JP3148423B2 - 繊維強化プラスチック部材の欠陥検出方法 - Google Patents
繊維強化プラスチック部材の欠陥検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
部材内に発生した欠陥を検出する方法に関し、特にその
検出感度が良好な方法に関する。
部材内に発生した欠陥を検出する方法に関し、特にその
検出感度が良好な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】繊維強
化プラスチックは、軽量で高い強度を有し、また容易に
種々の形状に成形できるため、さまざまな分野で広汎に
利用されている。しかしながら、繊維強化プラスチック
製品を長時間使用すると、繊維強化プラスチックが疲労
し、内部にマイクロクラックが発生したり、マトリック
スと強化材繊維とが剥離する等の欠陥が現れ、しまいに
は破壊に至る。また、外部応力による損傷、あるいは劣
化、さらには膨潤等の欠陥によっても繊維強化プラスチ
ックは破壊することがある。
化プラスチックは、軽量で高い強度を有し、また容易に
種々の形状に成形できるため、さまざまな分野で広汎に
利用されている。しかしながら、繊維強化プラスチック
製品を長時間使用すると、繊維強化プラスチックが疲労
し、内部にマイクロクラックが発生したり、マトリック
スと強化材繊維とが剥離する等の欠陥が現れ、しまいに
は破壊に至る。また、外部応力による損傷、あるいは劣
化、さらには膨潤等の欠陥によっても繊維強化プラスチ
ックは破壊することがある。
【０００３】そこで、繊維強化プラスチックの耐用限界
を知る目的で、繊維強化プラスチックの疲労、損傷又は
劣化等の欠陥を事前に検知することのできる繊維強化プ
ラスチック部材の欠陥検出方法について種々の研究がな
されている。
を知る目的で、繊維強化プラスチックの疲労、損傷又は
劣化等の欠陥を事前に検知することのできる繊維強化プ
ラスチック部材の欠陥検出方法について種々の研究がな
されている。
【０００４】例えば、光透過法、Ｘ線法、超音波法、ア
コースティックエミッション法（ＡＥ法）、赤外線ビュ
ワー法等により、繊維強化プラスチックの疲労劣化の程
度を判定する方法が開発されつつある。しかしながら、
光透過法、Ｘ線法、超音波法又は赤外線ビュワー法によ
ると、繊維強化プラスチックの比較的大きな欠陥しか検
出されないという問題がある。一方、ＡＥ法によれば、
比較的小さな欠陥を検出し得るが、繊維強化プラスチッ
クの場合、ＡＥ信号の発生が極めて多いため、信号の解
析が難しいという欠点がある。
コースティックエミッション法（ＡＥ法）、赤外線ビュ
ワー法等により、繊維強化プラスチックの疲労劣化の程
度を判定する方法が開発されつつある。しかしながら、
光透過法、Ｘ線法、超音波法又は赤外線ビュワー法によ
ると、繊維強化プラスチックの比較的大きな欠陥しか検
出されないという問題がある。一方、ＡＥ法によれば、
比較的小さな欠陥を検出し得るが、繊維強化プラスチッ
クの場合、ＡＥ信号の発生が極めて多いため、信号の解
析が難しいという欠点がある。
【０００５】また別な方法として、特開昭60−114741号
は、繊維強化プラスチック部材内に繊維強化プラスチッ
ク部材と一体的にカーボン長繊維を配設し、その長繊維
に通電し、その断線の有無を検査することにより、繊維
強化プラスチック部材の欠陥を検出する方法を開示して
いる。しかしながら、この方法では検査のために繊維強
化プラスチック部材と長繊維を別々に製造し、長繊維を
繊維強化プラスチック部材の表面に接着する等の煩雑な
操作が要求される。また、長い繊維を接着する必要があ
るため、この方法は、複雑な形状を有する繊維強化プラ
スチック部材に適用することができない。さらに、検査
時の通電によって繊維強化プラスチックの特性劣化を招
くおそれもある。
は、繊維強化プラスチック部材内に繊維強化プラスチッ
ク部材と一体的にカーボン長繊維を配設し、その長繊維
に通電し、その断線の有無を検査することにより、繊維
強化プラスチック部材の欠陥を検出する方法を開示して
いる。しかしながら、この方法では検査のために繊維強
化プラスチック部材と長繊維を別々に製造し、長繊維を
繊維強化プラスチック部材の表面に接着する等の煩雑な
操作が要求される。また、長い繊維を接着する必要があ
るため、この方法は、複雑な形状を有する繊維強化プラ
スチック部材に適用することができない。さらに、検査
時の通電によって繊維強化プラスチックの特性劣化を招
くおそれもある。
【０００６】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、繊維強化プラスチック部材に発生した欠陥を簡便
