JP5482119B2 - Fatigue damage evaluation method and apparatus - Google Patents

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JP5482119B2 JP2009256635A JP2009256635A JP5482119B2 JP 5482119 B2 JP5482119 B2 JP 5482119B2 JP 2009256635 A JP2009256635 A JP 2009256635A JP 2009256635 A JP2009256635 A JP 2009256635A JP 5482119 B2 JP5482119 B2 JP 5482119B2
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伸和 井戸
稔 田上
達夫 辻
謙治 加藤
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株式会社Ihi
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Description

本発明は、構造物の繰返し荷重が作用する部位の疲労状態を評価する疲労損傷評価方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to fatigue damage evaluation method and apparatus cyclic loading of the structure to assess the fatigue status of the site of action.

構造物、例えばLNGタンクでは、LNGをタンクに貯溜し、又LNGを消費することで、タンク内のLNGの液位が上下し、タンク、特にタンク側壁と底板との接合部(隅部)には大きな繰返し荷重が作用する。 Structure, for example in LNG tank and reservoir of LNG in tanks, and by consuming LNG, LNG liquid level moves up and down in the tank, the tank, in particular the joint between the tank side wall and the bottom plate (corners) It serves a large repeated load.

この為、隅部に疲労による亀裂が発生する可能性があり、隅部の疲労損傷状態を検査する必要がある。 For this reason, there is a possibility that cracks due to fatigue at the corners occurs, there is a need to examine the fatigue damage state of the corners.

従来、亀裂損傷を検査する為には、タンクを開放し、タンク内部から検査する必要があった。 Conventionally, in order to inspect the crack damage, open the tank, there is a need to check from inside the tank. タンクを開放する為には、タンク内に貯溜されたLNGを仮に移す予備タンクが必要であり、又内部に人が入り全周検査する為、多くの時間と労力を必要とし、検査コストが掛っていた。 To open the tank, it is necessary auxiliary tank to transfer the LNG that is stored within the tank if, also for the entire circumference examined contains the human inside, and requires a lot of time and effort, hanging inspection costs which was. 更に、従来の検査方法では、損傷の位置は推定できるが、損傷の程度は推定できないものであった。 Further, in the conventional inspection method, the position of the damage can be estimated, it was achieved degree of damage can not be estimated.

又、複雑な構造物で、検査対象部位迄立入ることができない、或は狭小な空間で検査装置を設置できない等、検査すること自体が困難な場合もあった。 Also, complex structure, it is impossible to intrude up examination target region, or the like can not be installed examination apparatus in small space, and in some cases the inspection itself is difficult to.

特開平10−26613号公報 JP-10-26613 discloses 特開2008−180558号公報 JP 2008-180558 JP

本発明は斯かる実情に鑑み、作業者が直接検査対象部位について検査する必要がなく、又構造物の現状を変えることなく、現状を維持したままで、疲労亀裂の検出が可能であると共に疲労亀裂の程度の推定が可能な疲労損傷評価方法及びその装置を提供するものである。 In view of the such circumstances, fatigue with the worker does not need to be examined for examination target region directly, also without changing the current state of the structure, while maintaining the current state, it is possible to detect fatigue cracks and it provides a degree of estimation can be fatigue damage crack evaluation method and apparatus.

本発明は、検査部位についてのAE検出曲線を経時的に取得し、該AE検出曲線の内亀裂進行により発せられるAEに対応する特定周波数帯でのAEカウント数に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価方法に係るものである。 The present invention is over time to get the AE detection curves for the examined site, occurrence of fatigue cracks on the basis of the AE count at a specific frequency band corresponding to the AE emitted by the inner crack progression of the AE detection curve, crack propagation those relating to fatigue damage evaluation method to determine the state.

又本発明は、前記特定周波数帯でのAEカウント数の経時的増加に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価方法に係るものである。 The present invention, generation of fatigue cracks on the basis of time increase in the AE count in the specific frequency band, it relates to fatigue damage evaluation method of determining crack growth state.

又本発明は、検査部位をモデル化した試験部材により、予め前記AE検出曲線を取得して参照データとし、検査部位の特定周波数帯での前記AEカウント数と参照データとの対比により疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価方法に係るものである。 The present invention, by a test member modeling the examined site, advance the obtains the AE detection curve as a reference data, the fatigue crack in contrast with the AE count number and the reference data at a specific frequency band of the testing area generation, it relates to fatigue damage evaluation method of determining crack growth state.

又本発明は、前記AE検出曲線の特定周波数帯部分の特定周波数帯面積を求め、該特定周波数帯面積に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価方法に係るものである。 The present invention obtains a specific frequency band area of ​​the specific frequency band portion of the AE detection curve, occurrence of fatigue cracks on the basis of the specific frequency band area, which relates to fatigue damage evaluation method of determining crack growth state.

