JP6037983B2 - Crack opening behavior acquisition method, crack opening behavior acquisition device, and crack opening behavior acquisition program - Google Patents
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Description
本発明は、き裂の開口挙動取得方法、き裂の開口挙動取得装置及びき裂の開口挙動取得プログラムに関する。 The present invention relates to a crack opening behavior acquisition method, a crack opening behavior acquisition device, and a crack opening behavior acquisition program.
構造物の表面に発生したき裂は進展すると構造物の損傷に至るおそれがあり、進展するおそれのあるき裂を事前に検出することは構造物を安全に使用する上で重要である。特に、構造物に生じたき裂は、開閉口を繰り返すことで進展するため、き裂が開口したか否かといったき裂の開口挙動を検出することが進展する恐れのあるき裂を検出する上で必要となってくる。 If the crack generated on the surface of the structure propagates, the structure may be damaged, and it is important to detect the crack that may propagate in advance for safe use of the structure. In particular, since cracks that occur in a structure propagate by repeating the opening and closing, detecting crack opening behavior such as whether the crack has opened or not can be used to detect cracks that may develop. It becomes necessary.
例えば、特許文献1では、き裂の先端部に第一のひずみゲージ、き裂から離れた位置に第二のひずみゲージをそれぞれ張り付け、ひずみゲージの出力を異なる二点から得ることで、き裂が開口している範囲でのひずみ量の変化を検出する方法が開示されている。このような方法を用いることで、き裂が開口している範囲での有効応力拡大係数を求めて、き裂の成長予測を行うことで機器の寿命予測精度の向上を図っている。
For example, in
しかしながら、上述のような方法では、き裂の先端部を測定しているため、き裂が開口したことを正確に検出することが難しいという問題を有している。特に、微小なき裂の場合、き裂の先端部の開口量は微小であり、その変化量が小さすぎるため正確にき裂の開口挙動を検出することが困難である。 However, the above-described method has a problem that it is difficult to accurately detect the opening of the crack because the tip of the crack is measured. In particular, in the case of a minute crack, the amount of opening at the tip of the crack is minute, and the amount of change is too small, so that it is difficult to accurately detect the opening behavior of the crack.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、き裂の開口挙動を精度高く検出することが可能なき裂の開口挙動取得方法、き裂の開口挙動取得装置及びき裂の開口挙動取得プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a crack opening behavior acquisition method, a crack opening behavior acquisition device, and a crack opening capable of accurately detecting the crack opening behavior. An object is to provide an opening behavior acquisition program.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様におけるき裂の開口挙動取得方法は試験対象物の表面におけるき裂の延在方向の中央を含む領域に、該き裂を前記延在方向に交差する方向にまたぐようにして第一のひずみゲージを設ける第一取付工程と、前記試験対象物の表面における前記き裂から離間した箇所に、第二のひずみゲージを設ける第二取付工程と、前記試験対象物に対して荷重を加えた際における前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力を取得する出力取得工程と、前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力の差分を算出する差分算出工程と、前記出力取得工程と前記差分算出工程との間に、前記第一のひずみゲージの出力と前記第二のひずみゲージの出力との弾性域における傾きを一致させる補正工程と、を備える。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
In one aspect of the present invention, the crack opening behavior acquisition method is such that the crack is straddled across a region that includes the center of the crack extension direction on the surface of the test object in a direction crossing the extension direction. A first mounting step for providing a first strain gauge; a second mounting step for providing a second strain gauge at a location spaced from the crack on the surface of the test object; and a load on the test object. An output acquisition step of acquiring the outputs of the first strain gauge and the second strain gauge, and a difference calculation for calculating a difference between the outputs of the first strain gauge and the second strain gauge. And a correction step of matching the slopes of the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge in the elastic region between the step and the output acquisition step and the difference calculation step .
このようなき裂の開口挙動取得方法よれば、出力取得工程によって、き裂が開口した際の変形量が最も大きくなるき裂の中央部分のひずみ量を第一のひずみゲージによって取得することができる。即ち、き裂が開口した際のひずみ量の変化が最も認識し易い部分におけるひずみ量を取得することができる。また、出力取得工程では、第二のひずみゲージによって取得することで、試験対象物の標準的なひずみ量を取得することができる。その後、差分算出工程にて、差分を求めることで、き裂が開口した際の試験対象物の標準的なひずみ量と、き裂の中央を含む領域でのひずみ量との変化の差を算出することができる。き裂が開口した際に最も変化量が大きなき裂の中央を含む領域のひずみ量と試験対象物の標準的なひずみ量との差分を算出しているため、差分算出工程で算出される差分は大きくなる。その結果、変化が明確にすることできる。そして、変化が明確になることで、き裂が開口する際の応力やひずみ量を精度高く取得することができ、き裂の開口挙動を正確に検知することができる。 According to such a crack opening behavior acquisition method, the first strain gauge can acquire the strain amount at the center portion of the crack where the deformation amount when the crack opens is the largest in the output acquisition step. . That is, it is possible to acquire the strain amount in the portion where the change in the strain amount when the crack is opened is most easily recognized. In the output acquisition step, the standard strain amount of the test object can be acquired by acquiring with the second strain gauge. After that, by calculating the difference in the difference calculation step, the difference in change between the standard strain amount of the test object when the crack opens and the strain amount in the region including the center of the crack is calculated. can do. The difference calculated in the difference calculation step is calculated because the difference between the strain amount in the region including the center of the crack that has the largest change when the crack opens and the standard strain amount of the test object is calculated. Becomes bigger. As a result, changes can be clarified. And since a change becomes clear, the stress and distortion amount at the time of a crack opening can be acquired with high precision, and the opening behavior of a crack can be detected accurately.
このようなき裂の開口挙動取得方法よれば、補正工程によって、第一のひずみゲージの出力と第二のひずみゲージの出力とを補正することで、試験条件による誤差を補正することができる。即ち、き裂が開口するまでの領域である弾性域ではヒステリシスループが応力に対してひずみ量を線形に変化させることを利用し補正する。その結果、弾性域における第一のひずみゲージの出力と第二のひずみゲージの出力とを一致させ、き裂が開口するまでの誤差を取り除くことができ、き裂が開口した際のひずみ量の変化が微小であっても検出し易くすることができる。これにより、より精度高くき裂の開口挙動を取得することができる。 According to such a crack opening behavior acquisition method, the error due to the test condition can be corrected by correcting the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge in the correction step. That is, in the elastic region, which is the region until the crack opens, the hysteresis loop corrects using the fact that the amount of strain changes linearly with respect to the stress. As a result, the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge in the elastic region can be matched to eliminate the error until the crack opens, and the amount of strain when the crack opens can be reduced. Even if the change is minute, it can be easily detected. Thereby, the opening behavior of the crack can be acquired with higher accuracy.
さらに、本発明の他の態様におけるき裂の開口挙動取得方法は、前記第一取付工程は、前記き裂の全体を覆うように前記第一のひずみゲージを取り付けてもよい。 Furthermore, in the crack opening behavior acquisition method according to another aspect of the present invention, in the first attachment step, the first strain gauge may be attached so as to cover the entire crack.
このようなき裂の開口挙動取得方法によれば、試験対象物に延在するき裂の全体としてのひずみ量を検出することで、開口挙動を検出することができる。これにより、き裂の中央部分が不明な複雑な形状をなすき裂に対しても、精度高くき裂の開口挙動を取得することができる。 According to such a crack opening behavior acquisition method, the opening behavior can be detected by detecting the strain amount as a whole of the crack extending to the test object. Thereby, the opening behavior of the crack can be acquired with high accuracy even for a crack having a complicated shape whose central portion is unknown.
また、本発明の他の態様におけるき裂の開口挙動取得方法は、前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記第一のひずみゲージと前記第二のひずみゲージとの出力の差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出工程と、前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出工程と、を有していてもよい。 Further, the crack opening behavior acquisition method according to another aspect of the present invention is based on the difference between the outputs of the first strain gauge and the second strain gauge based on the difference calculated in the difference calculation step. Based on the opening start point calculation step for calculating an opening start point at which the crack can be considered to start opening, and the difference calculated in the difference calculation step, the maximum value of the difference from the opening start point is calculated as the threshold value. A coefficient calculating step of calculating the opening amount of the crack and calculating a stress intensity factor from the calculated opening amount.
このようなき裂の開口挙動取得方法によれば、き裂が開口し始めた時点を精度高く検出することができる。即ち、き裂が開口し始めるタイミングを第一のひずみゲージの出力と第二のひずみゲージの出力との差からき裂が開口を開始したとみなせる開口開始点として検出することで、き裂が開口したことを容易に精度高く検出することができる。また、開口開始点から差分の最大値までをき裂の開口量として算出する。そのため、き裂が開口する時点で、どの程度き裂が開いたのかを開口量として取得することができる。また、開口量が取得できることで、き裂が進展するき裂であるか否かを評価する指標となる応力拡大係数も容易に取得することができる。これによって、き裂の開口挙動をより精度高く検出することができる。 According to such a crack opening behavior acquisition method, it is possible to accurately detect the point in time when the crack starts to open. In other words, by detecting the timing at which the crack begins to open as the opening start point where the crack can be considered to start opening from the difference between the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge, the crack is opened. This can be easily detected with high accuracy. Further, the opening from the opening start point to the maximum difference is calculated as the crack opening amount. Therefore, it can be acquired as the opening amount how much the crack has opened when the crack opens. Further, since the opening amount can be acquired, it is possible to easily acquire a stress intensity factor that is an index for evaluating whether or not the crack is a crack that propagates. Thereby, the opening behavior of the crack can be detected with higher accuracy.
