JP3018936B2 - Method and apparatus for evaluating anisotropy of fiber composite material - Google Patents

Method and apparatus for evaluating anisotropy of fiber composite material

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JP3018936B2
JP3018936B2 JP7005844A JP584495A JP3018936B2 JP 3018936 B2 JP3018936 B2 JP 3018936B2 JP 7005844 A JP7005844 A JP 7005844A JP 584495 A JP584495 A JP 584495A JP 3018936 B2 JP3018936 B2 JP 3018936B2
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を照射して素材
の異方性を評価するための方法及び装置、詳細には、異
方性主軸と他の主軸方向へ横波を伝播させ、それらの伝
播速度差より評価するようにした素材の異方性評価方法
及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating the anisotropy of a material by irradiating ultrasonic waves, and more particularly, to propagate a transverse wave in the direction of the anisotropic principal axis and the other principal axes. The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating anisotropy of a material, which are evaluated from a difference in propagation speed.

【0002】[0002]

【従来技術】一般に、繊維複合材料、結晶材料、圧延金
属材料又は引っ張りを加えたゴム等の素材では、これら
の繊維若しくは結晶(分子)の配向、圧延若しくは引っ
張りによって生じる物理的性質の異方性が、使用された
際の機能の良否や構造の強度を左右するため、この種の
素材の異方性を評価することが重要となる。
2. Description of the Related Art In general, in the case of materials such as fiber composite materials, crystal materials, rolled metal materials, and stretched rubber, the orientation of these fibers or crystals (molecules) and the anisotropy of physical properties caused by rolling or stretching. However, it is important to evaluate the anisotropy of this type of material because it affects the quality of the function and the strength of the structure when used.

【0003】ところで、文献「材料」(J.Soc.M
at.Sci.Japan),Vol.43,No48
4,pp1−11,Jan.1994)には、固体中を
伝播する超音波が弾性波となるため、その伝播速度が繊
維複合材、結晶材料等の異方性を有する素材の弾性定数
や密度によって変化することを利用して、繊維含有率や
配向した繊維又は結晶粒の分布状態を評価する方法が成
果を上げていることが説明されている。
[0003] By the way, the literature "Material" (J. Soc. M.)
at. Sci. Japan), Vol. 43, No48
4, pp1-11, Jan. In 1994), an ultrasonic wave propagating in a solid is converted into an elastic wave, and the propagation speed changes according to the elastic constant and density of anisotropic materials such as a fiber composite material and a crystal material. It has been described that methods for evaluating fiber content and distribution of oriented fibers or crystal grains have been successful.

【0004】上記文献に基づく異方性の評価方法は、例
えば図7に示すような一軸方向に繊維方向が揃えられた
繊維複合材において、例えば図8又は図9に示すよう
に、超音波の例えば縦波を試料の繊維方向(主軸X1
方向)又は繊維方向と直交する方向(主軸X3 の方向)
に伝播させ、その反射波が帰還するまでの時間(透過波
の通過時間でもよい)と伝播距離(伝播方向厚)とから
算出される一方向の伝播速度だけで評価する考えであ
る。
[0004] The method of evaluating anisotropy based on the above-mentioned literature is based on, for example, as shown in FIG. 7 or FIG. for example a longitudinal wave of the sample fiber direction direction perpendicular to the (the principal axis X 1) or fiber direction (the direction of the main axis X 3)
In this case, the evaluation is made only by the propagation velocity in one direction calculated from the time until the reflected wave returns (the passing time of the transmitted wave may be used) and the propagation distance (thickness in the propagation direction).

【0005】この考えによる評価方法では、単に繊維や
結晶粒の分布状態(繊維や結晶粒がどれだけの割合で密
か)を評価できるだけである。従って、一軸方向性の繊
維複合材のような素材における繊維の配向方向の分布、
すなわち後述する異方性主軸X1 を含む平面上での繊維
の配向角の分布状態、換言すれば異方性をとらえた評価
を行うことはできない。
The evaluation method based on this idea can only evaluate the distribution state of fibers and crystal grains (how dense the fibers and crystal grains are). Therefore, the distribution of the orientation direction of the fibers in a material such as a uniaxial fiber composite,
That distribution of orientation angles of the fibers on a plane including the anisotropic spindle X 1 that will be described later, can not be evaluated that capture the anisotropy in other words.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、一般には、例
えば図7に示すような繊維複合材の異方性を評価する場
合は、図10に示すように、異方性主軸X1 にほぼ平行
な試料表面Saを研磨し、顕微鏡でその試料表面Saを
観察して、目標とした繊維方向(異方性主軸X1の方
向)と繊維の実際の方向Aとのなす配向角θを繊維毎に
調べる方法が採られている。
[SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in general, when evaluating the anisotropy of the fiber composite as shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. 10, substantially parallel to the anisotropy main axis X 1 such a sample surface Sa and polished, to observe the sample surface Sa microscopically targeted fibers direction (anisotropy direction of the main axis X 1) and actual for each fiber orientation angle θ formed by the direction a of the fiber The method of checking is adopted.

【0007】すなわち、配向角θを所定本数の繊維につ
いて観測し、図11に示すように、配向角θをヒストグ
ラム化する。そして、この検出ヒストグラムを正常なも
のの基準ヒストグラムと対照し、その繊維複合材におけ
る配向角分布状態を評価するのである。この場合、ヒス
トグラム同士を比較して人為的に判断してもよいが、個
人差をなくすため、基準ヒストグラムと検出ヒストグラ
ムとをパソコン等の計算機で判定している。
That is, the orientation angle θ is observed for a predetermined number of fibers, and the orientation angle θ is formed into a histogram as shown in FIG. Then, the detected histogram is compared with a normal reference histogram, and the orientation angle distribution state in the fiber composite material is evaluated. In this case, the histograms may be compared artificially to determine, but in order to eliminate individual differences, the reference histogram and the detected histogram are determined by a computer such as a personal computer.

【0008】しかし、この顕微鏡観察による方法でも、
繊維複合材の比較的表面の配向角分布、つまり、繊維の
試料表面への写像情報だけを観察するものであり、試料
全体の配向角の分布特性を把握することはできない。す
なわち、繊維複合材のような異方性を有する素材の場
合、異方性主軸X1 以外の他の主軸X2 ,X3 方向へも
繊維は配向しており、このように三次元的に配向する繊
維の異方性主軸に平行な各平面を総合した配向角の分布
状態を把握することには困難がある。
[0008] However, even with this method based on microscopic observation,
This is for observing only the orientation angle distribution of the surface of the fiber composite material, that is, only the mapping information of the fibers onto the sample surface, and cannot grasp the distribution characteristics of the orientation angle of the entire sample. That is, in the case of a material having anisotropy such as a fiber composite material, the fibers are oriented also in the directions of the main axes X 2 and X 3 other than the anisotropic main axis X 1. It is difficult to grasp the distribution state of the orientation angle obtained by integrating the planes parallel to the anisotropic principal axis of the oriented fiber.