に、かつ良好な精度で検出することのできる方法を提供
することである。
消し、繊維強化プラスチック部材に発生した欠陥を簡便
に、かつ良好な精度で検出することのできる方法を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的に鑑み鋭意研
究の結果、本発明者等は、マトリックスに応力−磁気特
性を有する磁性体を配合した繊維強化プラスチック部材
の磁気特性の変動を測定する際、配合された磁性体がマ
トリックスから受けている応力と反対方向の外力を繊維
強化プラスチック部材に与えることにより、磁性体の応
力磁気効果を最も顕著な状態にすることができ、非常に
良好な感度で欠陥を検出できることを見い出し、本発明
を完成した。
究の結果、本発明者等は、マトリックスに応力−磁気特
性を有する磁性体を配合した繊維強化プラスチック部材
の磁気特性の変動を測定する際、配合された磁性体がマ
トリックスから受けている応力と反対方向の外力を繊維
強化プラスチック部材に与えることにより、磁性体の応
力磁気効果を最も顕著な状態にすることができ、非常に
良好な感度で欠陥を検出できることを見い出し、本発明
を完成した。
【０００８】すなわち、本発明の繊維強化プラスチック
部材の欠陥検出方法は、強化繊維と樹脂マトリックスと
応力−磁気特性を有する磁性体とからなる繊維強化プラ
スチック部材の磁気特性の変動を測定することにより前
記繊維強化プラスチック部材内に発生した欠陥を検出す
る方法であって、前記磁性体が前記樹脂マトリックスか
ら受けている応力と反対方向の外力を前記繊維強化プラ
スチック部材に与えながら測定を行うことを特徴とす
る。
部材の欠陥検出方法は、強化繊維と樹脂マトリックスと
応力−磁気特性を有する磁性体とからなる繊維強化プラ
スチック部材の磁気特性の変動を測定することにより前
記繊維強化プラスチック部材内に発生した欠陥を検出す
る方法であって、前記磁性体が前記樹脂マトリックスか
ら受けている応力と反対方向の外力を前記繊維強化プラ
スチック部材に与えながら測定を行うことを特徴とす
る。
【０００９】
【実施例及び作用】以下、本発明を詳細に説明する。な
お、繊維強化プラスチックを以下ＦＲＰという。
お、繊維強化プラスチックを以下ＦＲＰという。
【００１０】一般に、強化繊維と樹脂マトリックスとか
らなるＦＲＰでは、マトリックス樹脂の硬化により、強
化繊維にはその周囲から数kg/mm 2 程度の圧縮応力がか
かる。そして衝撃等が加えられたり、あるいは屋外等に
おける長期間の使用により劣化したり、又は水分等の吸
収により膨潤したりしてＦＲＰは疲労する。するとマト
リックス中にマイクロクラックが発生し、そのマイクロ
クラックが伝播し、強化繊維とマトリックスとの剥離が
起こるようになる。そのような状態になったＦＲＰ内で
は、強化繊維にかかっている圧縮応力が徐々に解放さ
れ、内部応力に変化が生じる。
らなるＦＲＰでは、マトリックス樹脂の硬化により、強
化繊維にはその周囲から数kg/mm 2 程度の圧縮応力がか
かる。そして衝撃等が加えられたり、あるいは屋外等に
おける長期間の使用により劣化したり、又は水分等の吸
収により膨潤したりしてＦＲＰは疲労する。するとマト
リックス中にマイクロクラックが発生し、そのマイクロ
クラックが伝播し、強化繊維とマトリックスとの剥離が
起こるようになる。そのような状態になったＦＲＰ内で
は、強化繊維にかかっている圧縮応力が徐々に解放さ
れ、内部応力に変化が生じる。
【００１１】従って、発生した疲労、損傷、劣化等の欠
陥の検出は、欠陥の発生によって生じる内部応力の変化
を検出することにより行うことができる。具体的には、
応力を受けると磁区の向きが変化し、それに伴い磁気特
性（透磁率）が変化する特性（以下応力−磁気特性とい
う）を有する磁性体をマトリックスの硬化前から配設し
ておき、その透磁率の変化を検知することにより、欠陥
の有無を検出することができる。
陥の検出は、欠陥の発生によって生じる内部応力の変化
を検出することにより行うことができる。具体的には、
応力を受けると磁区の向きが変化し、それに伴い磁気特
性（透磁率）が変化する特性（以下応力−磁気特性とい
う）を有する磁性体をマトリックスの硬化前から配設し
ておき、その透磁率の変化を検知することにより、欠陥
の有無を検出することができる。
【００１２】本発明に用いるＦＲＰに配合する応力−磁
気特性を有する磁性体としては、Fe系アモルファス合金
やFe−希土類系の超磁歪材等が挙げられる。Fe系アモル
ファス合金としては、 Fe − Si −Ｂ系のアモルファス
合金が好ましく、特にCrを１〜３原子％含有するアモル
ファス合金が好ましい。このようなアモルファス合金は