さらに、本発明の他の態様におけるき裂の開口挙動取得方法は、前記係数算出工程で算出した前記応力拡大係数が、前記き裂が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数を超えているか否かを判定するき裂進展判定工程を有していてもよい。 Furthermore, in the crack opening behavior acquisition method according to another aspect of the present invention, the stress intensity factor calculated in the coefficient calculating step is a reference stress intensity at which a crack growth rate starts increasing. You may have the crack growth determination process which determines whether it exceeds the coefficient.
このようなき裂の開口挙動取得方法によれば、試験対象物のき裂が進展するき裂なのか否かを精度高く判定することができる。これにより、試験対象物に形成されているき裂が悪影響を及ぼす有害なき裂であるか否かを容易に精度高く判定できる。 According to such a crack opening behavior acquisition method, it is possible to determine with high accuracy whether or not the crack of the test object is a developing crack. This makes it possible to easily determine with high accuracy whether or not the crack formed on the test object is a harmful crack that has an adverse effect.
また、本発明の他の態様におけるき裂の開口挙動取得方法は、前記き裂進展判定工程において前記応力拡大係数が前記基準応力拡大係数を超えていると判定された場合に、前記応力拡大係数から前記き裂進展速度を算出し、時間経過に伴うき裂の長さを推定して前記試験対象物の許容する許容き裂長さに達するまでの時間を算出する進展時間算出工程を有していてもよい。 Further, in the crack opening behavior acquisition method according to another aspect of the present invention, the stress intensity factor is determined when it is determined that the stress intensity factor exceeds the reference stress intensity factor in the crack propagation determining step. The crack growth rate is calculated from the above, the length of the crack with the passage of time is estimated, and the time to reach the allowable crack length allowed by the test object is calculated. May be.
このようなき裂の開口挙動取得方法によれば、き裂進展速度を容易に算出することができ、き裂がどの程度の速度で進展していくかを容易に検出することができる。そして、算出したき裂進展速度に基づいて、繰返し数を算出し、試験対象物に荷重を負荷する周期から時間変換することで、時間経過に伴うき裂長さであるき裂開口挙動を推定することができる。したがって、試験対象物が許容き裂長さに達するまでの時間も推定することが容易にできる。これにより、試験対象物が許容できる許容き裂長さに達するまでの時間を算出することができる。つまり、試験対象物に形成されたき裂によって試験対象物が使用できなくなるまでの時間を容易に算出して推定することができる。これにより、試験対象物を検査するまで期間や取り換えるまでの期間等を予測することができ、き裂によって試験対象物に致命的な影響が生じる前に対策を講じることができる。 According to such a crack opening behavior acquisition method, the crack growth rate can be easily calculated, and it is possible to easily detect how fast the crack is growing. Based on the calculated crack growth rate, the number of repetitions is calculated, and the crack opening behavior, which is the crack length with the passage of time, is estimated by time conversion from the period in which the load is applied to the test object. Can do. Therefore, it is possible to easily estimate the time until the test object reaches the allowable crack length. Thereby, it is possible to calculate the time until the test object reaches an allowable crack length. That is, it is possible to easily calculate and estimate the time until the test object cannot be used due to a crack formed in the test object. Thereby, it is possible to predict a period until the test object is inspected, a period until the test object is replaced, and the like, and it is possible to take measures before the test object has a fatal effect on the test object.
さらに、本発明の一態様におけるき裂の開口挙動取得装置は、試験対象物の表面におけるき裂の延在方向の中央を含む領域に、該き裂を前記延在方向に交差する方向にまたぐようにして取り付けられる第一のひずみゲージと、前記試験対象物の表面における前記き裂から離間した箇所に取り付けられる第二のひずみゲージと、前記試験対象物に対して荷重を加えた際における前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力に基づいて、前記き裂の開口挙動を推定する制御部とを備え、前記制御部は、前記第一のひずみゲージの出力と前記第二のひずみゲージの出力との弾性域における傾きを一致させる補正部と、前記補正部で補正した前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力の差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部で算出した前記差分に基づいて、前記第一のひずみゲージと前記第二のひずみゲージとの出力の差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出部と、前記差分算出部で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出部と、を有する。 Furthermore, the crack opening behavior acquisition device according to one aspect of the present invention spans the crack in a direction crossing the extending direction in a region including the center of the extending direction of the crack on the surface of the test object. The first strain gauge attached in this way, the second strain gauge attached at a location away from the crack on the surface of the test object, and when the load is applied to the test object A control unit that estimates an opening behavior of the crack based on outputs of the first strain gauge and the second strain gauge, and the control unit outputs the output of the first strain gauge and the second strain gauge. a difference calculation unit for calculating a correction unit for matching the slope, the difference between the output of the correction unit said first strain gauge and the second strain gauge corrected by the elastic strain range of the output of the gauge, Based on the difference calculated by the difference calculating unit, an opening start point for calculating an opening start point at which the crack can be considered to start opening from a difference in output between the first strain gauge and the second strain gauge Based on the difference calculated by the point calculation unit and the difference calculation unit, the maximum value of the difference from the opening start point is calculated as the opening amount of the crack, and the stress intensity factor is calculated from the calculated opening amount. And a coefficient calculation unit for calculating.
このようなき裂の開口挙動取得装置によれば、き裂が開口し始めた時点を精度高く検出することができる。即ち、き裂が開口し始めるタイミングを第一のひずみゲージの出力と第二のひずみゲージの出力との差からき裂が開口を開始したとみなせる開口開始点として検出することで、き裂が開口したことを容易に精度高く検出することができる。また、開口開始点から差分の最大値までをき裂の開口量として算出する。そのため、き裂が開口する時点で、どの程度き裂が開いたのかを開口量として取得することができる。また、開口量が取得できることで、き裂が進展するき裂であるか否かを評価する指標となる応力拡大係数も容易に取得することができる。これによって、き裂の開口挙動をより精度高く検出することができる。 According to such an opening behavior acquisition device for a crack, it is possible to detect with high accuracy when the crack starts to open. In other words, by detecting the timing at which the crack begins to open as the opening start point where the crack can be considered to start opening from the difference between the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge, the crack is opened. This can be easily detected with high accuracy. Further, the opening from the opening start point to the maximum difference is calculated as the crack opening amount. Therefore, it can be acquired as the opening amount how much the crack has opened when the crack opens. Further, since the opening amount can be acquired, it is possible to easily acquire a stress intensity factor that is an index for evaluating whether or not the crack is a crack that propagates. Thereby, the opening behavior of the crack can be detected with higher accuracy.
また、本発明の他の態様におけるき裂の開口挙動取得装置は、前記制御部は、前記係数算出部で算出した前記応力拡大係数が、前記き裂が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数を超えているか否かを判定するき裂進展判定部を有していてもよい。 Further, in the crack opening behavior acquisition device according to another aspect of the present invention, the control unit increases a crack growth rate in which the stress intensity factor calculated by the coefficient calculation unit is a rate at which the crack progresses. You may have the crack growth determination part which determines whether it exceeds the reference | standard stress intensity | strength coefficient which begins to do.
このようなき裂の開口挙動取得装置によれば、試験対象物のき裂が進展するき裂なのか否かを精度高く判定することができる。これにより、試験対象物に形成されているき裂が悪影響を及ぼす有害なき裂であるか否かを容易に精度高く判定できる。 According to such a crack opening behavior acquisition device, it is possible to determine with high accuracy whether or not the crack of the test object is a developing crack. This makes it possible to easily determine with high accuracy whether or not the crack formed on the test object is a harmful crack that has an adverse effect.
さらに、本発明の他の態様におけるき裂の開口挙動取得装置は、前記制御部は、前記き裂進展判定部において前記応力拡大係数が前記基準応力拡大係数を超えていると判定された場合に、前記応力拡大係数から前記き裂進展速度を算出し、時間経過に伴う前記き裂の長さを推定して、前記試験対象物の許容する許容き裂長さに達するまでの時間を算出する進展時間算出部を有してもよい。 Furthermore, in the crack opening behavior acquisition device according to another aspect of the present invention, when the control unit determines that the stress intensity factor exceeds the reference stress intensity factor in the crack growth determination unit. , Calculating the crack growth rate from the stress intensity factor, estimating the crack length over time, and calculating the time to reach the allowable crack length allowed by the test object You may have a time calculation part.
このようなき裂の開口挙動取得装置によれば、き裂進展速度を容易に算出することができ、き裂がどの程度の速度で進展していくかを容易に検出することができる。そして、算出したき裂進展速度に基づいて、繰返し数を算出し、試験対象物に荷重を負荷する周期から時間変換することで、時間経過に伴うき裂長さであるき裂開口挙動を推定することができる。したがって、試験対象物が許容き裂長さに達するまでの時間の時間も推定することが容易にできる。これにより、試験対象物が許容できる許容き裂長さに達するまでの時間を算出することができる。つまり、試験対象物に形成されたき裂によって試験対象物が使用できなくなるまでの時間を容易に算出して推定することができる。これにより、試験対象物を検査するまで期間や取り換えるまでの期間等を予測することができ、き裂によって試験対象物に致命的な影響が生じる前に対策を講じることができる。 According to such a crack opening behavior acquisition device, the crack propagation speed can be easily calculated, and it is possible to easily detect how fast the crack progresses. Based on the calculated crack growth rate, the number of repetitions is calculated, and the crack opening behavior, which is the crack length with the passage of time, is estimated by time conversion from the period in which the load is applied to the test object. Can do. Therefore, it is possible to easily estimate the time until the test object reaches the allowable crack length. Thereby, it is possible to calculate the time until the test object reaches an allowable crack length. That is, it is possible to easily calculate and estimate the time until the test object cannot be used due to a crack formed in the test object. Thereby, it is possible to predict a period until the test object is inspected, a period until the test object is replaced, and the like, and it is possible to take measures before the test object has a fatal effect on the test object.