【0009】また、上記顕微鏡観察による方法は、試料
表面を研磨する破壊検査であり、実用性に乏しいという
欠点がある。本発明は、上記課題を解決し、異方性を有
する素材における全体の異方性を簡単に非破壊で評価す
る技術を提供することを目的とする。
Further, the above-mentioned method based on microscopic observation is a destructive inspection for polishing a sample surface, and has a drawback that it is not practical. An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a technique for simply and non-destructively evaluating the overall anisotropy of a material having anisotropy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の完成以前におい
て、超音波の縦波により異方性を有する素材における試
料全体の異方性を評価することを検討した。しかし、超
音波の縦波は、繊維や結晶粒の分布状態によって変化し
ても、繊維や結晶粒の配向角の分布状態によって変化す
ることはないことが分かった。
Prior to the completion of the present invention, it was studied to evaluate the anisotropy of the entire sample in a material having anisotropy due to a longitudinal wave of ultrasonic waves. However, it was found that the longitudinal wave of the ultrasonic wave did not change depending on the distribution state of the orientation angle of the fiber or the crystal grain even if it changed depending on the distribution state of the fiber or the crystal grain.

【0011】一方、異方性を有する素材では、異方性の
方向に極めて高いヤング率を呈し、目標とした異方性の
方向とずれた繊維又は結晶粒の割合が多いほど、ヤング
率が小さくなる。このような異方性の方向配分と関係す
るヤング率は、超音波の横波成分の伝播速度とも密接に
関係することが分かっている。そこで、本発明は、超音
波の横波に着目し、以下のような構成を創案した。
On the other hand, a material having anisotropy exhibits an extremely high Young's modulus in the anisotropic direction, and the larger the proportion of fibers or crystal grains shifted from the target anisotropic direction, the higher the Young's modulus. Become smaller. It has been found that the Young's modulus related to such anisotropic direction distribution is also closely related to the propagation velocity of the transverse wave component of the ultrasonic wave. Therefore, the present invention focuses on a transverse wave of an ultrasonic wave, and has devised the following configuration.

【0012】すなわち、上記課題を解決した請求項1に
係る繊維複合材の異方性評価装置は、樹脂あるいは金属
中に繊維が分散された繊維複合材に超音波を照射して該
繊維複合材の異方性を評価する繊維複合材の異方性評価
装置であって、照射される超音波の進行軸に対し目標と
する該異方性の方向がほぼ直交するように該繊維複合材
の試料が被検台に設置される超音波送受信機と、該試料
中で生じる超音波の横波成分の振動方向が該異方性の方
向と合致した状態と同振動方向が該異方性の方向とほぼ
直交した状態との二つの伝播速度を計測する速度測定手
段と、該速度測定手段で検出された両伝播速度の差を求
める速度差算出手段と、該速度差算出手段で得られた速
度差に基づいて該繊維複合材の異方性を評価する判定手
段とを具備する。
That is, the fiber composite material anisotropy evaluation apparatus according to claim 1, which solves the above-mentioned problem, is made of resin or metal.
A fiber composite material anisotropy evaluation device that evaluates the anisotropy of the fiber composite material by irradiating ultrasonic waves to the fiber composite material in which the fibers are dispersed. On the other hand, the ultrasonic transceiver in which the fiber composite material sample is installed on the test table so that the direction of the target anisotropy is substantially orthogonal, and the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic wave generated in the sample are A speed measuring means for measuring two propagation velocities in a state in which the direction of the anisotropy is coincident and in a state in which the vibration direction is substantially orthogonal to the direction of the anisotropy; A speed difference calculating means for obtaining a speed difference, and a judging means for evaluating the anisotropy of the fiber composite material based on the speed difference obtained by the speed difference calculating means are provided.

【0013】ここで、異方性の方向とは、異方性主軸の
方向を意味し、例えば一軸方向に繊維方向が揃えられた
繊維複合材においては、その繊維方向をいい、2軸方向
に繊維方向が定められた素材では、二つの繊維方向によ
って意図された素材の強化方向をいう。また、超音波の
横波成分とは、超音波が固体中を伝播するときに必然的
に生じる横波と、横波専用に作製された超音波探触子か
ら発させる横波とをいう。
Here, the anisotropic direction means the direction of the anisotropic principal axis. For example, in the case of a fiber composite material in which the fiber directions are aligned in a uniaxial direction, the fiber direction means the fiber direction. In a material in which the fiber direction is determined, the direction in which the material is reinforced is intended by two fiber directions. In addition, the transverse wave component of the ultrasonic wave refers to a transverse wave inevitably generated when the ultrasonic wave propagates through a solid, and a transverse wave emitted from an ultrasonic probe made exclusively for the transverse wave.

【0014】請求項2の発明は、上記判定手段が、上記
速度差ごとに繊維複合材の異方性の分布状態を表す複数
の分布特性が予め書き込まれたメモリを有し、上記速度
差算出手段で得られた速度差に対応した状態特性を該メ
モリより選出することにより素材の異方性を評価するも
のである。
According to a second aspect of the present invention, the determination means has a memory in which a plurality of distribution characteristics indicating the anisotropic distribution state of the fiber composite material are previously written for each of the speed differences, The anisotropy of the material is evaluated by selecting a state characteristic corresponding to the speed difference obtained by the means from the memory.

【0015】請求項の発明は、上記判定手段が、上記
速度測定手段で検出された二つの伝搬速度から平均値を
求め、その平均値から上記繊維複合材の繊維体積率を求
め、該繊維体積率で上記速度差算出手段で得られた速度
差を補正し、該補正した速度差に対応した上記状態特性
を上記メモリより選出するようにしたものである。
[0015] The invention according to claim 3, said determination means, said
From the two propagation velocities detected by the velocity measuring means, calculate the average value.
From the average value, the fiber volume ratio of the fiber composite material is obtained, the speed difference obtained by the speed difference calculation means is corrected with the fiber volume ratio, and the state characteristic corresponding to the corrected speed difference is obtained. It is selected from memory.