又本発明は、前記AE検出曲線の面積S0、及び前記特定周波数帯面積Sを求めると共に面積比S/S0を求め、該面積比S/S0に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価方法に係るものである。 The present invention, the area of ​​the AE detection curve S0, and determine the area ratio S / S0 with obtaining the specific frequency band area S, the generation of fatigue cracks on the basis of the area ratio S / S0, determining crack growth conditions it relates to fatigue damage evaluation method.

又本発明は、前記AE検出曲線面積と前記特定周波数帯面積との比(S/S0)と亀裂進展速度との関連から、前記面積比に基づき亀裂進展速度を求める疲労損傷評価方法に係るものである。 The present invention, from said association ratio of the specific frequency band area and AE detection curve area as (S / S0) and the crack propagation rate, which according to fatigue damage evaluation method of determining the crack growth rate based on the area ratio it is.

又本発明は、検査対象部位に取付けられたAEセンサと、該AEセンサからAE信号が入力される疲労亀裂進展判断部とを具備し、該疲労亀裂進展判断部は前記AE信号に基づき該AE信号の内亀裂進行に対応する特定周波数帯での特定周波数帯AEカウント数を演算し、該特定周波数帯AEカウント数に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価装置に係るものである。 The present invention includes a AE sensor attached to the inspection target region, comprising a fatigue crack growth determination unit AE signal from the AE sensor are input, the said fatigue crack growth determination unit on the basis of the AE signal AE calculates a specific frequency band AE counts at a particular frequency band corresponding to the inner crack progression of signals, generation of fatigue cracks on the basis of the specific frequency band AE count, those relating to fatigue damage evaluation device for determining the crack growth conditions it is.

又本発明は、前記疲労亀裂進展判断部は、AE信号から得られる総AEカウント数と前記特定周波数帯AEカウント数との比を求めると共に(特定周波数帯AEカウント数/総AEカウント数)の比を求め、該比に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する疲労損傷評価装置に係るものである。 The present invention, the fatigue crack growth determination unit, along with determining the ratio of the specific frequency band AE count the total AE counts obtained from the AE signals (specific frequency band AE count / total AE count) determine the specific occurrence of fatigue cracks on the basis of said ratio, but according to fatigue damage evaluation device for determining the crack growth state.

更に又本発明は、前記検査対象部位に取付けられた複数のAEセンサを具備し、前記疲労亀裂進展判断部は、複数のAEセンサからの信号の受信時間差に基づき発生した亀裂の位置を特定する疲労損傷評価装置に係るものである。 Furthermore, the present invention includes a plurality of AE sensors attached to the inspection target region, the fatigue crack growth determination unit identifies the location of the generated cracks on the basis of the reception time difference of the signals from a plurality of AE sensors it relates to fatigue damage evaluation apparatus.

本発明によれば、検査部位についてのAE検出曲線を経時的に取得し、該AE検出曲線の内亀裂進行により発せられるAEに対応する特定周波数帯でのAEカウント数に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断するので、構造物について現状を維持したままで、又人手による検査を必要としないので、検査期間、検査コストを大幅に低減できる。 According to the present invention, over time to get the AE detection curves for the examined site, occurrence of fatigue cracks on the basis of the AE count at a specific frequency band corresponding to the AE emitted by the inner crack progression of the AE detection curve, since determining crack growth conditions, while maintaining the current state for the structure, and does not require inspection manual, test period, it is possible to significantly reduce the testing costs.

本発明によれば、検査対象部位に取付けられたAEセンサと、該AEセンサからAE信号が入力される疲労亀裂進展判断部とを具備し、該疲労亀裂進展判断部は前記AE信号に基づき該AE信号の内亀裂進行に対応する特定周波数帯での特定周波数帯AEカウント数を演算し、該特定周波数帯AEカウント数に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断するので、構造物について現状を維持したままで、又人手による検査を必要としないので、検査期間、検査コストを大幅に低減できるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, the AE sensor attached to the inspection target region, comprising a fatigue crack growth determination unit AE signal from the AE sensor are input, the said fatigue crack growth determination unit on the basis of the AE signal calculates a specific frequency band AE counts at a particular frequency band corresponding to the inner crack progression AE signals, generation of fatigue cracks on the basis of the specific frequency band AE count, since it is determined crack growth state, current for structure while maintaining, and does not require inspection manual, test period, there is exhibited an excellent effect that can greatly reduce the test cost.