また、本発明の一態様におけるき裂の開口挙動取得プログラムは、試験対象物の表面におけるき裂の開口挙動をコンピュータで取得するき裂の開口挙動取得プログラムであって、前記コンピュータの入力装置により、前記試験対象物の前記き裂上に配置された第一のひずみゲージが出力した第一出力及び前記試験対象物の前記き裂と離間した位置に配置された第二のひずみゲージが出力した第二出力を取得する入力工程と、前記入力工程で取得された前記第一出力と前記第二出力との弾性域における傾きを一致させる補正工程と、前記補正工程で補正された前記第一出力と前記第二出力との差分を算出する差分算出工程と、前記差分算出工程で算出された前記差分に基づいて、前記第一出力と前記第二出力との差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出工程と、前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出工程と、前記係数算出工程で算出した前記応力拡大係数が、前記き裂が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数を超えているか否かを判定するき裂進展判定工程と、前記き裂進展判定工程において前記応力拡大係数が前記基準応力拡大係数を超えていると判定された場合に、前記応力拡大係数から前記き裂進展速度を算出し、時間経過に伴う前記き裂の長さを推定して、前記試験対象物の許容する許容き裂長さに達するまでの時間を算出する進展時間算出工程と、前記進展時間算出工程における算出結果を前記コンピュータの出力装置から出力させる出力工程と、を前記コンピュータに実行させる。 Further, the crack opening behavior acquisition program according to one aspect of the present invention is a crack opening behavior acquisition program for acquiring the crack opening behavior on the surface of the test object by a computer, using the computer input device. The first output outputted by the first strain gauge arranged on the crack of the test object and the second strain gauge arranged at a position separated from the crack of the test object outputted An input step for acquiring a second output, a correction step for matching the slopes of the first output acquired in the input step and the second output in an elastic region, and the first output corrected in the correction step The crack starts opening from the difference between the first output and the second output based on the difference calculated in the difference calculating step and the difference calculated in the difference calculating step. Shi Based on the difference calculated in the difference calculation step, the opening start point calculation step for calculating the opening start point that can be regarded as, and calculating the maximum value of the difference from the opening start point as the opening amount of the crack, A coefficient calculating step for calculating a stress intensity factor from the calculated opening amount, and a reference stress intensity factor at which a crack growth rate at which the stress intensity factor calculated in the coefficient calculating step starts is increasing. If the stress intensity factor is determined to exceed the reference stress intensity factor in the crack extension determination step and the crack extension determination step, it is determined from the stress intensity factor. A progress time calculating step of calculating a crack growth rate, estimating a crack length with time, and calculating a time required to reach an allowable crack length allowed by the test object; An output step of outputting the calculation result in the time calculation step from the output device of the computer, the causes the computer to perform.
このようなき裂の開口挙動取得プログラムによれば、き裂進展速度を容易に算出することができ、き裂がどの程度の速度で進展していくかを容易に検出することができる。そして、算出したき裂進展速度に基づいて、繰返し数を算出し、試験対象物に荷重を負荷する周期から時間変換することで、時間経過に伴うき裂長さであるき裂開口挙動を推定することができる。したがって、試験対象物が許容き裂長さに達するまでの時間の時間も推定することが容易にできる。これにより、試験対象物が許容できる許容き裂長さに達するまでの時間を算出することができる。つまり、試験対象物に形成されたき裂によって試験対象物が使用できなくなるまでの時間を容易に算出して推定することができる。これにより、試験対象物を検査するまで期間や取り換えるまでの期間等を予測することができ、き裂によって試験対象物に致命的な影響が生じる前に対策を講じることができる。 According to such a crack opening behavior acquisition program, the crack growth rate can be easily calculated, and it can be easily detected how fast the crack progresses. Based on the calculated crack growth rate, the number of repetitions is calculated, and the crack opening behavior, which is the crack length with the passage of time, is estimated by time conversion from the period in which the load is applied to the test object. Can do. Therefore, it is possible to easily estimate the time until the test object reaches the allowable crack length. Thereby, it is possible to calculate the time until the test object reaches an allowable crack length. That is, it is possible to easily calculate and estimate the time until the test object cannot be used due to a crack formed in the test object. Thereby, it is possible to predict a period until the test object is inspected, a period until the test object is replaced, and the like, and it is possible to take measures before the test object has a fatal effect on the test object.
さらに、本発明の一態様におけるき裂の開口挙動取得プログラムは、試験対象物の表面におけるき裂の開口挙動をコンピュータで取得するき裂の開口挙動取得プログラムであって、前記コンピュータの入力装置により、前記試験対象物の前記き裂上に配置された第一のひずみゲージが出力した第一出力及び前記試験対象物の前記き裂と離間した位置に配置された第二のひずみゲージが出力した第二出力を取得する入力工程と、前記入力工程で取得された前記第一出力と前記第二出力との弾性域における傾きを一致させる補正工程と、前記補正工程で補正された前記第一出力と前記第二出力との差分を算出する差分算出工程と、前記差分算出工程で算出された前記差分に基づいて、前記第一出力と前記第二出力との差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出工程と、前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出工程と、前記係数算出工程で算出した前記応力拡大係数が、前記き裂が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数を超えているか否かを判定するき裂進展判定工程と、前記き裂進展判定工程における判定結果を前記コンピュータの出力装置から出力させる出力工程と、を前記コンピュータに実行させる。 Further, the crack opening behavior acquisition program according to one aspect of the present invention is a crack opening behavior acquisition program for acquiring the crack opening behavior on the surface of the test object by a computer, and the computer uses an input device of the computer. The first output outputted by the first strain gauge arranged on the crack of the test object and the second strain gauge arranged at a position separated from the crack of the test object outputted An input step for acquiring a second output, a correction step for matching the slopes of the first output acquired in the input step and the second output in an elastic region, and the first output corrected in the correction step The crack starts opening from the difference between the first output and the second output based on the difference calculated in the difference calculating step and the difference calculated in the difference calculating step. Based on the difference calculated in the difference calculation step, the opening start point calculation step for calculating the opening start point that can be considered as the maximum, the maximum value of the difference from the opening start point is calculated as the opening amount of the crack, A coefficient calculating step for calculating a stress intensity factor from the calculated opening amount, and a reference stress intensity factor at which a crack growth rate at which the stress intensity factor calculated in the coefficient calculating step starts is increasing. And causing the computer to execute a crack growth determination step for determining whether or not the value exceeds the value, and an output step for outputting the determination result in the crack growth determination step from the output device of the computer.
このようなき裂の開口挙動取得プログラムによれば、試験対象物のき裂が進展するき裂なのか否かを精度高く判定することができる。これにより、試験対象物に形成されているき裂が悪影響を及ぼす有害なき裂であるか否かを容易に精度高く判定できる。そして、き裂進展判定工程後に出力することで、短時間で試験対象に形成されているき裂が悪影響を及ぼすき裂なのか否かを判断することができる。 According to such an opening behavior acquisition program for a crack, it is possible to determine with high accuracy whether or not the crack of the test object is a developing crack. This makes it possible to easily determine with high accuracy whether or not the crack formed on the test object is a harmful crack that has an adverse effect. And by outputting after a crack growth determination process, it can be judged whether the crack currently formed in the test object is a crack which has a bad influence in a short time.
本発明のき裂の開口挙動取得方法によれば、き裂の中央を含む領域のひずみ量を検出することで、き裂の開口挙動を精度高く検出することが可能となる。 According to the crack opening behavior acquisition method of the present invention, it is possible to detect the crack opening behavior with high accuracy by detecting the strain amount in the region including the center of the crack.
以下、本発明に係る第一実施形態について図1から図9を参照して説明する。
第一本実施形態のき裂の開口挙動取得方法は、き裂の開口挙動取得装置を用いて実施される。
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The crack opening behavior acquisition method according to the first embodiment is implemented using a crack opening behavior acquisition device.