【0016】請求項の発明は、樹脂あるいは金属中に
繊維が分散された繊維複合材に超音波を照射して該繊維
複合材の異方性を評価する繊維複合材の異方性評価装置
であって、照射される超音波の進行軸に対し目標とした
該異方性の方向がほぼ直交するように該繊維複合材の試
料を超音波送受信機の被検台に設置し、該試料中で生じ
る超音波の横波成分の振動方向と該異方性の方向とが合
致した状態で該試料に超音波を照射しその伝播速度を測
定する工程と、進行軸と異方性の方向との直交関係は維
持したまま超音波の横波成分の振動方向を該異方性の方
向とほぼ直交した状態として該試料に超音波を照射しそ
の伝播速度を測定する工程とを行い、測定された両伝播
速度の差を求め、該両伝播速度の差に基づいて上記繊維
複合材の異方性を評価したことを特徴とする。
[0016] The invention according to claim 4 is that the resin or metal
A anisotropy evaluation apparatus of the fibers by irradiating ultrasonic waves to the fiber composite material dispersed fiber composite to evaluate the anisotropy of the fiber composite, the target to the traveling axis of the ultrasonic wave irradiated The sample of the fiber composite material is placed on a test table of an ultrasonic transceiver so that the directions of the anisotropy are substantially orthogonal to each other, and the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic wave generated in the sample and the anisotropic direction. Irradiating the sample with ultrasonic waves in a state in which the directions of the characteristics coincide with each other, and measuring the propagation speed thereof; and the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic waves while maintaining the orthogonal relationship between the traveling axis and the anisotropic direction. Irradiating the sample with ultrasonic waves in a state substantially orthogonal to the direction of the anisotropy and measuring the propagation speed thereof, and calculating the difference between the measured two propagation speeds. The anisotropy of the fiber composite material was evaluated based on the evaluation.

【0017】[0017]

【作用】請求項1の発明において、繊維複合材の異方性
の方向に振動方向がほぼ合致した横波と異方性の方向と
直交する方向に振動方向がほぼ合致した横波との伝播速
度を比較すると、異方性の方向分布と密接に関係して変
化するヤング率より、前者は後者より早くなる。従っ
て、超音波の進行軸に対し目標とした上記異方性の方向
がほぼ直交するように繊維複合材の試料を被検台に設置
し、超音波を照射すると、異方性の方向に振動方向がほ
ぼ合致した横波の伝播速度と異方性の方向と直交する方
向に振動方向がほぼ合致した横波の伝播速度との速度差
は、異方性の方向分布の状態に応じて大小変化する。つ
まり、良好に異方性の方向が揃っているほど速度差は大
きくなり、異方性の方向が不揃いであるほど速度差は小
さくなる。
According to the first aspect of the present invention, the propagation speed of a transverse wave whose vibration direction substantially matches the anisotropic direction of the fiber composite material and a transverse wave whose vibration direction almost matches the anisotropic direction are determined. By comparison, the former is faster than the latter than the Young's modulus, which varies closely with the anisotropic directional distribution. Therefore, when the fiber composite material sample is placed on the test table so that the target anisotropic direction is substantially orthogonal to the traveling axis of the ultrasonic wave, and the sample is irradiated with ultrasonic waves, it vibrates in the anisotropic direction. The speed difference between the propagation speed of the shear wave whose direction almost matches and the propagation speed of the shear wave whose vibration direction almost matches the direction orthogonal to the direction of anisotropy changes according to the state of the directional distribution of anisotropy. . That is, the speed difference becomes larger as the anisotropic directions are better aligned, and the speed difference becomes smaller as the anisotropic directions are more uneven.

【0018】従って、試料中で生じる超音波の横波成分
の振動方向が異方性の方向と合致した状態と同振動方向
が異方性の方向とほぼ直交した状態との二つの伝播速度
を速度測定手段で計測し、得られた両伝播速度の差を速
度差算出手段で求め、該速度差算出手段で得られた速度
差に基づけば上記素材の異方性を評価することができ
る。
Accordingly, two propagation velocities, one in which the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic wave generated in the sample matches the anisotropic direction, and the other in which the vibration direction is substantially orthogonal to the anisotropic direction, The anisotropy of the material can be evaluated based on the difference between the two propagation velocities measured by the measuring means and obtained by the speed difference calculating means and based on the speed difference obtained by the speed difference calculating means.

【0019】請求項2の発明において、判別手段に設け
られるメモリには、上記速度差ごとに素材の異方性の状
態を表す複数の状態特性、例えば異方性の方向分布を段
階的に表すヒストグラムを実測し、その各データを速度
差で読み出せるようにメモリに書き込んでおく。これに
より、上記速度算出手段で得られた速度差により、ある
状態特性がメモリより選出でき、この選出した状態特性
より素材の異方性を評価する。
According to the second aspect of the present invention, the memory provided in the discriminating means has a plurality of state characteristics representing the anisotropic state of the material, for example, the anisotropic direction distribution, for each speed difference. The histogram is actually measured, and the data is written in a memory so that the data can be read at a speed difference. As a result, a certain state characteristic can be selected from the memory based on the speed difference obtained by the speed calculating means, and the anisotropy of the material is evaluated from the selected state characteristic.

【0020】[0020]

【0021】請求項の発明において、判定手段は、上
記平均値算出手段で求めた平均値から上記繊維複合材の
上記繊維体積率を求め、求めた繊維体積率で速度差算出
手段で得られた速度差を補正する。そして、この補正さ
れた速度差に対応した状態特性をメモリより選出する。
繊維体積率で補正された速度差により状態特性を選出す
れば、繊維体積率にかかわらず異方性の評価が可能とな
る。
In the invention according to claim 3 , the determining means obtains the fiber volume fraction of the fiber composite material from the average value obtained by the average value calculating means, and obtains the fiber volume ratio by the speed difference calculating means. Correct the speed difference. Then, a state characteristic corresponding to the corrected speed difference is selected from the memory.
If the state characteristics are selected based on the speed difference corrected by the fiber volume ratio, the anisotropy can be evaluated regardless of the fiber volume ratio.