(A)はアルミ合金について常温での疲労試験を行った場合のAE検出グラフであり、(B)はアルミ合金について低温での疲労試験を行った場合のAE検出グラフである。 (A) is a AE detection graph when subjected to fatigue tests at room temperature for an aluminum alloy, (B) is a AE detection graph when subjected to fatigue tests at low temperatures for aluminum alloys. (A)は、9%Ni鋼について常温での疲労試験を行った場合のAE検出グラフであり、(B)は9%Ni鋼について低温での疲労試験を行った場合のAE検出グラフである。 (A) is an AE detection graph when subjected to fatigue tests at room temperature for 9% Ni steel, is AE detection graph when subjected to fatigue tests at low temperatures for (B) is 9% Ni steel . 本発明に係る疲労損傷評価装置の一例を示す概略構成図である。 Is a schematic diagram showing an example of a fatigue damage evaluation apparatus according to the present invention. AEと閾値との関係、AEカウント数との関係を示すグラフである。 Relationship between the AE and the threshold is a graph showing the relationship between the AE count. AE発生についての説明図である。 It is an explanatory view of AE occurrence. AE検出曲線面積比と疲労亀裂進展速度との関係を示す図である。 Is a diagram showing the relationship between the AE detection curve area ratio and the fatigue crack growth rate. 疲労亀裂進展速度とΔKに関連する安全設計曲線の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a safety design curves relating to fatigue crack growth rate and [Delta] K.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

材料の変形や破壊の際に歪みエネルギの開放により発生する弾性波(Acoustic Emission アコウスティク・エミッション)(以下AEと称す)があり、AEは疲労亀裂の進展、酸化膜破壊、FRP繊維の破断等で発生する。 Acoustic wave generated by the opening of strain energy during deformation and destruction of the material (Acoustic Emission Akousutiku emission) (hereinafter referred to as AE) has, AE developments of fatigue cracks, oxide breakdown, breakage of the FRP fibers in occur.

本発明は、AE波を検出してタンク外部から疲労亀裂の検出及び疲労亀裂の程度の推定を可能とする。 The present invention allows the detection and estimation of the degree of fatigue crack fatigue crack from the tank outside by detecting AE waves.

先ず、本発明の原理について説明する。 First, a description will be given of the principle of the present invention.

本発明者が、部材の疲労試験を行いAEセンサによりAEを検出し、検出結果を検討した結果、疲労損傷の進行と共に特定周波数部分でのAEカウント数(AE検出信号中で所定の閾値より大きいもののカウント数)が増加することを見出した。 The present inventor has detected the AE by AE sensor performs fatigue test of members, the result of examining the detection result is greater than a predetermined threshold value in AE count (AE detection signal in a specific frequency portion with the progression of fatigue damage counts things) have been found to increase. これは、亀裂進展速度が大きくなると、開放されるエネルギが大きくなり、振幅値のより大きいAEが発生する様になり、又高い周波数成分を持ったAEが頻繁に発生すると考えられる。 This is because when the crack growth rate increases, energy released is large, believed to be like a larger AE amplitude value occurs, AE having also high frequency components occur frequently. 換言すると、特定周波数でのAEカウント数の増加が疲労亀裂の発生、疲労亀裂の進展に関連するものであると考えられる。 In other words, an increase in the AE count at a specific frequency generation of fatigue cracks, believed to be associated with the development of fatigue cracks.

従って、本発明者は、特定周波数部分でのAEカウント数の経時的増加に基づき、疲労亀裂の検出及び疲労亀裂の程度、疲労亀裂の進展状態の推定を行う方法及び装置を提案するものである。 Accordingly, the present inventors are those based on time increased AE counts of a particular frequency portion, the detection and the degree of fatigue crack fatigue cracks, proposes a method and apparatus to estimate the growth of a fatigue crack .

以下、材料の代表的な材質である鉄合金、アルミ合金について疲労試験を行った場合のAE検出結果を示す。 Hereinafter, the AE detection results when the iron alloy which is a typical material of the material, the aluminum alloy was subjected to fatigue tests.

図1(A)は、アルミ合金の常温での試験部材の疲労試験を行った場合の、周波数に対応するAEカウント数を表すAE検出曲線を時間経過と共に表した3次元のAE検出グラフであり、図中、X軸はAEの周波数、Y軸は繰返し荷重の繰返し回数(時間:手前から奥に向って繰返し回数が増加、即ち時間が経過する)、Z軸はAEカウント数である。 1 (A) is, in the case of performing a fatigue test of the test member in the normal temperature of the aluminum alloy, is 3-dimensional AE detection graph showing over the AE detection curve representing the AE count corresponding to the frequency time in the figure, X axis represents the frequency of the AE, Y axis is number of repetitions of the repeating load (time: increasing the number of repetitions toward the front to the back, i.e. the time elapsed), Z-axis is the AE count. 尚、繰返し回数は0〜90000回とした。 In addition, the number of repetitions is set to 0 to 90,000 times. 尚、図1(A)には、試験部材が破断する直前迄のAE検出曲線が示されている。 Incidentally, in FIG. 1 (A), the test member is shown AE detection curve until just prior to rupture.

