付与した場合には、直線的な特性を
得ることができ、小さな応力であっても亀裂Ｃの発生お
よび進展が可能で、逆に平均応力を付与しない場合に
は、小さな応力では亀裂Ｃが発生しないことがわかる。
かくして、インジケーター板２における中央検知部分２
Ａの長さＨを任意に設定するすることにより、所定の検
知精度ないし感度（応力拡大係数範囲△Ｋ、亀裂進展速
度ｄａ／ｄＮ）を得ることができることがわかる。
【００３４】図９は、疲労損傷検知センサー１の予熱操
作および温度の時間変化を示すグラフであって、疲労損
傷検知センサー１の各部分がどのような温度上昇程度を
もって加熱されるかを示している。予熱方法としては、
グラフ中の図に示すように、母材ＭとしてたとえばＨ型
鋼を採用し、その上フランジ１８の中央部分に疲労損傷
検知センサー１を接着し、左右にマグネット１９を配置
して接着部４を上フランジ１８に所定圧力で押圧すると
ともに、中央に予熱用ヒーター２０を配置してインジケ
ーター板２の中央部を加熱する。グラフに示すように、
所定時間経過後には、疲労損傷検知センサー１の中央部
と母材Ｍ（上フランジ１８の中央部）との温度差がほぼ
一定（約３０℃前後）になることがわかる。この一定の
温度差をもって疲労損傷検知センサー１を母材Ｍに固定
することにより、外部環境の温度差（たとえば−２０℃
から＋５０℃まで）があっても疲労損傷検知センサー１
が安定して亀裂Ｃを発生、進展、かつ検知することによ
り母材Ｍにおける疲労損傷の程度を検知可能である。
作および温度の時間変化を示すグラフであって、疲労損
傷検知センサー１の各部分がどのような温度上昇程度を
もって加熱されるかを示している。予熱方法としては、
グラフ中の図に示すように、母材ＭとしてたとえばＨ型
鋼を採用し、その上フランジ１８の中央部分に疲労損傷
検知センサー１を接着し、左右にマグネット１９を配置
して接着部４を上フランジ１８に所定圧力で押圧すると
ともに、中央に予熱用ヒーター２０を配置してインジケ
ーター板２の中央部を加熱する。グラフに示すように、
所定時間経過後には、疲労損傷検知センサー１の中央部
と母材Ｍ（上フランジ１８の中央部）との温度差がほぼ
一定（約３０℃前後）になることがわかる。この一定の
温度差をもって疲労損傷検知センサー１を母材Ｍに固定
することにより、外部環境の温度差（たとえば−２０℃
から＋５０℃まで）があっても疲労損傷検知センサー１
が安定して亀裂Ｃを発生、進展、かつ検知することによ
り母材Ｍにおける疲労損傷の程度を検知可能である。
【００３５】本発明においては、疲労損傷検知センサー
の検知センサー本体全体の幅を一定とする必要はなく、
少なくとも切欠き部およびクラックゲージを設けた部分
の幅が一定であればよい。たとえば図１０は、本発明の
第２の実施の形態による疲労損傷検知センサー３０の平
面図、図１１は、同、要部の拡大平面図であって、この
疲労損傷検知センサー３０は、インジケーター板３１
（検知センサー本体）と、上下一対の前記クラックゲー
ジ３（図１）と、インジケーター板３１における図中左
右一対の接着部３２（固定部）と、を有する。
の検知センサー本体全体の幅を一定とする必要はなく、
少なくとも切欠き部およびクラックゲージを設けた部分
の幅が一定であればよい。たとえば図１０は、本発明の
第２の実施の形態による疲労損傷検知センサー３０の平
面図、図１１は、同、要部の拡大平面図であって、この
疲労損傷検知センサー３０は、インジケーター板３１
（検知センサー本体）と、上下一対の前記クラックゲー
ジ３（図１）と、インジケーター板３１における図中左
右一対の接着部３２（固定部）と、を有する。
【００３６】インジケーター板３１は、その左右端部に
おける接着部３２の幅に対して、その間の母材Ｍから独
立した部分（長さ２Ｈ）の幅をより細く形成してある。
具体的には、幅が一定の中央検知部分３１Ａと、中央検
知部分３１Ａと左右の接着部３２との間の曲線状接続部
３１Ｂと、を形成し、中央検知部分３１Ａに上下一対の