【0022】請求項の発明によれば、先ず、超音波の
進行軸に対し目標とした上記異方性の方向がほぼ直交す
るように素材の試料を被検台に設置し、続いて上記試料
中で生じる超音波の横波成分の振動方向と上記異方性の
方向とが合致した状態と、進行軸と異方性の方向との直
交関係は維持したまま上記超音波の横波成分の振動方向
を上記異方性の方向とほぼ直交した状態となるように、
上記試料の異方性の方向と超音波の進行軸の関係を該進
行軸回りに相対的に旋回調整してそれぞれの状態におけ
る両伝播速度を求める。その後、両伝播速度の差を求め
れば、試料の異方性を評価することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, first, a material sample is placed on a test table so that the target anisotropic direction is substantially orthogonal to the traveling axis of the ultrasonic wave. The state in which the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic wave generated in the sample matches the direction of the anisotropy, and the vibration of the transverse wave component of the ultrasonic wave while maintaining the orthogonal relationship between the traveling axis and the anisotropic direction. So that the direction is substantially perpendicular to the anisotropic direction,
The relationship between the direction of the anisotropy of the sample and the traveling axis of the ultrasonic wave is relatively rotated around the traveling axis to adjust the two propagation velocities in each state. Thereafter, if the difference between the two propagation velocities is determined, the anisotropy of the sample can be evaluated.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明に係る素材の異方性評価装置を
具体的に説明する。 第1実施例 図1〜図4は請求項1〜3の発明を含む素材の異方性評
価装置を説明するものである。図1は本装置の基本構成
図であり、試料1は、ウィスカ(結晶繊維)、短繊維、
長繊維が媒体中に分散されてなる繊維複合材である。こ
の試料1は繊維方向と一致した異方性主軸X1 が送受型
超音波探触子2から照射される超音波の進行軸Uと直交
するように反射機能材で構成された被検台3に設置され
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus for evaluating anisotropy of a material according to the present invention will be described in detail. First Embodiment FIGS. 1 to 4 illustrate a material anisotropy evaluation apparatus including the first to third aspects of the present invention. FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present apparatus. Sample 1 is composed of whiskers (crystal fibers), short fibers,
It is a fiber composite material in which long fibers are dispersed in a medium. The sample 1 is a test table 3 made of a reflective material so that the anisotropic principal axis X 1 coincident with the fiber direction is orthogonal to the traveling axis U of the ultrasonic wave emitted from the transmitting / receiving ultrasonic probe 2. Installed in

【0024】送受型超音波探触子2は、超音波送受信機
4からの指令により超音波を発振停止されるとともに、
受信した反射波の電気パルス信号を超音波送受信機4に
伝送するとともに、モータ等の駆動手段により上記進行
軸Uの回りに90°旋回可能に構成されている。送受型
超音波探触子2の旋回動作を詳述すると、送受型超音波
探触子2は、図2(A)に示すように、試料1の異方性
主軸X1 に対し超音波が試料中を伝播するときに生じる
横波成分の振動方向Bがほぼ合致した状態と、進行軸U
と異方性主軸X1 との直交関係を維持したまま同振動方
向Bが図2(B)に示すように、異方性主軸X1 とほぼ
直交する方向(主軸X2 の方向)に合致した状態とに旋
回する。
The transmission / reception type ultrasonic probe 2 stops oscillating the ultrasonic wave according to a command from the ultrasonic transmitter / receiver 4, and
The electric pulse signal of the received reflected wave is transmitted to the ultrasonic transmitter / receiver 4 and is configured to be able to turn around the traveling axis U by 90 ° by driving means such as a motor. The turning operation of the transmitting / receiving ultrasonic probe 2 will be described in detail. As shown in FIG. 2A, the transmitting / receiving ultrasonic probe 2 emits an ultrasonic wave with respect to the anisotropic principal axis X 1 of the sample 1. A state in which the vibration direction B of the transverse wave component generated when propagating in the sample substantially matches the traveling axis U
And as the vibration direction B while maintaining the orthogonal relation between anisotropy main axis X 1 is illustrated in FIG. 2 (B), the match in the direction (the direction of the main axis X 2) substantially perpendicular to the anisotropy main axis X 1 It turns to the state where it did.

【0025】なお、超音波送受信機4が送受型超音波探
触子2に対して行う超音波の発振停止指令及び駆動手段
への旋回指令は、後述する例えばパソコンシステムによ
って旋回指令することができるが、手動操作により行う
ようにしてもよい。超音波送受信機4は、受信した上記
電気パルス信号を整形し、整形後の計測パルス4aをパ
ソコンシステム5に送出している。パソコンシステム5
は、一般的な演算部、データ記憶部及びプログラムメモ
リ部により、以下のような速度測定手段6と速度差算出
手段7と判定手段8と平均値算出手段10を構成する。
The ultrasonic transmission / reception type ultrasonic probe 2 may be instructed by the ultrasonic transmitter / receiver 4 to stop the oscillation of the ultrasonic wave and to turn the drive means, for example, by a personal computer system described later. However, it may be performed manually. The ultrasonic transceiver 4 shapes the received electric pulse signal and sends the shaped measurement pulse 4 a to the personal computer system 5. PC system 5
Comprises a speed measuring means 6, a speed difference calculating means 7, a judging means 8 and an average value calculating means 10 by a general arithmetic unit, data storage unit and program memory unit.

【0026】速度測定手段6は、振動方向Bが図2
(A)の状態の時と図2(B)の状態の時に入力する各
計測パルス4aの間隔T(時間)と伝播距離2hとより
両伝播速度Vx ,Vy を算出する。上記速度測定手段6
より得られた両伝播速度Vx ,Vy の信号は、速度差算
出手段7と平均値算出手段10にそれぞれ送出される。
速度差算出手段7では速度差Vx −Vy が演算され、平
均値算出手段10では平均値(Vx +Vy )/2が演算
される。平均値はこれに類するものであればいずれでも
よい。
The speed measuring means 6 detects that the vibration direction B is as shown in FIG.
The state of (A) and intervals T (time) of each measurement pulse 4a to be input when the state FIG. 2 (B) and the propagation distance 2h more both propagation velocity V x, calculates the V y. The speed measuring means 6
The signals of the two propagation velocities V x and V y thus obtained are sent to the velocity difference calculating means 7 and the average value calculating means 10, respectively.
Speed difference is calculated calculating means speed difference in 7 V x -V y has an average value calculating means averages the 10 (V x + V y) / 2 is calculated. The average value may be any value as long as it is similar to this.