このAE検出グラフから分る様に、繰返し回数A(0〜10000)、繰返し回数B(50000〜60000)、繰返し回数C(70000〜80000)、繰返し回数D(80000〜90000)と移行する程に、AEカウント数を示す曲線に経時的な変化が見られる周波数帯がある。 As can be seen from the AE detection graph, repetition count A (0 to 10000), the number of repetitions B (from 50 thousand to 60 thousand), repetition count C (from 70000 to 80000), enough to shift the repetition count D (from 80,000 to 90000) , changes over time in the curve indicating the AE count there is a frequency band seen. 即ち、160kHz〜180kHzの周波数帯では、AEカウント数が経時的に増大している。 That is, in the frequency band of 160KHz~180kHz, AE count is increased over time. 特に、160kHz〜170kHzの周波数帯では、顕著なAEカウント数の増大が確認できる。 In particular, in the frequency band of 160kHz~170kHz, significant AE count the number of increase can be confirmed. 又、繰返し回数D以上で試験部材が破断したことが分る。 Further, it can be seen that the test member in the repeat count D or is broken.

図1(B)は、アルミ合金の低温(約−160℃)での試験部材の疲労試験を行った場合のAEの検出結果を示した3次元グラフである。 Figure 1 (B) is a 3-dimensional graph showing the detection results of the AE in the case of performing a fatigue test of the test member at a low temperature aluminum alloy (about -160 ° C.).

このAE検出グラフが示す様に、低温であっても特定の周波数帯、190kHz〜230kHzでAEカウント数の経時的な増大が見られる。 The AE detection graph as shown in the specific frequency band even at low temperatures, the temporal increase in the AE count in 190kHz~230kHz seen. 又、繰返し回数A(0〜10000)、繰返し回数B(50000〜60000)、繰返し回数C(100000〜110000)、繰返し回数D(130000〜137000)である。 The number of repetitions A (0 to 10000), the number of repetitions B (50 thousand to 60 thousand), repetition count C (100 thousand-110 thousand), a repetition count D (from 130,000 to 137,000).

図2(A)は、9%Ni鋼の常温での試験部材の疲労試験を行った場合のAEの検出結果を示した3次元グラフであり、繰返し回数は2000回〜60000回とした。 2 (A) is a three-dimensional graph showing the detection results of the AE in the case of performing a fatigue test of the test member in the normal temperature of 9% Ni steel, the number of repetitions was ~60000 times 2000 times.

このAE検出グラフから分る様に、繰返し回数A(2000〜12000)、繰返し回数B(32000〜42000)、繰返し回数C(42000〜52000)、繰返し回数D(57000〜60000)と移行する程に、160kHz〜220kHzの周波数帯では、AEカウント数が経時的に増大している。 As can be seen from the AE detection graph, repetition count A (2,000 to 12,000), the number of repetitions B (32,000-42000), the number of repetitions C (42000 to 52000), enough to shift the repetition count D (from 57 thousand to 60 thousand) in the frequency band of 160KHz~220kHz, AE count is increased over time. 特に、180kHz〜200kHzの周波数帯では、顕著なAEカウント数の増大が確認できる。 In particular, in the frequency band of 180kHz~200kHz, significant AE count the number of increase can be confirmed. 又、繰返し回数D以上で試験部材が破断したことが分る。 Further, it can be seen that the test member in the repeat count D or is broken.

図2(B)は、9%Ni鋼の低温(約−160℃)での試験部材の疲労試験を行った場合のAEの検出結果を示した3次元グラフである。 Figure 2 (B) is a 3-dimensional graph showing the detection results of the AE in the case of performing a fatigue test of the test member at a low temperature (about -160 ° C.) of 9% Ni steel.

このAE検出グラフが示す様に、9%Ni鋼は低温であっても特定の周波数帯、170kHz〜250kHzでAEカウント数の経時的な増大が見られる。 The AE detection graph as indicated, 9% Ni steel specific frequency band even at low temperatures, over time increases in AE count is seen in 170KHz~250kHz. 又、繰返し回数A(0〜10000)、繰返し回数B(20000〜30000)、繰返し回数C(40000〜50000)、繰返し回数D(60000〜70000)である。 The number of repetitions A (0 to 10000), the number of repetitions B (20000 to 30,000), the number of repetitions C (40 thousand to 50 thousand), a repetition count D (60000~70000).

上述した様に疲労試験を行った場合、材料の相違に拘らず、更に環境温度の相違に拘らず、試験部材には疲労亀裂の発生、疲労亀裂の進展に伴い、特定周波数帯でのAEカウント数の経時的増加が確認できる。 When performing the fatigue test as described above, regardless of the differences of the material, further regardless of the differences in the environmental temperature, the generation of fatigue cracks in the test member, with the progress of fatigue cracks, AE count at a particular frequency band over time increase in the number can be confirmed.