き裂の開口挙動取得装置は、図3に示すように、表面にき裂2が形成されている矩形板状の試験対象物1に対して設置される。試験対象物1の表面に形成されるき裂2は、幅1mm以下で先端部の曲率半径が0である微小き裂であり、矩形板状の試験対象物1の短手方向(図1紙面左右方向)対して平行に延在している。ここで、き裂2の延在する試験対象物1の短手方向を延在方向とする。
As shown in FIG. 3, the crack opening behavior acquisition device is installed on a
本実施形態におけるき裂の開口挙動取得装置5は、試験対象物1の表面における微小き裂の開口挙動を取得する装置である。き裂の開口挙動取得装置5は、試験対象物1の表面におけるき裂2上に配置される第一のひずみゲージ3と、試験対象物1の表面におけるき裂2から離間した位置に配置される第二のひずみゲージ4と、第一のひずみゲージ3及び第二のひずみゲージ4から出力に基づいてき裂2の開口挙動を演算する取得装置本体50と、を備えている。
The crack opening behavior acquisition device 5 in this embodiment is a device that acquires the opening behavior of a microcrack on the surface of the
第一のひずみゲージ3は、試験対象物1の表面におけるき裂2の延在方向の中央を含む領域とき裂2の一端を含む領域とにわたって、き裂2を延在方向に直交に交差する方向(図3上下方向)にまたぐようにして貼り付けられている。第一のひずみゲージ3は、任意の箇所のひずみが測定できる公知のひずみゲージを使用する。即ち、第一のひずみゲージ3は、試験対象物1に一定の荷重が負荷され、負荷された荷重に対するひずみ量εを出力する。このひずみ量εは、応力‐ひずみ曲線として描くことでヒステリシスループとして出力される。ここで、第一のひずみゲージ3からの出力を第一出力D1とする。
The
第二のひずみゲージ4は、試験対象物1の表面におけるき裂2から一定の間隔を離間した箇所に貼り付けられている。第二のひずみゲージ4は、第一のひずみゲージ3と同じひずみゲージが使用され、試験対象物1に負荷された荷重に対するひずみ量εを出力する。ここで、第二のひずみゲージ4からの出力を第二出力D2とする。
The
取得装置本体50は、コンピュータであり、各種演算を行うCPU6と、CPU6のワークエリア等になるメモリ51と、ハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置7と、キーボードやマウス等の手入力装置52と、表示装置53(出力装置)と、手入力装置52及び表示装置53の入出力インタフェース54と、第一のひずみゲージ3及び第二のひずみゲージ4との間でデータの受送信を行うためのひずみゲージインタフェース55(入力装置)と、インターネット等のネットワークIを介して外部と通信するための通信インタフェース56と、ディスク型記憶媒体Dに対してデータの記憶処理や再生処理を行う記憶・再生装置57と、を備えている。
The acquisition device
補助記憶装置7には、第一のひずみゲージ3及び第二のひずみゲージ4により実際に測定された第一出力D1及び第二出力D2からき裂2の開口挙動を取得するためのき裂の開口挙動取得プログラム71及びOS(Operating System)プログラム72が予め格納されている。き裂の開口挙動取得プログラム71及びOSプログラム72は、例えば、記憶・再生装置57を介して、ディスク型記憶媒体Dから補助記憶装置7に取り込まれる。なお、き裂の開口挙動取得プログラム71及びOSプログラム72は、通信インタフェース56を介して外部の装置から補助記憶装置7に取り込まれてもよい。
The
補助記憶装置7には、さらに、き裂の開口挙動取得プログラム71の実行過程で、各種データが格納される。具体的に、第一のひずみゲージ3から出力される第一出力D1と、第二のひずみゲージ4から出力される第二出力D2と、さらに、補助記憶装置7には、取得プログラムの実行過程で図9に示すような評価テーブル73が作成され、この評価テーブル73に、このき裂2の開口挙動に関連するデータ等が格納される。
The
また、補助記憶装置7には、き裂の開口挙動取得プログラム71の実行前に、材料ごとに定められている基準応力拡大係数ΔKthのデータや、試験対象物1ごとに定められる許容き裂長さamのデータ等の試験対象物1の材料や形状に関数する固有のデータが、手入力装置52、通信インタフェース56及び記憶・再生装置57によって入力されることで格納される。
Further, the
CPU6は、取得装置本体50における制御部であり、複数の機能部を有している。CPU6は、第一出力D1及び第二出力D2を取得する入力部61と、第一出力D1及び第二出力D2の弾性域における傾きを一致させるよう補正する補正部62と、補正部62で補正された第一出力D1及び第二出力D2の差分を算出する差分算出部63とを有する。CPU6は、差分算出部63で得られた差分に基づいて第一出力D1と第二出力D2とから開口開始点Aを算出する開口開始点算出部64と、差分算出部63で得られた差分に基づいて応力拡大係数ΔKを算出する係数算出部65とを有する、CPU6は、係数算出部65で算出した応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えているかを判定するき裂進展判定部66と、き裂進展判定部66での判定結果に基づいて許容き裂長さamに達するまでの時間を算出する進展時間算出部67と、進展時間算出部67における算出結果を表示装置53で表示させる出力部68と、を有している。
The
なお、これらの各機能部は、いずれも、CPU6が補助記憶装置7に格納されているき裂の開口挙動取得プログラム71を実行することで機能する。
Each of these functional units functions when the
次に、以上で説明したき裂の開口挙動取得装置5を用いたき裂の開口挙動取得方法について図1に示す工程図に沿って説明する。 Next, a crack opening behavior acquisition method using the crack opening behavior acquisition device 5 described above will be described with reference to the process diagram shown in FIG.
き裂の開口挙動取得方法S10は、図1に示すように、試験対象物1の表面におけるき裂2の延在方向の中央を含む領域に第一のひずみゲージ3を設ける第一取付工程S1と、試験対象物1の表面におけるき裂2から離間した箇所に第二のひずみゲージ4を設ける第二取付工程S2と、第一のひずみゲージ3及び第二のひずみゲージ4の出力を取得する出力取得工程S3と、出力取得工程S3で得られた第一のひずみゲージ3及び第二のひずみゲージ4の出力に基づいて、き裂2の開口挙動をコンピュータによって演算し取得するコンピュータ演算工程S4と、を有している。
As shown in FIG. 1, the crack opening behavior acquisition method S <b> 10 includes a first attachment step S <b> 1 in which a
第一取付工程S1は、図3に示すように、き裂2の延在方向の中央を含む領域とき裂2の一端を含む領域とにわたって、き裂2を延在方向に直交に交差する方向にまたぐようにして第一のひずみゲージ3を貼り付ける。即ち、第一取付工程S1では、試験対象物1の表面におけるき裂2に対して、き裂2の先端から中央部分を超えた範囲を覆うように第一のひずみゲージ3を貼り付けて設けている。
As shown in FIG. 3, the first attachment step S <b> 1 is a direction that intersects the
第二取付工程S2は、図3に示すように、試験対象物1の表面におけるき裂2から一定の間隔を離間した箇所に第二のひずみゲージ4を貼り付けて設けている。第二のひずみゲージ4は、き裂2から離間した箇所であれば配置する場所を問わないが、き裂2の影響を避けるため、き裂2からひずみゲージの幅一つ分以上離れた箇所に配置することが好ましい。
As shown in FIG. 3, the second attachment step S <b> 2 is provided by attaching a
出力取得工程S3は、第一取付工程S1及び第二取付工程S2を実施後に、試験対象物1に一定の荷重を負荷し、負荷した荷重に対応する第一のひずみゲージ3の第一出力D1及び第二のひずみゲージ4の第二出力D2を取得する。第一出力D1及び第二出力D2は、負荷した荷重におけるひずみゲージによって得られるひずみ量εであり、応力‐ひずみ曲線として描くことで、図4に示すようなヒステリシスループとして出力される。
図4に示すように、出力取得工程S3で得られた第一出力D1と第二出力D2とのヒステリシスループを比較すると、き裂2のひずみ量εを測定した第一出力D1では、き裂2が開口すると荷重をかけても応力σが大きくならず、ひずみ量εだけが大きくなる。そのため、第一のひずみゲージ3と第二のひずみゲージ4とが同じ試験対象物1に設けられて同じ荷重が負荷されているにも関わらず、第一出力D1の方が第二出力D2よりも最大ひずみ量εmaxが大きく出力される。
なお、試験対象物1に負荷する荷重は、き裂2に対して開口させる方向にき裂2を変位させる荷重であれば良く、単純に試験対象部に対してき裂2の延在方向と直交する方向に向かって引張試験を実施して良く、試験対象物1に曲げを与えるよう曲げ試験を実施しても良い。
In the output acquisition step S3, after performing the first attachment step S1 and the second attachment step S2, a constant load is applied to the
As shown in FIG. 4, when the hysteresis loops of the first output D1 and the second output D2 obtained in the output acquisition step S3 are compared, the first output D1 obtained by measuring the strain amount ε of the
The load applied to the
次に、取得装置本体50の動作であるコンピュータ演算工程S4について、図2に示す工程図に従ってCPU6の各機能部の詳細とともに説明する。
コンピュータ演算工程S4は、出力取得工程S3で取得した第一出力D1及び第二出力D2を取得装置本体50に取り込んで、き裂2の開口挙動をコンピュータである取得装置本体50によって複数の処理を実行して取得する。コンピュータ演算工程S4は、出力取得工程S3で取得した第一出力D1と第二出力D2とを取得装置本体50の入力装置により取り込む入力工程S41と、入力工程S41で得られた第一出力D1及び第二出力D2の弾性域における傾きを一致させる補正工程S42と、補正工程S42で補正された第一出力D1及び第二出力D2の差分を算出する差分算出工程S43と、を有している。コンピュータ演算工程S4は、差分算出工程S43で得られた差分から第一出力D1と第二出力D2との差からき裂2が開口を開始したとみなせる開口開始点Aを算出する開口開始点算出工程S44と、差分算出工程S43で得られた差分から応力拡大係数ΔKを算出する係数算出工程S45と、を有している。コンピュータ演算工程S4は、き裂2が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数ΔKthを算出した応力拡大係数ΔKが超えているか否かを判定するき裂進展判定工程S46と、き裂進展判定工程S46における判定結果に基づいて、試験対象物1の許容する許容き裂長さamに達するまでの時間を算出する進展時間算出工程S47と、算出した時間を取得装置本体50の表示装置53から出力させる出力工程S48とを有している。コンピュータ演算工程S4は、上記の複数の工程をき裂の開口挙動取得プログラム71を実行することで、取得装置本体50によって実施される。
Next, the computer calculation step S4, which is the operation of the acquisition apparatus
In the computer calculation step S4, the first output D1 and the second output D2 acquired in the output acquisition step S3 are taken into the
入力工程S41では、試験対象物1のき裂2上に第一取付工程S1によって配置された第一のひずみゲージ3が出力した第一出力D1及び試験対象物1のき裂2と離間した位置に第二取付工程S2によって配置された第二のひずみゲージ4が出力した第二出力D2を出力取得工程S3によって取得した後に、入力部61によって取得装置本体50により取り込むことで取得する。