【0027】上記速度差Vx −Vy を示す信号と平均値
(Vx +Vy )/2を示す信号は判定手段8に送出され
る。判定手段8は、本実施例の場合、上記速度差ごとに
試料の異方性の状態を表す複数の状態特性が予め書き込
まれたメモリ9aを有している。この状態特性とは、予
め所定の速度差ごと、ここでは4ランク(I〜IV)の
異なる速度差ごとに、例えば異方性の方向角の分布、す
なわち繊維複合材の場合は、繊維の配向角を実測して分
布特性で表した四つのヒストグラム(図3(A)〜図3
(D))である。図3(A)のヒストグラムは、速度差
が最も大きいランクIのもので、分布特性が最も急峻と
なり、配向角の分布が最良であるこを示す。図3(B)
のヒストグラムは、次に配向角の分布が良好なものであ
る。以下、ランクが上がるごとに、ヒストグラムの急峻
性が減衰して、配向角の分布が悪いことを示す。
The signal indicating the speed difference V x -V y and the signal indicating the average value (V x + V y ) / 2 are sent to the judgment means 8. In the case of the present embodiment, the judging means 8 has a memory 9a in which a plurality of state characteristics indicating the anisotropic state of the sample are written in advance for each of the above speed differences. This state characteristic means, for each predetermined speed difference, here, for each of the four speed differences (I to IV), for example, the distribution of anisotropic direction angles, that is, in the case of a fiber composite material, the fiber orientation. Four histograms (FIGS. 3 (A) to 3
(D)). The histogram of FIG. 3 (A) is for the rank I with the largest speed difference, has the steepest distribution characteristic, and indicates that the distribution of the orientation angle is the best. FIG. 3 (B)
Is the one with the next best orientation angle distribution. Hereinafter, as the rank increases, the steepness of the histogram is attenuated, indicating that the distribution of the orientation angle is poor.

【0028】これらヒストグラムは上記メモリ9aに書
き込まれる。これにより、判定手段8は、速度差算出手
段で速度差Vx −Vy が演算されると、その演算された
速度差Vx −Vy がいずれのランクに相当するかを判断
し、そのランクに対応したアドレスでメモリ9aを読み
出し制御する。読み出されたヒストグラムは、表示手段
又は印刷手段によりグラフとして入手することができ
る。もし、メモリ9aの容量が許せば、速度差のランク
を多くすることにより、より現実的なヒストグラムが入
手できることになる。
These histograms are written in the memory 9a. Thus, determination unit 8, the speed difference V x -V y at a speed difference calculating means is calculated, it is determined whether the computed speed difference V x -V y corresponds to any of the ranks, the The memory 9a is read and controlled at an address corresponding to the rank. The read histogram can be obtained as a graph by a display unit or a printing unit. If the capacity of the memory 9a allows, a more realistic histogram can be obtained by increasing the rank of the speed difference.

【0029】上記のような素材の異方性評価装置は、図
4に示すフローチャートのように動作する。先ず、準備
工程として、試料1を、図1に示すように、繊維による
異方性主軸X1 と送受型超音波探触子2から照射される
超音波の進行軸Uと直交するように被検台3に設置す
る。具体的には、超音波を伝播させる厚み方向と異方性
主軸X1 が直交するような試料1を用意し、この試料1
の異方性主軸X1 の方向を指示する例えば基準線を照合
し、試料1の向きを定めて設置する。
The apparatus for evaluating anisotropy of a material as described above operates as shown in the flowchart of FIG. First, as a preparation step, as shown in FIG. 1, the sample 1 is placed so as to be orthogonal to the anisotropic principal axis X 1 of the fiber and the traveling axis U of the ultrasonic wave emitted from the transmitting / receiving ultrasonic probe 2. Installed on the inspection table 3. Specifically, to prepare a sample 1 such as the thickness direction and the anisotropy main axis X 1 for propagating an ultrasonic wave are orthogonal, the sample 1
Of collated for example the reference line indicating the direction of the anisotropic spindle X 1, it is placed oriented in the sample 1.

【0030】次に、パソコンシステム5を稼働して、図
4のフローチャートを実行する。スタートにより、ステ
ップS1 が実行されると、パソコンシステム5は、横波
成分の振動方向Bが試料1の異方性主軸X1 (繊維方
向)とほぼ合致した状態で超音波が照射されるように、
送受型超音波探触子2を進行軸U回りに旋回するように
指示し、図2(A)に示すように、試料1の表面に送受
型超音波探触子2を押し当てる。
Next, the personal computer system 5 is operated to execute the flowchart of FIG. A start, the step S 1 is executed, the personal computer system 5, so that the vibration direction B of the transverse wave component ultrasonic waves are irradiated in a state of almost consistent with anisotropic main axis X 1 (fiber direction) of the sample 1 To
An instruction is made to turn the transmitting / receiving ultrasonic probe 2 around the traveling axis U, and the transmitting / receiving ultrasonic probe 2 is pressed against the surface of the sample 1 as shown in FIG.

【0031】この後、ステップS2 により超音波を照射
し、その時の送受型超音波探触子2から出力される電気
パルス信号に基づく計測パルス4aを速度測定手段6に
取り込んでその計測パルス4aの間隔より横波伝播速度
X を測定する。次にステップS3 を実行し、ステップ
1 に準じた指示、すなわち、進行軸Uと異方性主軸X
1 の直交関係を維持したまま、横波成分の振動方向Bが
試料1の異方性主軸X1 (繊維方向)とほぼ直交した状
態で超音波が照射されるように、送受型超音波探触子2
を進行軸U回りに90°旋回するように指示し、図2
(B)に示すように、試料1の表面に送受型超音波探触
子2を押し当てる。
Thereafter, in step S 2 , an ultrasonic wave is irradiated, and a measuring pulse 4 a based on an electric pulse signal output from the transmitting / receiving ultrasonic probe 2 at that time is taken into the speed measuring means 6 and the measuring pulse 4 a measuring the shear wave propagation speed V X than the distance. Then run the step S 3, instruction according to step S 1, i.e., advancing axis U and anisotropic main axis X
While maintaining the orthogonal relationship of 1 , the transmitting and receiving ultrasonic probe is performed so that the ultrasonic wave is emitted in a state where the vibration direction B of the transverse wave component is substantially orthogonal to the anisotropic principal axis X 1 (fiber direction) of the sample 1. Child 2
2 is turned 90 ° around the traveling axis U, and FIG.
As shown in (B), the transmitting / receiving ultrasonic probe 2 is pressed against the surface of the sample 1.

【0032】この後、ステップS2 と準じたステップS
4 により超音波を照射し、送受型超音波探触子2の電気
パルス信号に基づく計測パルス4aを速度測定手段6に
取り込んでその間隔より横波伝播速度Vy を測定する。
次に、伝播速度Vx とVy とを速度差算出手段7に取り
込み、ステップS5 により速度差Vx −Vy を求める。
この速度差だけで異方性の状態を判定してもよい(請求
項1の発明に相当)が、ここでは、厚みが異なる素材で
も同一のシステムで対応できるように、ステップS6
実行する。
Thereafter, step S according to step S 2
4 by applying ultrasonic waves to measure the shear wave propagation velocity V y from the interval captures the measurement pulse 4a based on the electric pulse signal transmitting and receiving ultrasonic probe 2 to the speed measuring means 6.
Next, incorporation of the speed difference calculating means 7 and the propagation velocity V x and V y, obtaining the speed difference V x -V y by Step S 5.
The speed difference alone may determine the state of the anisotropic (corresponding to the invention of claim 1), wherein, as can be coped with the same system also has a different material thicknesses, executes Step S 6 .