従って、構造物の繰返し荷重が作用する部位をモデル化した試験部材により、予め疲労試験を実施し、繰返し回数を増大させた場合の、所定繰返し回数毎のAE検出曲線を取得し、AE検出グラフを作成し、該AE検出グラフを参照データとして取得しておく。 Thus, the test member cyclic loading of the structure models the site acts performed beforehand fatigue test, in the case of increasing the number of iterations to obtain the AE detection curve for each predetermined number of iterations, AE detection graph create and you obtain the AE detection graph as a reference data.

実際の検査では、構造物の検査対象部位又は検査対象部位の近傍にAEセンサを設け、該AEセンサで検出されるAEカウント数内、特定周波数のAEカウント数を監視し、参照データと比較することで、疲労亀裂の検出及び疲労亀裂の程度及び疲労亀裂の進展状態の推定を行うことができる。 In actual inspection, an AE sensor provided in the vicinity of the examination target region or inspected portion of the structure, the AE sensor in the AE counts detected, monitor the AE count of a specific frequency, compared with the reference data it is, it is possible to detect and estimate the progress state of the degree of fatigue cracks and fatigue crack fatigue crack.

図3に於いて、本発明に係る疲労損傷評価装置1について、概略を説明する。 In FIG. 3, the fatigue damage evaluation device 1 according to the present invention, an outline.

図3中、2は構造物の検査対象部位であり、3は前記検査対象部位2の表面に取付けられたAEセンサ、5は制御演算部、6は該制御演算部5に接続された記憶部、7は前記制御演算部5に接続された操作入力部、8は前記制御演算部5に接続された出力部である。 In FIG. 3, 2 is the inspected portion of the structure, 3 AE sensor attached to the surface of the inspected portion 2, 5 control calculation unit, 6 storage section connected to the control arithmetic unit 5 , 7 operation input unit connected to the control arithmetic unit 5, 8 is an output connected to the control arithmetic unit 5.

該AEセンサ3からの信号は、信号処理部4に於いて増幅及びA/D変換等所要の信号処理がなされる。 Signal from the AE sensor 3, amplification and A / D conversion or the like required signal processing at the signal processing unit 4 is performed. 例えば、図4は前記AEセンサ3が検出したAE信号を示しており、該AE信号の内、閾値9であり、前記信号処理部4は前記閾値9を超えた信号(以下AEカウント信号11と称す)について前記制御演算部5に出力される。 For example, Figure 4 shows the AE signals detected by the AE sensor 3, of the AE signal is a threshold 9, wherein the signal processing unit 4 and the signal (hereinafter AE count signal 11 exceeds the threshold value 9 referred) is outputted to the control arithmetic unit 5 for.

前記制御演算部5は前記閾値9を超えた信号について、該信号の持つ周波数と関連付けてカウントし、前記記憶部6に記録する。 The control arithmetic unit 5 for signal exceeds the threshold value 9 to count in association with the frequency with the said signal, and records in the storage unit 6. 尚、前記信号処理部4は、AE信号の増幅のみを行い、前記閾値9を超えた信号の検出は、前記制御演算部5で行ってもよい。 Incidentally, the signal processing unit 4 performs only amplification of the AE signal, detection of a signal exceeding the threshold value 9 may be performed by the control arithmetic unit 5.

前記記憶部6は、データ格納部及びプログラム格納部を有し、前記データ格納部には前記AEカウント信号11及び予め取得した参照データが格納され、前記プログラム格納部には前記AEカウント信号11に基づきAE検出曲線を作成するAE検出曲線作成プログラム、更にAE検出曲線よりAE検出グラフを作成するAE検出グラフ作成プログラム、前記AEカウント信号11或は前記AE検出グラフより特定周波数或は特定周波数帯を検出する特定周波数帯検出プログラム、前記AE検出曲線より、該AE検出曲線が占める面積を演算するAE面積演算プログラム、AE検出曲線が占める面積及び参照データから亀裂進展状態を判断する亀裂判断プログラム等が格納される。 The storage unit 6 has a data storage unit and a program storage unit, said data storage unit stores reference data acquired the AE count signal 11 and the advance and the program storage unit to the AE count signal 11 AE detection curve creation program that creates an AE detection curve based further AE detection graphing program to create AE detection graph from AE detection curve, a specific frequency or a specific frequency band from the AE count signal 11 or the AE detection graph specific frequency band detection program for detecting, from the AE detection curve, AE area calculation program for calculating the area of ​​the AE detection curve occupied, crack determination program for determining the crack growth state from the area and the reference data occupies AE detection curve It is stored.