In the input step S41, the first output D1 output from the
具体的には、入力工程S41では、取得装置本体50の入力装置であるひずみゲージインタフェース55により取り込まれた第一出力D1及び第二出力D2を補助記憶装置7に格納することで取得する。本実施形態においては、入力部61は、CPU6の機能部の一つである。
Specifically, in the input step S <b> 41, the first output D <b> 1 and the second output D <b> 2 captured by the
補正工程S42では、図5に示すように、出力取得工程S3で取得し、入力工程S41によって取得装置本体50に取り込んだ第二出力D2を、第一出力D1の弾性域における傾きと一致するように補正部62にて補正する。
In the correction step S42, as shown in FIG. 5, the second output D2 acquired in the output acquisition step S3 and taken into the acquisition device
具体的には、補正工程S42では、補正部62が、入力部61で取得した第一出力D1と第二出力D2とによって応力‐ひずみ曲線として描かれるヒステリシスループの弾性域における傾きを一致させるよう値を補正する。そして、補正部62が、第二出力D2を倍数化するよう補正することで、第二出力D2のヒステリシスループの直線部分である弾性域を第一出力D1の弾性域と一致させる。これは、第一出力D1と第二出力D2とは同じ試験対象物1に設けられているひずみゲージからの出力であることを利用している。つまり、き裂2が開口するまでの領域である弾性域では、理論的にはヒステリシスループは応力σに対してひずみ量εが線形に変化する。そこで、補正工程S42では、補正部62が、第一出力D1によって得られるヒステリシスループの弾性域の傾きと、第二出力D2によって得られるヒステリシスループの弾性域の傾きとが一致するように第二出力D2の値に任意の乗数を掛け合わせ補正する。本実施形態における補正部62は、CPU6の機能部の一つである。
Specifically, in the correction step S42, the
差分算出工程S43では、図6に示すように、補正工程S42によってヒステリシスループの弾性域における傾きが一致するように補正された第二出力D2と第一出力D1との差分を差分算出部63によって算出する。
In the difference calculating step S43, as shown in FIG. 6, the
具体的には、差分算出工程S43では、差分算出部63が、補正部62で補正した第一出力D1及び第二出力D2の差分を基に、応力‐ひずみ曲線を描くことで、補正工程S42で第一出力D1と第二出力D2とが一致されている弾性域では応力σが変化してもひずみが0である差分ヒステリシスループを得られる。差分算出工程S43では、差分算出部63が、補正した第二出力D2と第一出力D1との差分である差分ひずみ量Δεを算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。そして、差分算出部63が、算出した差分ひずみ量Δεを基に、第一出力D1と第二出力D2とが一致されている範囲の弾性域では応力σが変化しても差分ひずみ量Δεが0である差分ヒステリシスループを算出する。本実施形態における差分算出部63は、CPU6の機能部の一つである。
Specifically, in the difference calculation step S43, the
開口開始点算出工程S44では、図6に示すように、差分算出工程S43で算出された差分に基づいて、第一出力D1と第二出力D2との差からき裂2が開口を開始したとみなせる開口開始点Aを開口開始点算出部64によって算出する。
In the opening start point calculating step S44, as shown in FIG. 6, based on the difference calculated in the difference calculating step S43, it can be considered that the
具体的には、開口開始点算出工程S44では、開口開始点算出部64が、差分算出部63で算出した差分に基づいて、差分算出工程S43によって描かれた差分ヒステリシスループから、第一出力D1と第二出力D2との間のひずみ量εに差が生じ始め、差分ひずみ量Δεが変化する変化点を開口開始点Aとして算出する。本実施形態における開口開始点算出部64は、CPU6の機能部の一つである。
Specifically, in the opening start point calculating step S44, the opening start
き裂2が開口を始めると、材料の伸びに加えて、き裂2が開口したことによる変位も第一のひずみゲージ3の第一出力D1として出力される。そのため、き裂2が開口したことにより試験対象物1の標準的なひずみ量εである第二出力D2から第一出力D1がずれ始める。したがって、差分ヒステリシスループにおいて差分ひずみ量Δεに差が生じ始める変化点を開口開始点Aとして検出することで、き裂2が開口したことを判定することができる。
When the
そして、開口開始点算出部64は、評価テーブル73に格納された差分である差分ひずみ量Δεが変化し始める変化点を開口開始点Aとして算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。
Then, the opening start
その後、開口開始点算出工程S44では、開口開始点Aを開口開始点算出部64にて算出し、開口応力σAと開口ひずみ量εAとを算出する。
Thereafter, in the opening start point calculating step S44, the opening start point A is calculated by the opening start
具体的には、開口開始点算出工程S44では、開口開始点算出部64が、図6に示すように、差分ヒステリシスループから開口開始点Aにおける応力σを、き裂2が開口し始める開口応力σAとして算出する。
Specifically, in the opening start point calculating step S44, as shown in FIG. 6, the opening start
ここで、開口応力σAは、第一出力D1のひずみ量εと第二出力D2のひずみ量εとの差分として算出された差分ひずみ量Δεのうち、開口開始点Aにおける差分ひずみ量Δεから算出される応力σである。また同時に、図5に示すように、開口応力σAに対応し、開口開始点Aに対応してき裂2が開口し始めるひずみ量εである開口ひずみ量εAが算出される。
Here, the opening stress σ A is obtained from the differential strain amount Δε at the opening start point A among the differential strain amounts Δε calculated as the difference between the strain amount ε of the first output D1 and the strain amount ε of the second output D2. This is the calculated stress σ. At the same time, as shown in FIG. 5, the opening strain amount ε A corresponding to the opening stress σ A and the strain amount ε at which the
そして、開口開始点算出工程S44では、開口開始点算出部64が、評価テーブル73に格納された開口開始点Aにおける差分ひずみ量Δεに対応する応力σを開口応力σAとして算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。さらに、開口開始点算出部64が、第一出力D1から開口応力σAに対応するひずみ量εを開口ひずみ量εAとして算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。これらにより、開口開始点算出工程S44では、き裂2が開口した際の開口応力σA及び開口ひずみ量εAが取得される。
In the opening start point calculating step S44, the opening start
係数算出工程S45は、図6に示すように、差分算出工程S43で算出された差分と開口開始点算出工程S44で算出した開口開始点Aとに基づいて、き裂2の開口量δとして係数算出部65にて算出し、開口量δから応力拡大係数ΔKを算出する。
As shown in FIG. 6, the coefficient calculation step S45 is a coefficient as the opening amount δ of the
具体的には、係数算出工程S45では、係数算出部65が、差分算出工程S43で算出した評価テーブル73に格納された差分である差分ひずみ量Δεに基づいて、開口量δを算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。開口量δは、開口開始点Aにおける差分ひずみ量Δεから差分ひずみ量Δεの最大値までの変化量である最大差分ひずみ量Δεmaxとして算出される。本実施形態おける係数算出部65は、CPU6の機能部の一つである。
Specifically, in the coefficient calculation step S45, the
その後、係数算出工程S45では、算出した開口量δに基づいて、(1)式を用いて応力拡大係数ΔKを係数算出部65にて算出する。
Thereafter, in the coefficient calculation step S45, the
ここで、ヤング率Eや降伏応力σyは、試験対象物1の材質に依存する定数であり、用いる試験対象物1によって予め決定されている。ヤング率Eや降伏応力σyは、図示されていないが、手入力装置52によって手動で補助記憶装置7に入力してよく、通信インタフェース56や記憶・再生装置57によって自動的に補助記憶装置7に入力されてもよい。
Here, the Young's modulus E and the yield stress σ y are constants depending on the material of the
そして、係数算出部65は、開口量δと、補助記憶装置7に格納されているヤング率E及び降伏応力σyとに基づいて、上記(1)式を用いて応力拡大係数ΔKを算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。
Then, the
き裂進展判定工程S46は、係数算出工程S45で算出した応力拡大係数ΔKが、き裂2が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数ΔKthを超えているか否かをき裂進展判定部66にて判定する。
In the crack growth determination step S46, it is determined whether or not the stress intensity factor ΔK calculated in the coefficient calculation step S45 exceeds the reference stress intensity factor ΔK th at which the crack growth rate, which is the rate at which the
図7に示すように、き裂進展速度は、応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えると増加し始める。き裂進展速度が増加するとき裂2が進展することになるが、き裂進展速度が増加しない場合、き裂2は進展しない。即ち、算出した応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えていない場合は、き裂進展速度が増加せず、この応力拡大係数ΔKが算出されたき裂2は、それ以上のき裂長さaに進展しないき裂2であることがわかる。逆に、算出した応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えている場合は、き裂進展速度が増加して、この応力拡大係数ΔKが算出されたき裂2は、き裂長さa以上に進展するき裂2であることがわかる。
As shown in FIG. 7, the crack growth rate begins to increase the stress intensity factor [Delta] K exceeds the reference stress intensity factor [Delta] K th. When the crack growth rate increases, the