【0033】ステップS6 は、平均値算出手段10に伝
播速度Vx とVy の算術平均を行わせるもので、平均値
(Vx +Vy )/2は、超音波の伝播距離、すなわち超
音波が伝播した二つの主軸方向についての試料の厚みに
比例するので、続くステップS7 において平均値で速度
差を除算することにより、速度差演算手段10で得られ
る速度差を試料の厚み(サイズ)に関して規格化するこ
とができる。ステップS7 は、ここで判定手段8で行う
のであるが、構成的には特別にステップS7 を行う演算
手段を付加してもよい。
[0033] Step S 6 is intended to the mean value calculating means 10 perform the arithmetic average of the propagation velocity V x and V y, the average value (V x + V y) / 2 , the propagation distance of the ultrasonic wave, i.e. ultrasonic since sound waves is proportional to the thickness of the sample for the two main axis directions propagated, followed by dividing the speed difference by the average value at step S 7, the speed difference of the sample thickness obtained by the speed difference calculating means 10 (size ) Can be standardized. Step S 7 is that, although it is performed at decision unit 8, may be added an operation means for performing a special step S 7 is constitutively.

【0034】この規格化された速度差DV (以下、規格
化速度差DV という)は、判定手段8におけるメモリ9
aへのアドレスデータに変換される。この変換の際に規
格化速度差DV のランクを認識し、得られるアドレスデ
ータで図3(A)〜(D)のうち対応するヒストグラム
を選出する(ステップS8 )。このように第1実施例で
は、繊維の配向角の分布状態とヤング率との間に密接な
関係があること及び超音波の横波成分の伝播速度とヤン
グ率との間に密接な関係があることにより、繊維方向に
振動方向がほぼ合致した横波と繊維方向と直交する方向
に振動方向がほぼ合致した横波との伝播速度の差が繊維
方向の配向分布に関係する数値となることを見い出し、
繊維複合材の配向角の分布を非破壊で評価している。
The memory 9 in the normalized speed difference D V (hereinafter, referred to as the normalized speed difference D V), the determination unit 8
It is converted to address data for a. Recognize the rank of the normalized speed difference D V during this conversion, selects the corresponding histogram of FIG. 3 in the resulting address data (A) ~ (D) (Step S 8). As described above, in the first embodiment, there is a close relationship between the distribution state of the fiber orientation angle and the Young's modulus, and a close relationship between the propagation velocity of the transverse wave component of the ultrasonic wave and the Young's modulus. By doing so, we found that the difference in propagation speed between the shear wave whose vibration direction almost matched the fiber direction and the shear wave whose vibration direction almost matched the direction perpendicular to the fiber direction became a numerical value related to the orientation distribution in the fiber direction,
The distribution of the orientation angle of the fiber composite material is evaluated nondestructively.

【0035】第2実施例 繊維複合材では、用途によって異なる繊維体積率が要求
される。この場合、繊維体積率が大きい素材では伝播速
度は早くなり、逆に繊維体積率が小さいと伝播速度は遅
くなる。この関係は、繊維方向(異方性主軸X1 の方
向)の伝播速度VX と繊維方向と直交する方向(主軸X
2 又はX3 の方向)の伝播速度Vy とで同じ割合で増減
すればよいが、両者は異なった割合で変化すると考えら
れる。
Second Embodiment In a fiber composite material, a different fiber volume ratio is required depending on the application. In this case, a material having a large fiber volume ratio has a high propagation speed, and a material having a small fiber volume ratio has a low propagation speed. This relationship, propagation velocity V X and the fiber direction perpendicular to the direction (major axis X of the fiber direction (direction of the anisotropic main axis X 1)
In the propagation velocity V y direction 2 or X 3) may be increased or decreased at the same rate, but they are considered to change at a different rate.

【0036】そこで、第2実施例では、図5に示すよう
に、繊維体積率と平均値(Vx +Vy )/2との関係が
一次関数となることに着目し、判定手段8に図5に示す
一次関数を書き込んだRAM9bを追加し、速度差Vx
−Vy を繊維体積率Qによって補正するようにしてい
る。この一次関数の係数a,bは、母材と繊維によつて
決まる定数である。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, attention is paid to the fact that the relationship between the fiber volume ratio and the average value (V x + V y ) / 2 is a linear function. The RAM 9b in which the linear function shown in FIG. 5 is written is added, and the speed difference V x
The -V y and corrects the fiber volume fraction Q. The coefficients a and b of the linear function are constants determined by the base material and the fiber.

【0037】このように繊維体積率によって補正する場
合のフローチャートは、図6に示される。図6におい
て、ステップS9 は図4のステップS7 の後に行われ、
平均値(Vx +Vy )/2に対応した繊維体積率QをR
AM9bより読み出す処理である。読み出された繊維体
積率Qは、ステップS10によりステップS7 で求めた規
格化速度差DV を補正する。すなわち、規格化速度差D
V は繊維体積率Qに比例するので、上記読み出された繊
維体積率Qの基準となる繊維体積率に対する比によって
V を補正し、補正後の規格速度差DV ′とする。続く
ステップS11では、規格化速度差DV ′をアドレスに変
換してメモリ9aより対応するヒストグラムを選出す
る。これにより、繊維方向の配向角の分布状態が評価さ
れる。
FIG. 6 is a flowchart showing a case where the correction is made based on the fiber volume ratio. 6, step S 9 is performed after step S 7 of FIG. 4,
The fiber volume ratio Q corresponding to the average value (V x + V y ) / 2 is represented by R
This is a process of reading from the AM 9b. Read fiber volume fraction Q corrects the normalized speed difference D V obtained in step S 7 in step S 10. That is, the normalized speed difference D
Since V is proportional to the fiber volume fraction Q, corrected D V by the ratio fiber volume fraction as a reference for the read fiber volume fraction Q, and standard speed difference D V 'after the correction. In step S 11 subsequent to elect a histogram corresponding from the memory 9a converts the normalized speed difference D V 'to the address. Thereby, the distribution state of the orientation angle in the fiber direction is evaluated.