前記制御演算部5は、前記AE検出曲線作成プログラム、前記AE検出グラフ作成プログラム、前記特定周波数帯検出プログラム、前記AE面積演算プログラム、前記亀裂判断プログラムを作動させ、得られたデータは前記記憶部6に記録する。 The control arithmetic unit 5, the AE detection curve creation program, the AE detector graphing program, the specific frequency band detection program, the AE area calculation program, said actuates the crack judgment program, resulting data the storage unit 6 to record.

尚、前記制御演算部5及び前記AE検出曲線作成プログラム、前記AE検出グラフ作成プログラム、前記特定周波数帯検出プログラム、前記AE面積演算プログラム、前記亀裂判断プログラム等は疲労亀裂進展判断部12を構成する。 Incidentally, the control arithmetic unit 5 and the AE detection curve creation program constituting the AE detection graphing program, the specific frequency band detection program, the AE area calculation program, the crack judgment program and the like fatigue crack growth determination unit 12 .

前記操作入力部7からは、予め取得した参照データを設定入力し、又前記AEセンサ3からのデータ取得条件を設定する。 The operation from the input unit 7 sets the input reference data acquired in advance, and sets the data acquisition condition from the AE sensor 3. 該データ取得条件としては、例えば、繰返し回数が、A(2000〜12000)、繰返し回数B(32000〜42000)、繰返し回数C(42000〜52000)、繰返し回数D(57000〜60000)である時にAE信号を取得する、或は、所定時間間隔、所定日時間隔でAE信号を取得する、或は閾値を設定する等である。 As the data acquisition condition, for example, the number of repetitions is, A (2,000 to 12,000), the number of repetitions B (32 thousand to 42 thousand), repetition count C (from 42000 to 52000), AE when a repeat count D (57,000 to 60000) acquiring signals, or, etc. for setting a predetermined time interval, it obtains the AE signal at predetermined time intervals, or threshold.

尚、AE信号取得時期について、例えば橋梁の様に常時振動している場合には、常時連続して、或は短い時間間隔でAE信号を取得し、又LNGタンク等ではLNGの増減の周期に合わせる等してAE信号を取得する。 Note that AE signal acquisition timing, for example, if you are constantly vibrate like a bridge is constantly continuously, or obtains the AE signal at short time intervals, and the period of the LNG increases and decreases in the LNG tanks to get the AE signal and the like together.

前記出力部8は、ディスプレイ、プリンタ、或は外部記録媒体(FD、MO、メモリカード等)に記録する記録部等であり、前記出力部8には作成されたAE検出曲線、前記AE検出グラフ、疲労亀裂進展判断等が表示、或は出力される。 The output section 8, a display, a printer, or a recording unit or the like to be recorded in the external recording medium (FD, MO, memory card, etc.), AE detection curve was created on the output unit 8, the AE detection graph , fatigue crack growth judgment, such as the display, or is output.

以下、作用について説明する。 The following is a description of the operation.

繰返し荷重が作用する部材から発生されるAEとしては、図5に示される様に、亀裂の進展により発生する弾性波、塑性変形時に発生する弾性波、破面が接触した際に発生する弾性波、酸化皮膜が剥離、破壊した際に発生する弾性波が含まれる。 The AE to repeated load is generated from member acting, as shown in FIG. 5, the elastic wave generated by the development of a crack, the elastic wave generated during plastic deformation, elastic waves generated when a fracture is in contact , oxide film peeling, include acoustic wave generated upon fracture. 上記した様に、AEの内、亀裂進展により発生する弾性波は、他の弾性波に比べて高い周波数を有し、亀裂の進展と共にAEカウント数が増大する。 As described above, among the AE, the elastic wave generated by the crack growth, has a frequency higher than the other elastic wave, AE count increases with progress of the crack.

前記疲労亀裂進展判断部12は、各繰返し回数でのAE検出曲線から高周波部分で、経時的に増大している特定周波数帯を検出し、参照データと比較し、増大の傾向により、疲労亀裂及び亀裂進展の状態を判断する(例えば、図1(A))。 The fatigue crack growth determination unit 12, a high frequency portion from the AE detection curve at each repeat count, and detects a specific frequency band that is increased over time, as compared to the reference data, the trend of increased fatigue crack and to determine the state of crack growth (e.g., FIG. 1 (a)).

疲労亀裂及び亀裂進展の状態を判断する方法の1つとして、特定周波数帯の占める面積、即ち特定周波数帯面積(S)を演算し、周波数帯面積の増大傾向により判断する。 One way to determine the state of fatigue cracks and crack growth, calculated area occupied by the specific frequency band, i.e. a specific frequency band area of ​​the (S), is determined by the increasing tendency of the band area.

又疲労亀裂及び亀裂進展の状態を判断する他の方法として、各繰返し回数でのAE検出曲線が占める面積、即ちAE検出曲線面積(S0)と特定周波数帯面積との比(S/S0)を求め、面積比の増大傾向により判断する。 Further as another method of determining the state of fatigue cracks and crack growth, the area occupied by the AE detection curve at each iteration number, i.e. AE detection curve area (S0) and the ratio of the specific frequency band area of ​​the (S / S0) calculated, it is determined by the increasing tendency of the area ratio.