耐食性にも優れている。この耐食性の向上は、マトリッ
クスが吸水性を有することから、ＦＲＰ部材の延命化を
図る上で好ましい。
気特性を有する磁性体としては、Fe系アモルファス合金
やFe−希土類系の超磁歪材等が挙げられる。Fe系アモル
ファス合金としては、 Fe − Si −Ｂ系のアモルファス
合金が好ましく、特にCrを１〜３原子％含有するアモル
ファス合金が好ましい。このようなアモルファス合金は
耐食性にも優れている。この耐食性の向上は、マトリッ
クスが吸水性を有することから、ＦＲＰ部材の延命化を
図る上で好ましい。
【００１３】上記の応力−磁気特性を有する磁性体は、
長繊維状、短繊維状、リボン状、フレーク状、粒状又は
粉末状の磁歪材料からなり、検出感度を高める目的で長
繊維（ワイヤー）状の磁歪材料を用いるのが好ましい。
長繊維状、短繊維状、リボン状、フレーク状、粒状又は
粉末状の磁歪材料からなり、検出感度を高める目的で長
繊維（ワイヤー）状の磁歪材料を用いるのが好ましい。
【００１４】上記磁性体のＦＲＰ部材に対する配合比
は、体積比（以下V/f という) で0.5〜50％、特に１〜1
0％とするのが好ましい。V/f が0.5 ％未満では、透磁
率の変化を測定するのが困難となり、一方、V/f が50％
を超えると、ＦＲＰ部材を成形しにくくなり、強度が低
下する。
は、体積比（以下V/f という) で0.5〜50％、特に１〜1
0％とするのが好ましい。V/f が0.5 ％未満では、透磁
率の変化を測定するのが困難となり、一方、V/f が50％
を超えると、ＦＲＰ部材を成形しにくくなり、強度が低
下する。
【００１５】以下、応力−磁気特性を有する磁性体とし
てアモルファスワイヤーを例にとって本発明を説明す
る。
てアモルファスワイヤーを例にとって本発明を説明す
る。
【００１６】アモルファスワイヤーを用いる場合、ワイ
ヤーの直径を10〜200 μｍ、特に100 〜150 μｍとする
のが好ましい。ワイヤーの直径を10μｍ未満にするのは
作製上困難であり、また200 μｍを超えるものにする
と、アモルファス化が困難となる。
ヤーの直径を10〜200 μｍ、特に100 〜150 μｍとする
のが好ましい。ワイヤーの直径を10μｍ未満にするのは
作製上困難であり、また200 μｍを超えるものにする
と、アモルファス化が困難となる。
【００１７】アモルファスワイヤーの樹脂マトリックス
への配合方法としては、強化繊維とは別個にアモルファ
スワイヤーやそれから作製した織布 (網状物) 等をマト
リックスに配合する方法を採ることができるが、均等分
散の点から、アモルファスワイヤーと強化繊維とからな
る混合繊維や混合織布等を形成した後で、マトリックス
に配合する方法が好ましい。なお、この混合織布は、混
合繊維から作製してもよいが、例えば、アモルファス合
金繊維を縦糸に、強化繊維を横糸にして作製してもよ
い。
への配合方法としては、強化繊維とは別個にアモルファ
スワイヤーやそれから作製した織布 (網状物) 等をマト
リックスに配合する方法を採ることができるが、均等分
散の点から、アモルファスワイヤーと強化繊維とからな
る混合繊維や混合織布等を形成した後で、マトリックス
に配合する方法が好ましい。なお、この混合織布は、混
合繊維から作製してもよいが、例えば、アモルファス合
金繊維を縦糸に、強化繊維を横糸にして作製してもよ
い。
【００１８】上記のアモルファスワイヤー (混合繊維や
織布に加工したものも含む) を配設する場合、ＦＲＰ部
材内に均一に配設してもよいが、応力が集中し、欠陥の
発生し易い梁部やコーナー部等を中心に配設してもよ
い。その際、後述する測定において感度を高めるため
に、ＦＲＰ部材内の特定の箇所（例えば表層部）に集中
するように配設してもよい。なお、アモルファスワイヤ
ーの繊維軸の配向性については、強度の観点から主応力
方向と平行にするのが好ましい。
織布に加工したものも含む) を配設する場合、ＦＲＰ部
材内に均一に配設してもよいが、応力が集中し、欠陥の
発生し易い梁部やコーナー部等を中心に配設してもよ
い。その際、後述する測定において感度を高めるため
に、ＦＲＰ部材内の特定の箇所（例えば表層部）に集中
するように配設してもよい。なお、アモルファスワイヤ
ーの繊維軸の配向性については、強度の観点から主応力
方向と平行にするのが好ましい。
【００１９】樹脂マトリックスとしては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、ポリアミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン等を使用することがで