【0038】なお、平均値に対応した繊維体積率Qは、
一次関数の係数a,bを予め判定手段8に入力してお
き、平均値を一次関数に代入する計算によって求めても
よい。このように繊維体積率で補正された規格化速度差
によりヒストグラムを選出すれば、繊維体積率にかかわ
らず異方性の評価が可能となり、繊維体積率の異なる素
材でもデータ等を変更することなく同一のシステムで対
応できることになり、システムを簡略化することができ
る。
The fiber volume ratio Q corresponding to the average value is:
The coefficients a and b of the linear function may be input to the determining means 8 in advance, and the average value may be calculated by substituting the average value into the linear function. By selecting a histogram based on the normalized speed difference corrected by the fiber volume ratio in this way, it is possible to evaluate anisotropy regardless of the fiber volume ratio, and without changing data etc. even for materials with different fiber volume ratios. The same system can be used, and the system can be simplified.

【0039】なお、各実施例では、超音波を試料の厚み
方向に往復させたが、送信と受信が別体の超音波探触子
を用いれば、往路だけの伝播速度で演算することもでき
る。また、超音波探触子は横波だけを照射できるものを
使用してもよい。更に、速度差は、異方性主軸X1 と主
軸X3 の方向に関する両伝播速度の差として求めてもよ
い。
In each of the embodiments, the ultrasonic wave is reciprocated in the thickness direction of the sample. However, if a separate ultrasonic probe is used for transmission and reception, the ultrasonic wave can be calculated only by the propagation speed of the outward path. . Also, an ultrasonic probe that can irradiate only a transverse wave may be used. Furthermore, the speed difference can be determined as the difference between the two propagation speed with respect to the direction of the anisotropic main axis X 1 and the spindle X 3.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、素材の異方性の方向に振動方向がほぼ合致した
横波と異方性の方向と直交する方向に振動方向がほぼ合
致した横波との両伝播速度との差が、異方性の方向分布
の良好性に関係することを見い出したことにより、超音
波の伝播速度測定と若干の演算を行う簡単な構成で、素
材を破壊することなく、素材の異方性を評価することが
できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the transverse wave whose vibration direction substantially coincides with the anisotropic direction of the material and the vibration direction substantially perpendicular to the anisotropic direction are obtained. By finding that the difference between the two propagation velocities with the matched shear wave is related to the goodness of the directional distribution of the anisotropy, the material has a simple structure that measures the ultrasonic propagation velocity and performs some calculations. Can be evaluated without destroying the material.

【0041】請求項1に従属する請求項2の発明によれ
ば、上記両伝播速度の差で方向分布の状態を表すヒスト
グラム等の状態特性を選出するようにしたので、異方性
の方向分布を数値で表した比較値と速度差との単純な数
値比較でなく、グラフで評価することができる。
According to the second aspect of the present invention, a state characteristic such as a histogram representing the state of the directional distribution is selected based on the difference between the two propagation velocities. Can be evaluated by a graph instead of a simple numerical comparison between the comparison value expressing the numerical value and the speed difference.

【0042】請求項の発明によれば、異方性の方向分
布に関係する速度差算出手段の速度差を繊維体積率で補
正するようにしたので、繊維体積率の異なる素材でもデ
ータ等を変更することなく同一のシステムで対応でき
る。
According to the third aspect of the present invention, the speed difference of the speed difference calculating means relating to the anisotropic directional distribution is corrected by the fiber volume ratio. The same system can be used without any changes.

【0043】請求項の発明によれば、超音波の進行軸
に対し目標とした上記異方性の方向がほぼ直交するよう
に素材の試料を被検台に設置し、試料の2軸について横
波成分の伝播速度の差を算出するだけの簡単な手順で試
料の異方性を評価することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the sample of the material is placed on the test table so that the target direction of the anisotropy is substantially orthogonal to the traveling axis of the ultrasonic wave. The anisotropy of the sample can be evaluated by a simple procedure that only calculates the difference in the propagation speed of the shear wave component.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 請求項1〜3の発明を具現した第1実施例に
かかる素材の異方性装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a material anisotropic device according to a first embodiment that embodies the inventions of claims 1 to 3;

【図2】 第1実施例における試料の異方性主軸と超音
波の進行軸と横波の振動方向との関係を示し、(A)は
試料の異方性主軸と横波の振動方向とがほぼ合致した状
態の説明図、(B)は試料の異方性主軸と横波の振動方
向とがほぼ直交した状態の説明図である。
FIG. 2 shows the relationship between the anisotropic principal axis of the sample, the traveling axis of the ultrasonic wave, and the vibration direction of the shear wave in the first embodiment. FIG. 7B is an explanatory view of a state in which they match, and FIG. 8B is an explanatory view of a state in which the anisotropic principal axis of the sample and the vibration direction of the shear wave are substantially orthogonal.

【図3】 請求項1〜5の判定手段に含まれるメモリの
内容を示す状態特性であって、繊維複合材の場合の配向
角の分布状態を示し、(A)は最良のヒストグラム、
(B)は次に良好なヒストグラム、(C)はその次に良
好なヒストグラム、(D)は最低ランクのヒストグラム
である。また、各ヒストグラムの縦軸は繊維本数、横軸
は配向角を表す。
FIG. 3 is a state characteristic showing the contents of a memory included in the determination means according to claims 1 to 5, showing a distribution state of an orientation angle in the case of a fiber composite material, and FIG.
(B) is the next best histogram, (C) is the next best histogram, and (D) is the lowest rank histogram. The vertical axis of each histogram represents the number of fibers, and the horizontal axis represents the orientation angle.

【図4】 請求項3の発明の動作を示すフローチャート
である。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the invention of claim 3;

【図5】 請求項4,5の発明の判定手段に含まれるR
AMの内容を示すグラフであり、縦軸は繊維体積率、横
軸は平均値を表す。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an R included in a determination means according to the present invention;
It is a graph which shows the content of AM, a vertical axis | shaft represents a fiber volume ratio and a horizontal axis | shaft represents an average value.

【図6】 請求項4,5の発明の動作の一部を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a part of the operation of the invention according to claims 4 and 5;

【図7】 本発明で評価される繊維複合材の説明図であ
り、X1 ,X2 ,X3 は繊維複合材のもつ三つの主軸を
示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a fiber composite material evaluated in the present invention, where X 1 , X 2 , and X 3 indicate three main axes of the fiber composite material.

【図8】 従来の超音波を用いた素材の繊維含有率や配
向した繊維又は結晶粒の分布状態を評価する方法を示す
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a conventional method for evaluating the fiber content of a material and the distribution state of oriented fibers or crystal grains using ultrasonic waves.