更に、図6に示す様に、面積比(S/S0)と疲労亀裂進展速度とは相関関係があり、予め、各材料について各温度についての面積比(S/S0)と疲労亀裂進展速度の参照データを取得し、得られた面積比(S/S0)と対応する条件の参照データとの比較で疲労亀裂進展がどの様な状態であるかを判断する。 Furthermore, as shown in FIG. 6, there is a correlation between the area ratio and (S / S0) and fatigue crack growth rate, in advance, the area ratio for each temperature for each material (S / S0) and fatigue crack growth rate Gets a reference data, the fatigue crack growth in comparison with the conditions of the reference data corresponding to the obtained area ratio (S / S0) to determine a whether what kind of state. 即ち、面積比(S/S0)を求めることで、疲労亀裂進展速度を取得、或は推察することができる。 That is, by obtaining the area ratio (S / S0), it is possible to fatigue crack growth rate acquisition or be inferred.

尚、図6は、アルミ合金の低温、9%Ni鋼の低温での面積比(S/S0)と疲労亀裂進展速度の関係を示している。 Incidentally, FIG. 6 shows a low-temperature aluminum alloy, the area ratio at a low temperature of 9% Ni steel (S / S0) and fatigue crack growth rate relationship.

又、疲労亀裂進展速度と安全設計上の視標となるΔKは図7に示される周知の関係があり、疲労亀裂進展速度が分ることで、構造物を設計する際のデータとして使用することもできる。 Further, [Delta] K of the target on the fatigue crack growth rate and safety design is well-known relationship shown in FIG 7, when seen fatigue crack growth rate, to be used as data in the design of structures It can also be.

又、AEは物質によってAEの伝播速度(音速)が決定されるので、伝播速度を利用して亀裂発生位置を特定することができる。 Also, AE because the propagation speed of the AE (acoustic velocity) is determined by the material, it is possible to identify the crack generation position by using the propagation velocity. 即ち、一次元の位置を特定するには、所定距離離れた2つのAEセンサでAEを検出し、検出時間差を求め、検出時間差と音速で1次元の位置が特定できる。 That is, in order to identify the position of the one-dimensional detects AE at a predetermined distance two AE sensors apart obtains the detection time difference, it can be identified one-dimensional position detection time difference and speed of sound. 同様にして、2次元の位置を特定するには3つのAEセンサを設け、又3次元の位置を特定するには4つのAEセンサを設ければよい。 Similarly, to identify the two-dimensional position provided three AE sensors, also in identifying the three-dimensional position may be provided four AE sensors.

尚、本発明は、繰返し荷重が作用する構造物に限らず、材料の腐食を検出する場合でも実施可能であり、更に本発明は、原油タンク腐食調査、圧力容器耐圧試験、橋脚モニタリング、回転機械の異常監視、航空機の飛行中の部材の調査、材料試験等種々の構造物、分野に適用可能である。 The present invention is not limited to the structure repeated load is applied, may be embodied even in the case of detecting corrosion of the material, further the present invention, a crude oil tank corrosion research, a pressure vessel pressure test, piers monitoring, rotating machinery abnormality monitoring, research members in flight of the aircraft, materials testing, etc. various structures can be applied in the field.

又本発明をタンクの疲労損傷評価に実施すれば、タンクを開放することなく、タンク外部から疲労亀裂の検出、疲労亀裂の程度の推定、疲労亀裂の位置が特定できるので、検査期間、検査コストを大幅に低減できる。 Also provided by carrying out the present invention on fatigue damage evaluation of the tank, without opening the tank, detection of fatigue cracks from the tank outside, estimation of the degree of fatigue cracks, since it is possible to identify the position of the fatigue crack, the test period, inspection cost the can be greatly reduced.

1 疲労損傷評価装置 2 検査対象部位 3 AEセンサ 4 信号処理部 5 制御演算部 6 記憶部 7 操作入力部 8 出力部 9 閾値 11 AEカウント信号 12 疲労亀裂進展判断部 1 Fatigue damage evaluation apparatus 2 inspected portion 3 AE sensor 4 signal processing unit 5 control calculation unit 6 memory 7 the operation input unit 8 output unit 9. threshold 11 AE count signal 12 Fatigue crack growth determination unit

Claims (8)