したがって、き裂進展判定工程S46では、き裂進展判定部66が、補助記憶装置7に格納されている応力拡大係数ΔKと基準応力拡大係数ΔKthとを比較することで、き裂2がそれ以上進展するか否かを判定している。き裂進展判定部66が、応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えていると判定すると、進展時間算出部67に信号を出力し、次に進展時間算出工程S47を実施する。一方、き裂進展判定工程S46で、応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えていないと判定すると、入力部61に信号を出力し、再び入力工程S41を実施する。
Therefore, in the crack growth determination step S46, the crack
なお、基準応力拡大係数ΔKthは、用いられる試験対象物1の材質に依存する定数であり、用いられる試験対象物1によって予め決定されている。基準応力拡大係数ΔKthは、手入力装置52によって手動で補助記憶装置7に入力してよく、通信インタフェース56や記憶・再生装置57によって自動的に補助記憶装置7に入力されてもよい。
The reference stress intensity factor ΔK th is a constant that depends on the material of the
進展時間算出工程S47では、き裂進展判定工程S46における判定結果に基づいて、応力拡大係数ΔKからき裂進展速度を進展時間算出部67にて算出する。そして、進展時間算出工程S47では、時間経過に伴うき裂2のき裂長さaを推定して、試験対象物1の許容する許容き裂長さamに達するまでの時間を進展時間算出部67にて算出する。
In the progress time calculation step S47, the crack growth rate is calculated by the progress
許容き裂長さamは、試験対象物1の材質や形状に依存して決定される値であり、用いる試験対象物1によって予め決定されている。即ち、許容き裂長さamは、試験対象物1を使用する上で許容できる限界のき裂長さaである。許容き裂長さamを超えると、試験対象部に形成されているき裂2によって、試験対象物1の機能が損なわれて破損したとみなされる。許容き裂長さamは、手入力装置52によって手動で補助記憶装置7に入力してよく、通信インタフェース56や記憶・再生装置57によって自動的に補助記憶装置7に入力されてもよい。
Acceptable crack length a m is a value determined depending on the material and shape of the
具体的には、まず、進展時間算出工程S47では、き裂進展判定工程S46において応力拡大係数ΔKが基準応力拡大係数ΔKthを超えていると判定された場合に、進展時間算出部67が、(2)式を用いて、補助記憶装置7に格納されている応力拡大係数ΔKからき裂進展速度を算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。
なお、き裂進展速度は、出力取得工程S3にて試験対象物1に一定の荷重を1サイクル負荷した場合のき裂2の進展量である。
Specifically, first, in the progress time calculating step S47, when it is determined in the crack progress determining step S46 that the stress intensity factor ΔK exceeds the reference stress intensity factor ΔK th , the progress
The crack growth rate is the amount of
ここで、da/dNはき裂進展速度である。また、材料定数Cや材料定数mは、試験対象物1の材質に依存する定数であり、用いる試験対象物1によって予め決定されている。Cやmは、図示されていないが、手入力装置52によって手動で補助記憶装置7に入力してよく、通信インタフェース56や記憶・再生装置57によって自動的に補助記憶装置7に入力されてもよい。
Here, da / dN is the crack growth rate. The material constant C and the material constant m are constants depending on the material of the
そして、(3)式及び上記(2)式に基づいて、(4)式が導かれる。 And based on (3) Formula and the said (2) Formula, (4) Formula is guide | induced.
ここで、形状定数fは、試験対象物1の形状に依存する定数であり、用いる試験対象物1によって予め決定されている。形状定数fは、図示されていないが、手入力装置52によって手動で補助記憶装置7に入力してよく、通信インタフェース56や記憶・再生装置57によって自動的に補助記憶装置7に入力されてもよい。
Here, the shape constant f is a constant depending on the shape of the
進展時間算出工程S47では、(4)式に基づいて、進展時間算出部67が、き裂長さax−1のき裂2がき裂長さaxに進展するまでに必要な繰返し数Nを算出し、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。
同様に、進展時間算出部67が、所定のき裂長さaごとに複数回にわたって(4)式に基づいて算出した繰返し数Nとき裂長さaとの関係は、図8に示すようなグラフとなる。これにより、進展時間算出工程S47では、繰返し数Nの増加に伴うき裂長さaの変化を推定される。そして、繰返し数Nは、出力取得工程S3における試験対象物1に荷重を負荷する周期から時間tに変換できる。そのため、進展時間算出部67が、時間経過に伴うき裂2の進展長さであるき裂2の開口挙動を進展時間算出部67は推定することができる。これにより、進展時間算出工程S47では、進展時間算出部67が、図8のグラフに基づいて、時間tを算出して、補助記憶装置7の評価テーブル73に格納する。
In progress time calculation step S47, based on the (4) equation, calculated the
Similarly, the relationship between the number of repetitions N and the crack length a calculated by the progress
その後、進展時間算出部67が、許容き裂長さamに達するまでの許容繰返し数Nmを算出する。算出した許容繰返し数Nmを変換することで、進展時間算出部67が、許容き裂長さamに達するまでの時間tである許容時間tmを算出する。
Thereafter,
出力工程S48では、進展時間算出工程S47における算出結果である時間tが格納された図9に示すような評価テーブル73のデータを出力部68によって取得装置本体50の表示装置53から出力させる。
In the output step S48, data of the evaluation table 73 as shown in FIG. 9 in which the time t which is the calculation result in the progress time calculation step S47 is stored is output from the
具体的には、出力工程S48では、出力部68によって、コンピュータ演算工程S4にて取得装置本体50がき裂の開口挙動取得プログラム71を実施することで算出した差分ひずみ量Δε、開口開始点A、開口応力σA、開口ひずみ量εA、開口量δ、応力拡大係数ΔK、き裂進展速度、繰返し数N、時間tを出力する。即ち、出力部68が、取得装置本体50の出力装置である入出力インタフェース54により、補助記憶装置7に格納された評価テーブル73を表示装置53に表示させて出力する。
Specifically, in the output step S48, the
上記のようなき裂の開口挙動取得方法S10によれば、第一取付工程S1で、き裂2の先端から中央部分を超えた範囲を覆うように、き裂2の延在方向の中央を含む領域に延在方向に対して直交に交差する方向に、き裂2をまたぐようにして第一のひずみゲージ3を設けることができる。そのため、出力取得工程S3によって、き裂2が開口した際の変形量が最も大きくなるき裂2の中央部分のひずみ量εを第一のひずみゲージ3によって第一出力D1として取得することができる。即ち、き裂2が開口した際のひずみ量εの変化が最も認識し易い部分におけるひずみ量εを取得することができる。
また、出力取得工程S3では、第一のひずみゲージ3の出力である第一出力D1とともに、き裂2から離間した位置に設けられた第二のひずみゲージ4によって第二出力D2として取得することで、き裂2の無い領域のひずみ量εである試験対象物1の標準的なひずみ量εを取得することができる。
According to the crack opening behavior acquisition method S10 as described above, in the first attachment step S1, the center in the extending direction of the
Moreover, in output acquisition process S3, it acquires as 2nd output D2 with the
その後、差分算出工程S43にて、第一出力D1と第二出力D2との差分である差分ひずみ量Δεを求めることで、き裂2が開口した際の試験対象物1の標準的なひずみ量εと、き裂2の延在方向の中央を含む領域のひずみ量εとの変化の差を算出することができる。き裂2が開口した際に最も変化量が大きなき裂2の延在方向の中央を含む領域のひずみ量εと試験対象物1の標準的なひずみ量εとの差分を算出しているため、差分算出工程S43で算出される第一出力D1と第二出力D2との差分は大きくなり、開口開始点Aが明確になり正確に検出することできる。そして、開口開始点Aが正確に検出できることで、き裂2が開口する際の開口応力σAや開口ひずみ量εAを精度高く取得することができ、き裂2がいつ開口したかというき裂2の開口挙動を正確に検知することができる。これによって、き裂2の開口挙動を精度高く検出することができる。
Thereafter, in the difference calculation step S43, a standard strain amount of the
また、補正工程S42によって、第一のひずみゲージ3から出力される第一出力D1と第二のひずみゲージ4から出力される第二出力D2とを補正し一致させることで、試験条件による誤差を補正することができる。即ち、第一のひずみゲージ3と第二のひずみゲージ4とが同じ試験対象物1に貼り付けられて設けられていても、実際に引張試験等を実施すると何らの誤差が生じる。この誤差は、試験環境や、ひずみゲージの貼り付け方など様々な要因により必ず発生してしまう。そこで、き裂2が開口するまでの領域である弾性域ではヒステリシスループが応力σに対してひずみ量εを線形に変化させることを利用し、補正工程S42にて第一出力D1と第二出力D2との弾性域における傾きを合わせるように補正する。その結果、弾性域における第一出力D1と第二出力D2とを一致させ、き裂2が開口するまでの試験環境等による誤差を取り除くことができ、き裂2が開口した際のひずみ量εの変化が微小であっても検出し易くすることができる。これにより、より精度高くき裂2の開口挙動を取得することができる。
Further, by correcting and matching the first output D1 output from the
さらに、差分算出工程S43で算出した差分ひずみ量Δεに基づいて、第一出力D1と第二出力D2に差が生じ始める開口開始点Aを算出することで、き裂2が開口し始めた時点を精度高く検出することができる。即ち、き裂2が開口し始めるタイミングを第一出力D1と第二出力D2に差が生じ始める開口開始点Aとして検出することで、目視できないような微小き裂2が開口したことを容易に精度高く検出することができる。そして、開口開始点Aにおける応力σとひずみ量εとをそれぞれ開口応力σA及び開口ひずみ量εAとして算出することで、き裂2が開口した時点のき裂2の情報を精度高く取得できる。これらにより、き裂2の開口挙動をより精度高く検出することができる。
Furthermore, by calculating the opening start point A where the difference between the first output D1 and the second output D2 starts to occur based on the difference strain amount Δε calculated in the difference calculating step S43, the time point when the