【図9】 同じく従来の超音波を用いた素材の繊維含有
率や配向した繊維又は結晶粒の分布状態を評価する方法
を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing a conventional method for evaluating the fiber content of a material and the distribution of oriented fibers or crystal grains using ultrasonic waves.

【図10】 従来の顕微鏡を用いた配向分布の評価方法
を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional method for evaluating an orientation distribution using a microscope.

【図11】 図10の方法で分析した配向分布のヒスト
グラムである。
FIG. 11 is a histogram of an orientation distribution analyzed by the method of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は試料、2は送受型超音波探触子、3は被検台、4は
超音波送受信機、5はパソコンシステム、6は速度測定
手段、7は速度差算出手段、8は判定手段、9aはメモ
リ、9bはRAM、10は平均値算出手段であり、各図
において同一の要素には共通の符号を付す。
1 is a sample, 2 is a transmitting / receiving ultrasonic probe, 3 is a test table, 4 is an ultrasonic transceiver, 5 is a personal computer system, 6 is a speed measuring means, 7 is a speed difference calculating means, 8 is a determining means, 9a is a memory, 9b is a RAM, and 10 is an average value calculating means, and the same elements are denoted by the same reference numerals in each figure.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 樹脂あるいは金属中に繊維が分散された
繊維複合材に超音波を照射して該繊維複合材の異方性を
評価する繊維複合材の異方性評価装置であって、 照射される超音波の進行軸に対し目標とする上記異方性
の方向がほぼ直交するように上記繊維複合材の試料が被
検台に設置される超音波送受信機と、 上記試料中で生じる超音波の横波成分の振動方向が上記
異方性の方向と合致した状態と同振動方向が上記異方性
の方向とほぼ直交した状態との二つの伝播速度を計測す
る速度測定手段と、 該速度測定手段で検出された両伝播速度の差を求める速
度差算出手段と、 該速度差算出手段で得られた速度差に基づいて上記繊維
複合材の異方性を評価する判定手段とを具備したことを
特徴とする繊維複合材の異方性評価装置。
1. Fibers dispersed in resin or metal
An apparatus for evaluating anisotropy of a fiber composite material , which irradiates ultrasonic waves to the fiber composite material to evaluate anisotropy of the fiber composite material, wherein the anisotropy is set to be a target with respect to a traveling axis of the irradiated ultrasonic wave An ultrasonic transceiver in which the fiber composite sample is placed on the test table so that the directions of the properties are substantially orthogonal to each other, and the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic wave generated in the sample is the same as the direction of the anisotropy. A velocity measuring means for measuring two propagation velocities in a state in which the vibrations coincide with each other and in which the vibration direction is substantially orthogonal to the anisotropic direction, and a velocity difference for obtaining a difference between the two propagation velocities detected by the velocity measuring means. An apparatus for evaluating anisotropy of a fiber composite material , comprising: calculation means; and determination means for evaluating the anisotropy of the fiber composite material based on the speed difference obtained by the speed difference calculation means.
【請求項2】 上記判定手段は、上記速度差ごとに予め
実測した繊維複合材の異方性の分布を表す複数の状態特
性が書き込まれたメモリを有し、上記速度差算出手段で
得られた速度差に対応した状態特性を該メモリより選出
し、該選出した状態特性より該繊維複合材の異方性を評
価する請求項1記載の繊維複合材の異方性評価装置。
2. The method according to claim 1, wherein the determining means includes a memory in which a plurality of state characteristics indicating a distribution of anisotropy of the fiber composite material measured in advance for each of the speed differences are written. The fiber composite material anisotropy evaluation device according to claim 1, wherein a state characteristic corresponding to the determined speed difference is selected from the memory, and the anisotropy of the fiber composite material is evaluated from the selected state characteristic.
【請求項3】 上記判定手段は、上記速度測定手段で検
出された二つの伝搬速度から平均値を求め、その平均値
から上記繊維複合材の繊維体積率を求め、該繊維体積率
で上記速度差算出手段で得られた速度差を補正し、該補
正した速度差に対応した上記状態特性を上記メモリより
選出するようにした請求項1記載の素材の異方性評価装
置。
3. The method according to claim 2, wherein the determining unit detects the speed by the speed measuring unit.
Issued an average value from the two propagation speed was, the average value calculated for fiber維体factor of the fiber composite, to correct the speed difference obtained in the speed difference calculating means with the fiber volume fraction, the 2. The apparatus according to claim 1, wherein the state characteristic corresponding to the corrected speed difference is selected from the memory.
【請求項4】 樹脂あるいは金属中に繊維が分散された
繊維複合材に超音波を照射して該繊維複合材の異方性を
評価する繊維複合材の異方性評価装置であって、 照射される超音波の進行軸に対し目標とした上記異方性
の方向がほぼ直交するように上記繊維複合材の試料を超
音波送受信機の被検台に設置し、 上記試料中で生じる超音波の横波成分の振動方向と上記
異方性の方向とが合致した状態で上記試料に超音波を照
射しその伝播速度を測定する工程と、 進行軸と異方性の方向との直交関係は維持したまま上記
超音波の横波成分の振動方向を上記異方性の方向とほぼ
直交した状態として上記試料に超音波を照射しその伝播
速度を測定する工程とを行い、 測定された両伝播速度の差を求め、 該両伝播速度の差に基づいて上記繊維複合材の異方性を
評価したことを特徴とする繊維複合材の異方性評価方
法。
4. Fibers dispersed in resin or metal
A fiber composite anisotropy evaluation device for irradiating a fiber composite material with ultrasonic waves to evaluate the anisotropy of the fiber composite material , wherein the anisotropy target is set with respect to the traveling axis of the irradiated ultrasonic wave. The sample of the fiber composite material is placed on the test table of the ultrasonic transceiver so that the directions of the properties are substantially orthogonal, and the direction of vibration of the transverse wave component of the ultrasonic wave generated in the sample and the direction of the anisotropy are set. Irradiating the sample with ultrasonic waves in a matched state and measuring the propagation velocity thereof; and maintaining the orthogonal relationship between the traveling axis and the anisotropic direction to change the vibration direction of the transverse wave component of the ultrasonic waves to the anisotropic direction. Irradiating the sample with ultrasonic waves in a state substantially orthogonal to the direction of the property, and measuring the propagation speed thereof, obtaining the difference between the measured two propagation speeds, and based on the difference between the two propagation speeds, anisotropy Review of fiber composite material characterized by evaluating the anisotropy of the composite material Method.
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