  1. 検査部位についてのAE検出曲線を経時的に順次取得し、 取得した該AE検出曲線を経時的に順次比較し、該AE検出曲線のAEカウント数が経時的に増大する周波数帯を検出し、検出した周波数帯を特定周波数帯とし、該特定周波数帯でのAEカウント数の増大傾向に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断することを特徴とする疲労損傷評価方法。 The AE detection curves for the examined site over time sequentially obtained, over time and sequentially compares the acquired the AE detection curve, AE count of the AE detection curve detects the frequency band to be increased over time, detected the frequency band to a specific frequency band, the generation of fatigue cracks on the basis of the AE count increasing tendency in the specific frequency band, the fatigue damage evaluation method characterized by determining the crack growth state.
  2. 検査部位をモデル化した試験部材により、予め疲労試験を実施し、予め前記AE検出曲線を経時的に取得して参照データとし、 該参照データより前記検査部位の特定周波数帯を検出し、該検査部位の特定周波数帯での前記AEカウント数と前記参照データとを比較し、前記AEカウント数の増大傾向により疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する請求項1の疲労損傷評価方法。 The modeled tested member inspection site, pre-fatigue test was performed, with the reference data acquired in advance the AE detection curve over time to detect the specific frequency band of the test site than the reference data, the test comparing the AE count and the reference data at a particular frequency band of sites, the generation of fatigue cracks by the increasing tendency of the AE count, fatigue damage evaluation method according to claim 1 for determining the crack growth state.
  3. 前記 AE検出曲線の特定周波数帯部分の特定周波数帯面積を求め、該特定周波数帯面積の増大傾向に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する請求項1の疲労損傷評価方法。 The determined specific frequency band area of the specific frequency band portion of the AE detection curve, occurrence of fatigue cracks on the basis of the increasing tendency of the specific frequency band area, the fatigue damage evaluation method according to claim 1 for determining the crack growth state.
  4. 前記 AE検出曲線の面積S0、及び前記特定周波数帯面積Sを求めると共に面積比S/S0を求め、該面積比S/S0 の増大傾向に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する請求項の疲労損傷評価方法。 Wherein measuring the area ratio S / S0 with obtaining the area S0, and the specific frequency band area S of each AE detection curve, occurrence of fatigue cracks on the basis of the increasing tendency of the area ratio S / S0, wherein for determining the crack growth conditions fatigue damage evaluation method of claim 3.
  5. 前記 AE検出曲線面積と前記特定周波数帯面積との比(S/S0)と亀裂進展速度との関連から、前記面積比に基づき亀裂進展速度を求める請求項の疲労損傷評価方法。 Wherein the association between the crack growth rate ratio (S / S0) of the specific frequency band area and each AE detection curve area, fatigue damage evaluation method according to claim 4 for determining the crack growth rate based on the area ratio.
  6. 検査対象部位に取付けられたAEセンサと、該AEセンサからAE信号が入力される疲労亀裂進展判断部とを具備し、該疲労亀裂進展判断部は、検査部位についてのAE検出曲線を経時的に順次取得し、取得した該AE検出曲線を経時的に順次比較し、該AE検出曲線のAEカウント数が経時的に増大する周波数帯を検出し、検出した周波数帯を特定周波数帯とし、該特定周波数帯での特定周波数帯AEカウント数を演算し、該特定周波数帯AEカウント数の増大傾向に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断することを特徴とする疲労損傷評価装置。 And AE sensors attached to the inspection target region, comprising a fatigue crack growth determination unit AE signal from the AE sensor are input, the fatigue crack growth determination unit, over time the AE detection curves for the examined site sequentially obtained, over time and sequentially compares the acquired the AE detection curve, AE count of the AE detection curve detects the frequency band to be increased over time, and the specific frequency band detected frequency band, the specific calculates a specific number counting frequency band AE in the frequency band, the generation of fatigue cracks on the basis of the increasing tendency of the specific frequency band AE count, fatigue damage evaluation apparatus characterized by determining the crack growth state.
  7. 前記疲労亀裂進展判断部は、AE信号から得られる総AEカウント数と前記特定周波数帯AEカウント数とを求めると共に(特定周波数帯AEカウント数/総AEカウント数)の比を求め、該比に基づき疲労亀裂の発生、亀裂進展状態を判断する請求項の疲労損傷評価装置。 The fatigue crack growth determination unit obtains a ratio (specific frequency band AE count / total AE count) with seek and the specific frequency band AE count the total AE counts obtained from the AE signal, in the ratio generation of based fatigue cracks, the fatigue damage evaluation apparatus according to claim 6 for determining the crack growth state.
  8. 前記検査対象部位に取付けられた複数のAEセンサを具備し、前記疲労亀裂進展判断部は、複数のAEセンサからの信号の受信時間差に基づき発生した亀裂の位置を特定する請求項の疲労損傷評価装置。 It comprises a plurality of AE sensors attached to the inspection target region, the fatigue crack growth determination unit, fatigue damage of claim 7 to identify the position of the cracks on the basis of generated reception time difference of the signals from a plurality of AE sensors evaluation device.
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