クラックゲージ３を設けてある。
おける接着部３２の幅に対して、その間の母材Ｍから独
立した部分（長さ２Ｈ）の幅をより細く形成してある。
具体的には、幅が一定の中央検知部分３１Ａと、中央検
知部分３１Ａと左右の接着部３２との間の曲線状接続部
３１Ｂと、を形成し、中央検知部分３１Ａに上下一対の
クラックゲージ３を設けてある。
【００３７】ただし、中央検知部分３１Ａの幅方向中央
部に前記切欠き部５に相当するほぼ楕円形状の切欠き部
３３を形成するとともに、切欠き部３３の図中上下両端
の尖端部３３Ａから上下のクラックゲージ３に向かっ
て、前記疲労予亀裂７（図１、図３）に相当する疲労予
亀裂３４をそれぞれ形成してある。すなわち、切欠き部
３３を中心として、一対の疲労予亀裂３４およびクラッ
クゲージ３を対称に配置する構成としてある。
部に前記切欠き部５に相当するほぼ楕円形状の切欠き部
３３を形成するとともに、切欠き部３３の図中上下両端
の尖端部３３Ａから上下のクラックゲージ３に向かっ
て、前記疲労予亀裂７（図１、図３）に相当する疲労予
亀裂３４をそれぞれ形成してある。すなわち、切欠き部
３３を中心として、一対の疲労予亀裂３４およびクラッ
クゲージ３を対称に配置する構成としてある。
【００３８】なお、これら切欠き部３３および疲労予亀
裂３４などの形成、および疲労損傷検知センサー３０の
取付けあたっては、図２にもとづいて説明した工程と同
様の工程を採用することができる。
裂３４などの形成、および疲労損傷検知センサー３０の
取付けあたっては、図２にもとづいて説明した工程と同
様の工程を採用することができる。
【００３９】こうした構成の疲労損傷検知センサー３０
においても、既述の疲労損傷検知センサー１（図１）と
同様に、亀裂Ｃの検知を行うことができるとともに、安
定した性能を発揮するように母材Ｍにこれを取り付ける
ことができる。また、上下一対の疲労予亀裂３４および
クラックゲージ３を設けることにより、それぞれの部分
における検知量を平均することができ、さらに信頼性の
ある検知を行うことが可能となる。
においても、既述の疲労損傷検知センサー１（図１）と
同様に、亀裂Ｃの検知を行うことができるとともに、安
定した性能を発揮するように母材Ｍにこれを取り付ける
ことができる。また、上下一対の疲労予亀裂３４および
クラックゲージ３を設けることにより、それぞれの部分
における検知量を平均することができ、さらに信頼性の
ある検知を行うことが可能となる。
【００４０】なお本発明においては、図１に示した第１
の実施の形態におけるインジケーター板２（検知センサ
ー本体）の外側に連通する切欠き部５を上下一対に形成
し、それぞれの切欠き部５を内方の一対のクラックゲー
ジ３にそれぞれ対向するように配置することができる。
さらに、図１０に示した第２の実施の形態における内方
側の切欠き部３３から単一の疲労予亀裂３４を形成し、
この疲労予亀裂３４に単一のクラックゲージ３を対向さ
せるようにすることもできる。
の実施の形態におけるインジケーター板２（検知センサ
ー本体）の外側に連通する切欠き部５を上下一対に形成
し、それぞれの切欠き部５を内方の一対のクラックゲー
ジ３にそれぞれ対向するように配置することができる。
さらに、図１０に示した第２の実施の形態における内方
側の切欠き部３３から単一の疲労予亀裂３４を形成し、
この疲労予亀裂３４に単一のクラックゲージ３を対向さ
せるようにすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、検知セン
サー本体における固定部間の長さを設定することにより
疲労進展速度を調節して任意の検知感度を得ることがで
きるとともに、図２に示した疲労予亀裂の形成、残留応
力の除去、および平均応力を付与した状態での取付けな
どの諸工程を行うことにより、疲労損傷検知センサーを
所定の検知精度をもって、かつ所定の安定性ないし信頼
性をもって母材（橋梁などの構造材料）に取り付けるこ