きるが、これらに限定されず、その他の熱硬化性樹脂や
熱可塑性樹脂等を使用してもよい。
脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、ポリアミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン等を使用することがで
きるが、これらに限定されず、その他の熱硬化性樹脂や
熱可塑性樹脂等を使用してもよい。
【００２０】また、強化繊維としては、ガラス繊維、芳
香族ポリアミド繊維、カーボン繊維等を使用することが
できるが、これらに限定されずその他の強化繊維も使用
することができる。強化繊維のＦＲＰ部材に対する配合
比は、V/f で20〜70％、特に55〜65％とするのが好まし
い。
香族ポリアミド繊維、カーボン繊維等を使用することが
できるが、これらに限定されずその他の強化繊維も使用
することができる。強化繊維のＦＲＰ部材に対する配合
比は、V/f で20〜70％、特に55〜65％とするのが好まし
い。
【００２１】ＦＲＰ部材を製造する際の成形法として
は、まず、強化繊維とアモルファスワイヤーとを所定の
割合で含有する混合繊維（ヤーン）を作製し、それを織
成した後で、エポキシ樹脂等の樹脂を含浸させ、次い
で、加熱等により硬化させる。なお、アモルファスワイ
ヤーをあらかじめ織成しておかなくとも、樹脂の含浸の
際に一緒にＦＲＰ部材内に分散させることもできる。
は、まず、強化繊維とアモルファスワイヤーとを所定の
割合で含有する混合繊維（ヤーン）を作製し、それを織
成した後で、エポキシ樹脂等の樹脂を含浸させ、次い
で、加熱等により硬化させる。なお、アモルファスワイ
ヤーをあらかじめ織成しておかなくとも、樹脂の含浸の
際に一緒にＦＲＰ部材内に分散させることもできる。
【００２２】上記のようにしてＦＲＰ部材内に配設され
たアモルファスワイヤーの透磁率の変化の検知は、磁気
センサーを用いて行うことができるが、本発明において
は、アモルファスワイヤーがその周囲のＦＲＰから受け
ている応力と反対方向の外力をＦＲＰ部材に対して与え
ながら検知を行う。外力の大きさは、マトリックスから
受けている応力を実質的に打ち消す大きさにするのが好
ましい。すなわち、アモルファスワイヤーに引張応力が
発生した場合、その引張応力と同じ大きさの外力を引張
応力の反対方向へ与える。一方、アモルファスワイヤー
に圧縮応力が発生した場合、その圧縮応力と同じ大きさ
の外力を圧縮応力の反対方向へ与える。
たアモルファスワイヤーの透磁率の変化の検知は、磁気
センサーを用いて行うことができるが、本発明において
は、アモルファスワイヤーがその周囲のＦＲＰから受け
ている応力と反対方向の外力をＦＲＰ部材に対して与え
ながら検知を行う。外力の大きさは、マトリックスから
受けている応力を実質的に打ち消す大きさにするのが好
ましい。すなわち、アモルファスワイヤーに引張応力が
発生した場合、その引張応力と同じ大きさの外力を引張
応力の反対方向へ与える。一方、アモルファスワイヤー
に圧縮応力が発生した場合、その圧縮応力と同じ大きさ
の外力を圧縮応力の反対方向へ与える。
【００２３】以下、アモルファスワイヤーに引張応力が
発生した場合を例にとって説明する。
発生した場合を例にとって説明する。
【００２４】強化繊維及びアモルファスワイヤーを配合
したマトリックスは、上述したように加熱硬化によって
成形される。そのとき、カーボンファイバー等の強化繊
維は熱膨張係数が非常に小さいため、わずかしか熱膨張
しないが、アモルファスワイヤー等の磁歪材料は一部を
除いて大きい熱膨張係数を有するため、加熱により膨張
する。一方、このような熱膨張係数の非常に小さい強化
繊維を含んだＦＲＰに、熱膨張係数の大きい磁歪材料を
埋め込んで成形すると、室温付近まで冷却後、数100 マ
イクロストレインの引張応力が磁歪材料に発生する。
したマトリックスは、上述したように加熱硬化によって
成形される。そのとき、カーボンファイバー等の強化繊
維は熱膨張係数が非常に小さいため、わずかしか熱膨張
しないが、アモルファスワイヤー等の磁歪材料は一部を
除いて大きい熱膨張係数を有するため、加熱により膨張
する。一方、このような熱膨張係数の非常に小さい強化
繊維を含んだＦＲＰに、熱膨張係数の大きい磁歪材料を
埋め込んで成形すると、室温付近まで冷却後、数100 マ
イクロストレインの引張応力が磁歪材料に発生する。
【００２５】ここで、マトリックスによる引張応力が発
生した状態におけるアモルファスワイヤーの応力−出力
電圧曲線を図４に示す。欠陥が発生していない部位にお
けるアモルファスワイヤーの応力−出力電圧曲線を実線
で表し、欠陥が発生した部位におけるアモルファスワイ