また、差分算出工程S43で算出した差分ひずみ量Δεと開口開始点算出工程S44で算出した開口開始点Aとに基づいて、開口開始点Aにおける差分ひずみ量Δεから差分ひずみ量Δεの最大値までの変化量をき裂2の開口量δとして算出する。そのため、き裂2が開口する時点での開口応力σAや開口ひずみ量εAだけでなく、どの程度き裂2が開いたのかを開口量δとして取得することができる。また、開口量δが取得できることで、き裂2が進展するき裂2であるか否かを評価する指標となる応力拡大係数ΔKも容易に取得することができる。これによって、き裂2の開口挙動をより精度高く検出することができる。
Further, from the differential strain amount Δε at the opening start point A to the maximum value of the differential strain amount Δε based on the differential strain amount Δε calculated in the difference calculating step S43 and the opening start point A calculated in the opening start point calculating step S44. Is calculated as the opening amount δ of the
さらに、算出した応力拡大係数ΔKをき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数ΔKthと比較して、基準応力拡大係数ΔKthを超えているか否かを判定する。これにより、試験対象物1のき裂2が進展するき裂2なのか否かを精度高く判定することができる。即ち、き裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数ΔKthを超えるような応力拡大係数ΔKとなるまでは、その応力拡大係数ΔKを有するき裂2は進展しない。このようなき裂2は、試験対象物1の表面に形成されていても、対策を講じなくとも試験対象物1に破損等を引き起こすような悪影響を及ぼす恐れが非常に少ない。したがって、応力拡大係数ΔKと基準応力拡大係数ΔKthを比較することで、試験対象物1に形成されているき裂2が悪影響を及ぼす有害なき裂2であるか否かを容易に精度高く判定できる。
Furthermore, compared with the calculated stress intensity factor [Delta] K of the crack growth rate expansion increased start reference stress factor [Delta] K th, determines whether exceeds the reference stress intensity factor [Delta] K th. Thereby, it is possible to determine with high accuracy whether or not the
また、応力拡大係数ΔKによってき裂進展速度を容易に算出することができ、き裂2がどの程度の速度で進展していくかを容易に検出することができる。そして、算出したき裂進展速度に基づいて、繰返し数Nを算出することで、き裂2があるき裂長さaに達するまでにかかる繰返し数Nを容易に算出することができる。つまり、繰返し数Nの増加に伴うき裂長さaの変化を容易に推定することができる。また、繰返し数Nは、出力取得工程S3における試験対象物1に荷重を負荷する周期から時間変換できるため、時間経過に伴うき裂長さaであるき裂2開口挙動を推定することができる。したがって、試験対象物1が許容き裂長さamに達するまでの時間の時間も推定することが容易にできる。これにより、試験対象物1が許容できる許容き裂長さamに達するまでの時間を算出することで、試験対象物1に形成されたき裂2によって試験対象物1が使用できなくなるまでの時間を容易に算出して推定することができる。即ち、試験対象物1を検査するまで期間や取り換えるまでの期間等を予測することができ、き裂2によって試験対象物1に致命的な影響が生じる前に対策を講じることができる。
Further, the crack growth rate can be easily calculated by the stress intensity factor ΔK, and it is possible to easily detect how fast the
次に、図10を参照して第二実施形態のき裂の開口挙動取得方法S10について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二実施形態のき裂の開口挙動取得方法S10は、試験対象部の表面において複雑な形状をなすき裂2が形成されており、き裂2に対する第一のひずみゲージ3の貼り付け位置について第一実施形態と相違する。
Next, the crack opening behavior acquisition method S10 of the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the crack opening behavior acquisition method S10 according to the second embodiment, the
即ち、図10に示すように、第二実施形態では、試験対象物1は延在方向に一直線に伸びるき裂2ではなく、複数の微小き裂2が集まって微小き裂群21を形成している。このような微小き裂群21としては、例えば、応力σ腐食割れの際に結晶粒の隙間を縫うように形成される微小き裂2の集合が挙げられる。
That is, as shown in FIG. 10, in the second embodiment, the
そして、第一取付工程S1では、第一実施形態と異なり、微小き裂群21の全体を覆うように第一のひずみゲージ3を貼り付けて設けている。第二実施形態における第一取付工程S1は、微小き裂群21の完全に覆うようにき裂2の一端から他端まで延在方向に直交に交差する方向に向かって微小き裂群21をまたぐようにして第一のひずみゲージ3を貼り付ける。即ち、第二実施形態における第一取付工程S1では、試験対象物1の表面における微小き裂群21が完全に隠れるように第一のひずみゲージ3を貼り付けて設けられている。
And in 1st attachment process S1, unlike the first embodiment, the
上記のようなき裂の開口挙動取得方法S10によれば、試験対象物1に延在するき裂2である微小き裂群21の全体としてのひずみ量εを検出することで、開口挙動を検出することができる。即ち、微小き裂群21を形成する微小き裂2毎では、開口時に変化するひずみ量εが僅かであっても、微小き裂2の集合である微小き裂群21としては大きなひずみ量εが変化している。したがって、微小き裂群21の全体を覆うように第一のひずみゲージ3を貼り付けていることで、微小き裂2の集合である微小き裂群21としての大きなひずみ量εを検出することができ、開口開始点Aが正確に検出できる。そのため、き裂2が開口する際の開口応力σAや開口ひずみ量εAを精度高く取得することができる。これにより、き裂2の中央部分が不明な複雑な形状をなす微小き裂群21に対しても、精度高くき裂2の開口挙動を取得することができる。
なお、第二実施形態における第一取付工程S1で第一のひずみゲージ3が貼り付けられるき裂2は、微小き裂群21に限定されるものではなく、例えば、第一実施形態と同様に延在方向に延びるき裂2であっても良い。
According to the crack opening behavior acquisition method S10 as described above, the opening behavior is detected by detecting the strain amount ε as a whole of the
Note that the
次に、図11を参照して第三実施形態のき裂の開口挙動取得プログラム71について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第三実施形態のき裂の開口挙動取得プログラム71は、き裂進展判定工程S46後に、出力工程S48を実施する点について第一実施形態と相違する。
Next, the crack opening
In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The crack opening
即ち、図11に示すように、第三実施形態における第二コンピュータ演算工程S40は、き裂進展判定工程S46後に、進展時間算出工程S47を実施せずに、第二出力工程S481を実施する。
第二出力工程S481は、出力工程S48と異なり、き裂進展判定工程S46の判定結果を出力部68によって取得装置本体50の表示装置53から出力させる。即ち、第二出力工程S481では、出力部68が、コンピュータ演算工程S4にて取得装置本体50がき裂の開口挙動取得プログラム71を実施することで算出した差分ひずみ量Δε、開口開始点A、開口応力σA、開口ひずみ量εA、開口量δ、応力拡大係数ΔK、判定結果を表示装置53に表示させて出力させる。
That is, as shown in FIG. 11, the second computer operation step S40 in the third embodiment performs the second output step S481 without performing the propagation time calculation step S47 after the crack propagation determination step S46.
Unlike the output step S48, the second output step S481 causes the
上記のようなき裂の開口挙動取得プログラム71によれば、算出した応力拡大係数ΔKをき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数ΔKthと比較して、基準応力拡大係数ΔKthを超えているか否かを判定する。これにより、試験対象物1のき裂2が進展するき裂2なのか否かを精度高く判定することができる。即ち、き裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数ΔKthを超えるような応力拡大係数ΔKとなるまでは、その応力拡大係数ΔKを有するき裂2は進展しない。このようなき裂2は、試験対象物1の表面に形成されていても、対策を講じなくとも試験対象物1に破損等を引き起こすような悪影響を及ぼす恐れが非常に少ない。したがって、応力拡大係数ΔKと基準応力拡大係数ΔKthを比較することで、試験対象物1に形成されているき裂2が悪影響を及ぼす有害なき裂2であるか否かを容易に精度高く判定できる。そして、き裂進展判定工程S46後に出力することで、短時間で試験対象に形成されているき裂2が悪影響を及ぼすき裂2なのか否かを判断することができる。
According to the crack opening
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiments, and is limited only by the scope of the claims.
なお、補正工程S42は、第二のひずみゲージ4の出力を第一のひずみゲージ3の出力に合わせることに限定されるものではなく、例えば、逆に第一のひずみゲージ3の出力を第二のひずみゲージ4の出力に合わせても良く、第一のひずみゲージ3及び第二のひずみゲージ4の出力の両方を共に補正することで合わせても良い。
また、き裂2とは、材料の表面に生じる傷やひび割れであっても良く、材料中の介在物が抜けた後の微小な孔であっても良い。
さらに、き裂2は本実施形態における試験対象物1の短手方向に延びているものに限定されるものではなく、例えば、本実施形態における試験対象物1の短手方向に対して斜めに延在していても良い。
さらに、コンピュータ演算工程S4で実施した各工程は、コンピュータによって自動的に実施されることに限定されるものではなく、手動で各工程を実施して、必要な情報を算出してもよい。
The correction step S42 is not limited to matching the output of the
The
Further, the
Furthermore, each step performed in the computer calculation step S4 is not limited to being automatically performed by a computer, and necessary information may be calculated by manually performing each step.