とが可能となる。
サー本体における固定部間の長さを設定することにより
疲労進展速度を調節して任意の検知感度を得ることがで
きるとともに、図２に示した疲労予亀裂の形成、残留応
力の除去、および平均応力を付与した状態での取付けな
どの諸工程を行うことにより、疲労損傷検知センサーを
所定の検知精度をもって、かつ所定の安定性ないし信頼
性をもって母材（橋梁などの構造材料）に取り付けるこ
とが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による構造材料の疲
労損傷検知センサー１の平面図および正面図である。
労損傷検知センサー１の平面図および正面図である。
【図２】同、疲労損傷検知センサー１の取付け方法の手
順を示すフローチャート図である。
順を示すフローチャート図である。
【図３】同、疲労予亀裂７部分を示す拡大図である。
【図４】同、疲労予亀裂７を形成するための疲労予亀裂
発生装置８の概略説明図である。
発生装置８の概略説明図である。
【図５】同、焼き鈍しの操作を概説する概略説明図であ
る。
る。
【図６】同、線状加熱の操作を示す概略説明図である。
【図７】同、ボルト締め操作を示す概略説明図である。
【図８】同、インジケーター板２をステンレススチール
材から構成したときの、この平均応力を付与した状態お
よび付与しないで取り付けた場合の応力拡大係数範囲△
Ｋと亀裂進展速度ｄａ／ｄＮとの関係を示すグラフであ
る。
材から構成したときの、この平均応力を付与した状態お
よび付与しないで取り付けた場合の応力拡大係数範囲△
Ｋと亀裂進展速度ｄａ／ｄＮとの関係を示すグラフであ
る。
【図９】同、疲労損傷検知センサー１の予熱操作および
温度の時間変化を示すグラフである。
温度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による疲労損傷検
知センサー３０の平面図である。
知センサー３０の平面図である。
【図１１】同、要部の拡大平面図である。
１ 構造材料（母材）の疲労損傷検知センサー（第１の
実施の形態、図１） ２ インジケーター板（検知センサー本体） ２Ａ インジケーター板２の中央検知部分 ３ クラックゲージ ４ 左右一対の接着部（固定部） ５ 切欠き部 ５Ａ 切欠き部５の尖端部 ６ 歪みゲージ ７ 疲労予亀裂 ８ 疲労予亀裂発生装置（図４） ９ フレーム １０ 一対の疲労損傷検知センサーつかみ部 １１ 疲労予亀裂センサー １２ 加熱炉（図５） １３ 固定部（溶接、図６） １４ 線状加熱部 １５ ボルト締め領域（図７） １６ ボルト １７ 長孔 １８ Ｈ型鋼の上フランジ（図９） １９ マグネット ２０ 予熱用ヒーター ３０ 疲労損傷検知センサー（第２の実施の形態、図１
０） ３１ インジケーター板（検知センサー本体） ３１Ａ インジケーター板３１の幅が一定の中央検知部
分 ３１Ｂ インジケーター板３１の曲線状接続部 ３２ 左右一対の接着部（固定部） ３３ 切欠き部 ３３Ａ 切欠き部３３の尖端部 ３４ 疲労予亀裂 Ｍ 母材（橋梁などの構造材料） Ｃ 亀裂（疲労亀裂） ａ 切欠き部５の尖端部５Ａから進展可能な亀裂Ｃの
長さ Ｈ 左右一対の接着部４の間の母材Ｍから独立した部
分（インジケーター板２の中央検知部分２Ａ（図１）、
インジケーター板３１の中央検知部分３１Ａおよび曲線
状接続部３１Ｂ（図１０））の疲労損傷検知センサー１
の長さの１／２の長さ
実施の形態、図１） ２ インジケーター板（検知センサー本体） ２Ａ インジケーター板２の中央検知部分 ３ クラックゲージ ４ 左右一対の接着部（固定部） ５ 切欠き部 ５Ａ 切欠き部５の尖端部 ６ 歪みゲージ ７ 疲労予亀裂 ８ 疲労予亀裂発生装置（図４） ９ フレーム １０ 一対の疲労損傷検知センサーつかみ部 １１ 疲労予亀裂センサー １２ 加熱炉（図５） １３ 固定部（溶接、図６） １４ 線状加熱部 １５ ボルト締め領域（図７） １６ ボルト １７ 長孔 １８ Ｈ型鋼の上フランジ（図９） １９ マグネット ２０ 予熱用ヒーター ３０ 疲労損傷検知センサー（第２の実施の形態、図１