ヤーの応力−電圧曲線を破線で表す。
生した状態におけるアモルファスワイヤーの応力−出力
電圧曲線を図４に示す。欠陥が発生していない部位にお
けるアモルファスワイヤーの応力−出力電圧曲線を実線
で表し、欠陥が発生した部位におけるアモルファスワイ
ヤーの応力−電圧曲線を破線で表す。
【００２６】ＦＲＰ部材に外力を与えない状態（応力＝
０）で測定した場合、実線と破線との出力電圧差ａを検
知すれば欠陥を検出することができる。しかし、この程
度の出力電圧差は、アモルファスワイヤーの磁気特性の
バラツキや、測定に使用するコイルとＦＲＰ部材との距
離の微小な差によっても生じることがある。
０）で測定した場合、実線と破線との出力電圧差ａを検
知すれば欠陥を検出することができる。しかし、この程
度の出力電圧差は、アモルファスワイヤーの磁気特性の
バラツキや、測定に使用するコイルとＦＲＰ部材との距
離の微小な差によっても生じることがある。
【００２７】そこで、本発明では検知感度を向上させる
ために、アモルファスワイヤーに発生している引張応力
を実質的に打ち消す応力を外部からＦＲＰ部材に与え
る。このように外力を与えた場合、アモルファスワイヤ
ーの応力磁気効果を最も顕著な状態にすることができ、
検知感度を著しく向上させることができる。例えば、図
４に示すように、ＦＲＰ部材に600 マイクロストレイン
の圧縮応力を与えて測定したとき、実線と破線との出力
電位差ｂは出力電位差ａの約６倍になる。
ために、アモルファスワイヤーに発生している引張応力
を実質的に打ち消す応力を外部からＦＲＰ部材に与え
る。このように外力を与えた場合、アモルファスワイヤ
ーの応力磁気効果を最も顕著な状態にすることができ、
検知感度を著しく向上させることができる。例えば、図
４に示すように、ＦＲＰ部材に600 マイクロストレイン
の圧縮応力を与えて測定したとき、実線と破線との出力
電位差ｂは出力電位差ａの約６倍になる。
【００２８】ＦＲＰ部材に与える外力は、アモルファス
ワイヤーに発生している引張応力を実質的に打ち消すだ
けの大きさが望ましいが、この外力の大きさは、アモル
ファスワイヤーのＦＲＰに対するV/f やＦＲＰ部材の構
造等によって変化する。
ワイヤーに発生している引張応力を実質的に打ち消すだ
けの大きさが望ましいが、この外力の大きさは、アモル
ファスワイヤーのＦＲＰに対するV/f やＦＲＰ部材の構
造等によって変化する。
【００２９】ＦＲＰ部材に圧縮応力や引張応力を印加す
る方法としては、油圧による方法等がある。その際、単
純な圧縮や引張によらなくとも曲げやねじり等の応力に
よっても実施が可能である。
る方法としては、油圧による方法等がある。その際、単
純な圧縮や引張によらなくとも曲げやねじり等の応力に
よっても実施が可能である。
【００３０】磁気特性の変動の測定に用いる磁気センサ
ーは、アモルファスワイヤーの透磁率の変化を電圧やイ
ンダクタンス等を測定することにより検知できるもので
あれば、いかなる構成のものでもよい。
ーは、アモルファスワイヤーの透磁率の変化を電圧やイ
ンダクタンス等を測定することにより検知できるもので
あれば、いかなる構成のものでもよい。
【００３１】本発明に使用できる磁気センサーの一例を
図１に示す。磁気センサーは、カバー部材６a 、６b 内
にＵ字形の第１及び第２のフェライトコア３a 、３b が
それぞれ固定されている。第１フェライトコア３a に第
１励磁コイル４a 及び第１検知コイル５a が別々に巻装
され、また第２フェライトコア３b に第２励磁コイル４
b 及び第２検知コイル５b が別々に巻装されている。第
１、第２励磁コイル４a 、４b は高周波電流用電源７に
接続され、また第１、第２検知コイル５a 、５b は検知
器８に接続されている。
図１に示す。磁気センサーは、カバー部材６a 、６b 内
にＵ字形の第１及び第２のフェライトコア３a 、３b が
それぞれ固定されている。第１フェライトコア３a に第
１励磁コイル４a 及び第１検知コイル５a が別々に巻装
され、また第２フェライトコア３b に第２励磁コイル４
b 及び第２検知コイル５b が別々に巻装されている。第
１、第２励磁コイル４a 、４b は高周波電流用電源７に
接続され、また第１、第２検知コイル５a 、５b は検知
器８に接続されている。
【００３２】測定を行うには、まず、ＦＲＰ部材１の両
表層にセンシングコイル２を接触させるか、あるいは非
接触の状態で設置する。第１、第２励磁コイル４a 、４
b に高周波電流用電源７から高周波電流を供給すると、
点線Ａで示される磁力線が接着層を貫通して閉磁路を形
成する。これにより、第２検知コイル５a 、５b に誘起
された起電力を電圧として検知器８で測定する。