1…試験対象物 2…き裂 5…き裂の開口挙動取得装置 3…第一のひずみゲージ D1…第一出力 4…第二のひずみゲージ D2…第二出力 D…ディスク型記憶媒体 I…ネットワーク 50…取得装置本体 6…CPU 61…取得部 σ…ひずみ量 ε…応力 62…補正部 63…差分算出部 Δε…差分ひずみ量 64…開口開始点算出部 A…開口開始点 σA…開口応力 εA…開口ひずみ量 65…係数算出部 δ…開口量 Δεmax…最大差分ひずみ量 ΔK…応力拡大係数 a…き裂長さ 66…き裂進展判定部 …基準応力拡大係数 67…進展時間算出部 N…繰返し数 am…許容き裂長さ t…許容時間 68…出力部 51…メモリ 7…補助記憶装置 71…き裂の開口挙動取得プログラム 72…OSプログラム ΔKth…基準応力拡大係数 73…評価テーブル 52…手入力装置 53…表示装置 54…入出力インタフェース 55…ひずみゲージインタフェース 56…通信インタフェース 57…記憶・再生装置 S10…き裂の開口挙動取得方法 S1…第一取付工程 S2…第二取付工程 S3…出力工程 εmax…最大ひずみ量 S4…コンピュータ演算工程 S41…取得工程 S42…補正工程 S43…差分算出工程 S44…開口開始点算出工程 S45…係数算出工程 S46…き裂進展判定工程 S47…進展時間算出工程 S48…出力工程 21…微小き裂群 S40…第二コンピュータ演算工程 S481…第二出力工程
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記試験対象物の表面における前記き裂から離間した箇所に、第二のひずみゲージを設ける第二取付工程と、
前記試験対象物に対して荷重を加えた際における前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力を取得する出力取得工程と、
前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力の差分を算出する差分算出工程と、
前記出力取得工程と前記差分算出工程との間に、前記第一のひずみゲージの出力と前記第二のひずみゲージの出力との弾性域における傾きを一致させる補正工程と、
を備えることを特徴とするき裂の開口挙動取得方法。 A first attachment step of providing a first strain gauge in a region including the center of the crack extending direction on the surface of the test object so as to straddle the crack in a direction crossing the extending direction;
A second mounting step of providing a second strain gauge at a location spaced from the crack on the surface of the test object;
An output acquisition step of acquiring outputs of the first strain gauge and the second strain gauge when a load is applied to the test object;
A difference calculating step for calculating a difference between outputs of the first strain gauge and the second strain gauge;
Between the output acquisition step and the difference calculation step, a correction step of matching the slope in the elastic region between the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge;
A crack opening behavior acquisition method comprising:
前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出工程と、を有すること特徴とする請求項1または請求項2に記載のき裂の開口挙動取得方法。 Based on the difference calculated in the difference calculation step, an opening start point for calculating an opening start point at which the crack can be considered to start opening from a difference in output between the first strain gauge and the second strain gauge A point calculation step;
A coefficient calculation step of calculating a maximum value of the difference from the opening start point as an opening amount of the crack based on the difference calculated in the difference calculating step, and calculating a stress intensity factor from the calculated opening amount. The crack opening behavior acquisition method according to claim 1 or 2 , wherein:
前記試験対象物の表面における前記き裂から離間した箇所に取り付けられる第二のひずみゲージと、
前記試験対象物に対して荷重を加えた際における前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力に基づいて、前記き裂の開口挙動を推定する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第一のひずみゲージの出力と前記第二のひずみゲージの出力との弾性域における傾きを一致させる補正部と、
前記補正部で補正した前記第一のひずみゲージ及び前記第二のひずみゲージの出力の差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部で算出した前記差分に基づいて、前記第一のひずみゲージと前記第二のひずみゲージとの出力の差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出部と、
前記差分算出部で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出部と、を有することを特徴とするき裂の開口挙動取得装置。 A first strain gauge attached to a region including the center of the crack extending direction on the surface of the test object so as to straddle the crack in a direction crossing the extending direction;
A second strain gauge attached to a location spaced from the crack on the surface of the test object;
A controller for estimating the opening behavior of the crack based on the outputs of the first strain gauge and the second strain gauge when a load is applied to the test object;
The controller is
A correction unit that matches the slope in the elastic region between the output of the first strain gauge and the output of the second strain gauge;
A difference calculating unit for calculating a difference between outputs of the first strain gauge and the second strain gauge corrected by the correcting unit ;
Based on the difference calculated by the difference calculation unit, an opening start for calculating an opening start point at which the crack can be considered to start opening from a difference in output between the first strain gauge and the second strain gauge A point calculator,
A coefficient calculation unit that calculates the maximum value of the difference from the opening start point as the opening amount of the crack based on the difference calculated by the difference calculating unit, and calculates a stress intensity factor from the calculated opening amount And a crack opening behavior acquisition device.
前記コンピュータの入力装置により、前記試験対象物の前記き裂上に配置された第一のひずみゲージが出力した第一出力及び前記試験対象物の前記き裂と離間した位置に配置された第二のひずみゲージが出力した第二出力を取得する入力工程と、
前記入力工程で取得された前記第一出力と前記第二出力との弾性域における傾きを一致させる補正工程と、
前記補正工程で補正された前記第一出力と前記第二出力との差分を算出する差分算出工程と、
前記差分算出工程で算出された前記差分に基づいて、前記第一出力と前記第二出力との差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出工程と、
前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出工程と、
前記係数算出工程で算出した前記応力拡大係数が、前記き裂が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数を超えているか否かを判定するき裂進展判定工程と、
前記き裂進展判定工程において前記応力拡大係数が前記基準応力拡大係数を超えていると判定された場合に、前記応力拡大係数から前記き裂進展速度を算出し、時間経過に伴う前記き裂の長さを推定して、前記試験対象物の許容する許容き裂長さに達するまでの時間を算出する進展時間算出工程と、
前記進展時間算出工程における算出結果を前記コンピュータの出力装置から出力させる出力工程と、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするき裂の開口挙動取得プログラム。 A crack opening behavior acquisition program for acquiring the opening behavior of a crack on the surface of a test object by a computer,
A first output outputted by a first strain gauge arranged on the crack of the test object and a second position arranged at a position separated from the crack of the test object by an input device of the computer. An input process for obtaining a second output outputted by the strain gauge of
A correction step of matching the slopes of the first output and the second output acquired in the input step in an elastic region;
A difference calculating step of calculating a difference between the first output and the second output corrected in the correcting step ;
Based on the difference calculated in the difference calculating step, an opening start point calculating step for calculating an opening start point from which the crack can be considered to start opening from the difference between the first output and the second output;
A coefficient calculation step of calculating a maximum value of the difference from the opening start point as an opening amount of the crack based on the difference calculated in the difference calculating step, and calculating a stress intensity factor from the calculated opening amount. When,
A crack growth determination step of determining whether or not the stress intensity factor calculated in the coefficient calculation step exceeds a reference stress intensity factor at which a crack growth rate at which the crack progresses begins to increase; and
When it is determined in the crack growth determination step that the stress intensity factor exceeds the reference stress intensity factor, the crack growth rate is calculated from the stress intensity factor, and An estimation process for calculating the time to reach the allowable crack length allowed for the test object by estimating the length; and
An output step of outputting the calculation result in the progress time calculation step from the output device of the computer;
To cause the computer to execute a crack opening behavior acquisition program.
前記コンピュータの入力装置により、前記試験対象物の前記き裂上に配置された第一のひずみゲージが出力した第一出力及び前記試験対象物の前記き裂と離間した位置に配置された第二のひずみゲージが出力した第二出力を取得する入力工程と、
前記入力工程で取得された前記第一出力と前記第二出力との弾性域における傾きを一致させる補正工程と、
前記補正工程で補正された前記第一出力と前記第二出力との差分を算出する差分算出工程と、
前記差分算出工程で算出された前記差分に基づいて、前記第一出力と前記第二出力との差から前記き裂が開口を開始したとみなせる開口開始点を算出する開口開始点算出工程と、
前記差分算出工程で算出した前記差分に基づいて、前記開口開始点からの前記差分の最大値を前記き裂の開口量として算出し、算出した前記開口量から応力拡大係数を算出する係数算出工程と、
前記係数算出工程で算出した前記応力拡大係数が、前記き裂が進展する速度であるき裂進展速度が増加し始める基準応力拡大係数を超えているか否かを判定するき裂進展判定工程と、
前記き裂進展判定工程における判定結果を前記コンピュータの出力装置から出力させる出力工程と、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするき裂の開口挙動取得プログラム。 A crack opening behavior acquisition program for acquiring the opening behavior of a crack on the surface of a test object by a computer,
A first output outputted by a first strain gauge arranged on the crack of the test object and a second position arranged at a position separated from the crack of the test object by an input device of the computer. An input process for obtaining a second output outputted by the strain gauge of
A correction step of matching the slopes of the first output and the second output acquired in the input step in an elastic region;
A difference calculating step of calculating a difference between the first output and the second output corrected in the correcting step ;
Based on the difference calculated in the difference calculating step, an opening start point calculating step for calculating an opening start point from which the crack can be considered to start opening from the difference between the first output and the second output;
A coefficient calculation step of calculating a maximum value of the difference from the opening start point as an opening amount of the crack based on the difference calculated in the difference calculating step, and calculating a stress intensity factor from the calculated opening amount. When,
A crack growth determination step of determining whether or not the stress intensity factor calculated in the coefficient calculation step exceeds a reference stress intensity factor at which a crack growth rate at which the crack progresses begins to increase; and
An output step of outputting a determination result in the crack growth determination step from an output device of the computer;
To cause the computer to execute a crack opening behavior acquisition program.
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