０） ３１ インジケーター板（検知センサー本体） ３１Ａ インジケーター板３１の幅が一定の中央検知部
分 ３１Ｂ インジケーター板３１の曲線状接続部 ３２ 左右一対の接着部（固定部） ３３ 切欠き部 ３３Ａ 切欠き部３３の尖端部 ３４ 疲労予亀裂 Ｍ 母材（橋梁などの構造材料） Ｃ 亀裂（疲労亀裂） ａ 切欠き部５の尖端部５Ａから進展可能な亀裂Ｃの
長さ Ｈ 左右一対の接着部４の間の母材Ｍから独立した部
分（インジケーター板２の中央検知部分２Ａ（図１）、
インジケーター板３１の中央検知部分３１Ａおよび曲線
状接続部３１Ｂ（図１０））の疲労損傷検知センサー１
の長さの１／２の長さ
Claims (6)
- 【請求項１】 外力が加わる構造材料の疲労損傷の程
度を検知するための構造材料の疲労損傷検知センサーで
あって、 前記構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有する
板状部材から構成するとともに切欠き部を形成した検知
センサー本体と、 この切欠き部の尖端部に臨んで、この検知センサー本体
に設けたクラックゲージと、 を有し、 前記切欠き部を挟んだ前記検知センサー本体の両端部を
前記構造材料の前記表面に固定する一対の固定部の間に
おける部分の長さを２Ｈとし、前記切欠き部の前記尖端
部から進展可能な亀裂の長さをａとし、外力が作用する
回数をＮとし、亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとし、前記検
知センサー本体の材料による定数をｎとしたときに、 ｄａ／ｄＮがＨ0.5nに比例するような要求検知感度を得
るように、前記固定部の間における前記部分の長さ２Ｈ
を設定し、定歪み制御状態にしてあることを特徴とする
構造材料の疲労損傷検知センサー。 - 【請求項２】 前記切欠き部には、前記尖端部に疲労
予亀裂を形成してあるとともに、この疲労予亀裂部分の
残留応力を除去し、 平均応力を付与した状態で前記検知センサー本体を前記
構造材料に取り付けるようにすることを特徴とする請求
項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。 - 【請求項３】 前記切欠き部および前記クラックゲー
ジを設けた前記検知センサー本体の部分は、その幅を一
定としてあることを特徴とする請求項１記載の構造材料
の疲労損傷検知センサー。 - 【請求項４】 外力が加わる構造材料の疲労損傷の程
度を検知するための構造材料の疲労損傷検知センサーの
取付け方法であって、 前記構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有する
板状部材から構成した検知センサー本体に切欠き部を形
成する切欠き部形成工程と、 前記切欠き部に疲労予亀裂を形成する疲労予亀裂形成工
程と、 この疲労予亀裂形成工程における残留応力を除去する残
留応力除去工程と、 前記検知センサー本体に平均応力を付与した状態で該検
知センサー本体を前記構造材料に取り付けるセンサー取
付け工程と、 を有することを特徴とする構造材料の疲労損傷検知セン
サーの取付け方法。 - 【請求項５】 前記センサー取付け工程において、前
記検知センサー本体を予熱した状態で、前記構造材料に
取り付けることを特徴とする請求項４記載の構造材料の
疲労損傷検知センサーの取付け方法。 - 【請求項６】 前記センサー取付け工程において、前
記検知センサー本体を前記構造材料に取り付けた状態
で、線状加熱を行うことを特徴とする請求項４記載の構
造材料の疲労損傷検知センサーの取付け方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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