表層にセンシングコイル２を接触させるか、あるいは非
接触の状態で設置する。第１、第２励磁コイル４a 、４
b に高周波電流用電源７から高周波電流を供給すると、
点線Ａで示される磁力線が接着層を貫通して閉磁路を形
成する。これにより、第２検知コイル５a 、５b に誘起
された起電力を電圧として検知器８で測定する。
【００３３】前記電圧は接着層内に配設されたアモルフ
ァスワイヤーの透磁率の大小、つまり発生している応力
の大小によって変化する。このため、電圧の変化を測定
することにより、間接的に欠陥を検知することができ
る。
ァスワイヤーの透磁率の大小、つまり発生している応力
の大小によって変化する。このため、電圧の変化を測定
することにより、間接的に欠陥を検知することができ
る。
【００３４】検知感度の点では、後述するピックアップ
型センサーより、図１に示すような閉路式のセンサーを
用いて測定するのが好ましい。
型センサーより、図１に示すような閉路式のセンサーを
用いて測定するのが好ましい。
【００３５】別の磁性センサーとして、例えば図２に示
すような市販のピックアップ型センサーを用いることが
できる。このピックアップ型センサーは、平面状の励磁
コイル（図示せず）と平面状の検知コイル（図示せず）
とからなるセンシングコイル９とリード線10を有する。
すような市販のピックアップ型センサーを用いることが
できる。このピックアップ型センサーは、平面状の励磁
コイル（図示せず）と平面状の検知コイル（図示せず）
とからなるセンシングコイル９とリード線10を有する。
【００３６】このセンシングコイル９をＦＲＰ部材の表
層に接触させてあるいは非接触の状態で設置し、センシ
ングコイル９に高周波電流を供給すると、点線Ｂの磁力
線に示すような磁界がＦＲＰ部材を通過するように形成
される。これにより誘起された起電力の電圧を上記の閉
路式の磁気センサーの場合と同様に行う。このピックア
ップ型センサーを用いると、複雑な形状を有するＦＲＰ
部材であっても容易に透磁率の変化を検知することがで
きる。
層に接触させてあるいは非接触の状態で設置し、センシ
ングコイル９に高周波電流を供給すると、点線Ｂの磁力
線に示すような磁界がＦＲＰ部材を通過するように形成
される。これにより誘起された起電力の電圧を上記の閉
路式の磁気センサーの場合と同様に行う。このピックア
ップ型センサーを用いると、複雑な形状を有するＦＲＰ
部材であっても容易に透磁率の変化を検知することがで
きる。
【００３７】さらに別の磁気センサーとしては、図３に
示すように、ＦＲＰ部材の全周に巻装したセンシングコ
イル11を有するセンサーを用いてもよい。この磁気セン
サーは、励磁コイル（図示せず）と検知コイル（図示せ
ず）とからなるセンシングコイル11とリード線12を有
し、センシングコイル11はＦＲＰ部材の全周に接触させ
て設置してもよいし、非接触の状態にして設置してもよ
い。
示すように、ＦＲＰ部材の全周に巻装したセンシングコ
イル11を有するセンサーを用いてもよい。この磁気セン
サーは、励磁コイル（図示せず）と検知コイル（図示せ
ず）とからなるセンシングコイル11とリード線12を有
し、センシングコイル11はＦＲＰ部材の全周に接触させ
て設置してもよいし、非接触の状態にして設置してもよ
い。
【００３８】励磁コイルに高周波電流を供給すると、点
線Ｃの磁力線に示すような磁界がＦＲＰ部材を通過する
ように形成される。これにより誘起された起電力の電圧
の測定を上記の２種の磁気センサーの場合と同様に行
う。
線Ｃの磁力線に示すような磁界がＦＲＰ部材を通過する
ように形成される。これにより誘起された起電力の電圧
の測定を上記の２種の磁気センサーの場合と同様に行
う。
【００３９】以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細
に説明する。実施例１ カーボン繊維（直径６μｍ）の配向性を積層毎に45度づ
つ変化させて積層した40プライのクロス積層体の第１層
と第２層との間に0.3 mmピッチでアモルファスワイヤー
（直径120 μｍ）を配設した。アモルファスワイヤー
は、Fe−Si−Ｂ系の合金からなるものであった。
に説明する。実施例１ カーボン繊維（直径６μｍ）の配向性を積層毎に45度づ
つ変化させて積層した40プライのクロス積層体の第１層
と第２層との間に0.3 mmピッチでアモルファスワイヤー
（直径120 μｍ）を配設した。アモルファスワイヤー
は、Fe−Si−Ｂ系の合金からなるものであった。
【００４０】得られた積層体に熱硬化性エポキシ樹脂を
含浸させた。このとき、カーボン繊維の体積率 (V/f)が
56％、アモルファスワイヤーのV/f が４％、エポキシ樹
脂のV/f が40％となるようにした。その積層体を180 ℃
で２時間加熱して硬化させ、ＦＲＰ試験片を得た。
含浸させた。このとき、カーボン繊維の体積率 (V/f)が
56％、アモルファスワイヤーのV/f が４％、エポキシ樹
脂のV/f が40％となるようにした。その積層体を180 ℃
で２時間加熱して硬化させ、ＦＲＰ試験片を得た。
【００４１】試験片に対し、インパクト試験法により30
Ｊの仕事量で損傷部位を形成した。次に、試験片に歪ゲ
ージを取り付け、油圧プレスにより試験片をプレスし、
歪ゲージによる測定値が-600μεに達したときにプレス
を停止した。 600μεの圧縮歪は、アモルファスワイヤ
ーにあらかじめ発生している引張応力を打ち消すだけの
外力に相当した。
Ｊの仕事量で損傷部位を形成した。次に、試験片に歪ゲ
ージを取り付け、油圧プレスにより試験片をプレスし、
歪ゲージによる測定値が-600μεに達したときにプレス
を停止した。 600μεの圧縮歪は、アモルファスワイヤ
ーにあらかじめ発生している引張応力を打ち消すだけの
外力に相当した。
【００４２】その状態を保ちながら、試験片にセンシン
グコイルを接近させ、下記の励磁条件で励磁コイルを励
磁し、試験片内のアモルファスワイヤーを磁化させた。
そのセンシングコイルにより試験片の各部位をスキャン
し、検知コイルに発生した起電力をデジタルボルトメー
タによって読み取った。測定の結果を図５に示す出力電
圧マップとして表す。
グコイルを接近させ、下記の励磁条件で励磁コイルを励
磁し、試験片内のアモルファスワイヤーを磁化させた。
そのセンシングコイルにより試験片の各部位をスキャン
し、検知コイルに発生した起電力をデジタルボルトメー
タによって読み取った。測定の結果を図５に示す出力電
圧マップとして表す。
【００４３】励磁条件 励磁コイル ：200 ターン（100 ターン／mm） 検出コイル ：200 ターン（100 ターン／mm） 周波数 ：１kHz 波形 ：正弦波 励磁電圧 ：15ＶP-P
【００４４】比較例１ 実施例１と同様にしてＦＲＰ試験片を作製し、インパク
ト試験法により30Ｊの仕事量で同じ位置に損傷部位を形
成した。試験片には外力を与えずに、実施例１と同様に
してアモルファスワイヤーの磁気特性の変化を測定し
た。測定の結果を図５に示す出力電圧マップとして表
す。
ト試験法により30Ｊの仕事量で同じ位置に損傷部位を形
成した。試験片には外力を与えずに、実施例１と同様に
してアモルファスワイヤーの磁気特性の変化を測定し
た。測定の結果を図５に示す出力電圧マップとして表
す。
【００４５】図５から明らかなように、ＦＲＰ部材に外
力をかけながら磁気特性の変化の測定をすることによ
り、欠陥検出感度は著しく向上することがわかる。
力をかけながら磁気特性の変化の測定をすることによ
り、欠陥検出感度は著しく向上することがわかる。
【００４６】
【発明の効果】上記の通り、本発明の方法によれば、磁
性体がマトリックスから受けている応力と反対方向の外
力をＦＲＰ部材に与えながら磁性体の磁気特性の変化を
測定するので、磁性体の応力磁気効果を顕著な状態にす
ることができ、非常に良好な感度で欠陥を検出すること
ができる。
性体がマトリックスから受けている応力と反対方向の外
力をＦＲＰ部材に与えながら磁性体の磁気特性の変化を
測定するので、磁性体の応力磁気効果を顕著な状態にす
ることができ、非常に良好な感度で欠陥を検出すること
ができる。
【図１】本発明に使用することのできる磁気センサーの
一例を示す概略図である。
一例を示す概略図である。
【図２】本発明に使用することのできる磁気センサーの
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
【図３】本発明に使用することのできる磁気センサーの
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
【図４】磁性体の応力−出力電圧曲線を示すグラフであ
る。
る。
【図５】ＦＲＰ試験片の各部位をスキャニングして測定
した出力電圧をグラフにした出力電圧マップである。
した出力電圧をグラフにした出力電圧マップである。
１・・・ＦＲＰ部材 ２、９、11・・・センシングコイル ３a 、３b ・・・フェライトコア ４a 、４b ・・・励磁コイル ５a 、５b ・・・検出コイル ６a 、６b ・・・カバー部材 ７・・・高周波電流用電源 ８・・・検出計 10、12・・・リード線 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・磁力線 ａ、ｂ・・・出力電圧差
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90 B29C 67/14
Claims (1)
- 【請求項１】 強化繊維と樹脂マトリックスと応力−磁
気特性を有する磁性体とからなる繊維強化プラスチック
部材の磁気特性の変動を測定することにより前記繊維強
化プラスチック部材内に発生した欠陥を検出する方法で
あって、前記磁性体が前記樹脂マトリックスから受けて
いる応力と反対方向の外力を前記繊維強化プラスチック
部材に与えながら測定を行うことを特徴とする欠陥検出
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33545492A JP3148423B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 繊維強化プラスチック部材の欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33545492A JP3148423B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 繊維強化プラスチック部材の欠陥検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160355A JPH06160355A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3148423B2 true JP3148423B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=18288742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33545492A Expired - Fee Related JP3148423B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 繊維強化プラスチック部材の欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148423B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3313165B2 (ja) * | 1992-11-24 | 2002-08-12 | 本田技研工業株式会社 | 繊維強化プラスチック部材の接着方法及び接着層含有繊維強化プラスチック部材の接着不良検知方法 |
| DE69520608T2 (de) * | 1994-01-26 | 2001-08-02 | Honda Motor Co Ltd | Messung der Zugspannung eines magnetischen Materials und Fehlererkennung in von magnetischem Material versehenen faserverstärkten Kunststoffstrukturen und Klebeelementen |
| JP2971432B2 (ja) * | 1998-03-13 | 1999-11-08 | 川崎重工業株式会社 | 繊維強化プラスチック構造体の検査方法 |
| US8250928B2 (en) * | 2008-07-09 | 2012-08-28 | The Boeing Company | Measurement of strain in an adhesively bonded joint including magnetostrictive material |
| DE102018221010A1 (de) * | 2018-12-05 | 2020-06-10 | Robert Bosch Gmbh | Herstellungsverfahren für ein Faserverbundbauteil, Faserverbundbauteil, Prüfverfahren für ein Faserverbundbauteil, Computerprogramm, maschinenlesbares Speichermedium und Vorrichtung |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP33545492A patent/JP3148423B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06160355A (ja) | 1994-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |