JPH01172734A - 破壊靭性試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は疲労亀裂進展曲線を得るための破壊靭性試験方
法に関する。

〔従来の技術〕

破壊靭性試験方法の一つとして“亀裂進展速度ｄａ／ｄ
Ｎ　”と“応力拡大係数変動幅ΔＫ”との関係を示す疲
労亀裂進展曲線を得る方法が知られている。

そして、亀裂長ａの求め方は、一般的に“除荷コンプラ
イアンス法”が採用されている。そして、コンプライア
ンスＣとは、荷重・変位曲線の傾きであり、Ｃ＝Δｄ／
ΔＦで示される。

ｄ・・・変位、Ｆ・・・荷重 また、除荷コンプライアンス法とは、ΔＫ一定制御の下
で試験を行う時、試験片に荷重を作用した後に、該荷重
を除荷し、その際の荷重・変位曲線の傾き（コンプライ
アンス）を求めることである。

この求められたコンプライアンス値を、サクセナの式に
代入することにより、亀裂長が自動的に計算されるもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前記方法によれば、実亀裂長と計算亀裂長と
は略一致するものの、正確には材質の形状、処理、実亀
裂長の大小、ΔＫ値の大小で計算値が変化し、そのため
に、試験結果に誤差が生じるという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記した問題点を解決するために、実試験に対
応した方法でビーチマークを挿入し、亀裂長とコンプラ
イアンスの対応よりサクセナの式の係数を求め、実試験
の時にこの係数を使用することで正確なる制御が行える
ようにしたもので、その手段は、応力拡大係数変動幅Δ
Ｋと亀裂進展速度ｄａ／ｄＮとの関係を示す疲労亀裂進
展曲線を得る破壊靭性試験方法において、実試験に対応
するΔＫ値一定の制御を行い試験片に亀裂を形成すると
共に、サクセナの式から求めた亀裂長が所定の長さに達
した時のコンプライアンスを計算し記憶した後に、前記
ΔＫ値とは異なるΔＫ値で所定の長さのビーチマークを
形成する上記一連の動作を複数回行い、該試験の終了後
に、試験片に形成されたビーチマークによる亀裂長の実
測と、記録されたコンプライアンス値とを対応させて前
記サクセナの式における係数を求めた破壊靭性試験方法
によってなされる。

〔作　用〕

本発明の破壊靭性試験方法は、実試験の場合の各亀裂長
におけるΔＫ値と同等の基準ΔＫ値で荷重を作用させ、
指定亀裂長に達したら基準ΔＫ値からビーチマーク用Δ
Ｋ値に切換え、一定幅のビーチマーク領域を形成すると
共に、前記切換える寸前のコンプライアンス値を計算し
て記憶し、試験終了後、試験片に形成されたビーチマー
クによる亀裂長の実測と記録されたコンプライアンス値
を対応させ、サクセナの式の係数を求めたことである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面と共に説明するに、第１
図は本発明の方法に使用する試験装置を示し、ｌはアク
チュエータ、２はロードセル、３はストレインゲージ、
４はコンピュータである。

アクチュエータ１にはサーボコントローラ５によって制
御されるサーボ弁６が設けられていて、試験片７　（第
２図参照）に繰り返し荷重を作用させる。

ロードセル２は、試験片７に作用する負荷を検出し、該
検出信号をＡ／Ｄ変換器８を介してコンピュータ４に出
力する。

ストレインゲージ３は試験片７のＣＯＤ　（Ｃｒａｃｋ
Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ、塑性開口
変位）を検出し、該検出信号をサーボコントローラ５に
出力する一方、Ａ／Ｄ変換器９を介してコンピュータ４
に出力する。

コンピュータ４はロードセル２、ストレインゲージ３か
ら検出信号を入力して、サーボコントローラ５を制御し
、また第３図に示すフローチャートの動作を行う。

なお、第２図に示す試験片７の代わりに３点曲げ試験片
を使用してもよい。

次に上記試験装置を使用して本発明の破壊靭性試験方法
の一例を第３図のフローチャート図と共に説明する。

上記試験装置に試験片７をセットして動作させると、ま
ずコンピュータ４から疲労亀裂導入の指令がサーボコン
トローラ５に出力されてアクチュエータ１が動作し、試
験片７に所定長さの疲労亀裂ａ（１（第２図参照）が導
入される（ステップａ）。

次いで、コンピュータ４においてΔＫ目標設定が行われ
（ステップｂ）、該コンピュータ４からサーボコントロ
ーラ５にΔＫを一定制御の下でΔＫ１　、ΔＫ２ｔ・・
・・・・ΔＫ７の試験を連続して行うように指令が出力
される（ステップＣ）。これにより、アクチュエータ１
はサーボコントローラ５の制御の下で試験片７に作用す
る最大負荷Ｐ　ａａｘ、最小負荷Ｐ、８７を変えながら
ΔＫ１を一定に制御しつつ試験片７．に繰り返し荷重を
与えると、試験片７には亀裂が進展する。

一方、コンピュータ４はロードセル２、ストレインゲー
ジ３からの検出信号より亀裂長が第４図（ａ）における
３１点に達したか否かをサクセナの式から演算する（ス
テップｄ）。

なお、サクセナの式は公知の如く、 ａ／Ｗ　＝Ａａ＋Ｂａ　・（Ｏｘ）　＋Ｃａ　・（Ｕｘ
）２＋Ｄａ　・（Ｕｘ）３＋Ｅａ　・（Ｏｘ）’　＋Ｆ
ａ　・（Ｏｘ）’ここで、 Ｕｘ＝１／　（（Ｂ−Ｅ−Ｃ）””　＋ｌ）であり、Ｅ
・・・ヤング率（ｋｇ／鰭２〕、 Ｃ・・・コンプライアンス、 Ｂ、Ｗ・・・試験片７の寸法、 ａ・・・亀裂長〔１ｍ〕 である。

また、Ａａ　、　Ｂａ　、　Ｃａ　、　Ｄａ　、　Ｅａ
　、　Ｆａは係数である。

そして、前記したサクセナの式から亀裂長が３１点に達
したことをコンピュータ４が判断したら、この時点のコ
ンプライアンスをコンピュータ４は演算し記録する（ス
テップｅ）。次いで、コンピュータ４は前記ΔＫ１より
も第４図ｆｂ）の如く低い値のΔＫ　１／一定あるいは
、第４図（Ｃ）の如く高い値のΔＫ１“一定で制御を行
い（ステップｆ）、所定長さのビーチマークが形成され
たか否かを監視する（ステップｇ）。

このビーチマークが所定長さ形成されたことをコンピュ
ータ４が判断したら、ステップを１つ進め（ステップｈ
）、次いで、ΔＫ２一定により亀裂を形成すると共に、
前記したと同様にサクセナの式から亀裂長がａ２に達し
たら、再び該ΔＫ２より低い値のΔＫ２′一定あるいは
、高い値のΔＫ２“一定で制御を行うというように、最
終目標亀裂長まで行う（ステップｉ）。

そして、前記試験が終了した後に、試験片７を開いて（
第５図参照）ビーチマークの入り方（亀裂長が判る）と
、これに対応したコンプライアンスよりサクセナの式に
おける係数を逆算することによって、実試験の時にこの
係数をサクセナの式に代入することによって、正確なる
制御が行われて高精度のΔＫ　−ｄ　ａ　／　ｄ　Ｎ曲
線を得ることができるものである。

〔発明の効果〕

本発明は前記したように、実試験に対応した試験方法で
試験片にビーチマークを形成し、亀裂長とコンプライア
ンスの対応よりサクセナの式の係数を求め、実試験にお
いてこの係数をサクセナの式に代入してサクセナの式か
ら疲労亀裂進展曲線を得るようにしたので、試験片の材
質の形状、処理、実亀裂長の大小、応力拡大係数変動幅
の大小が異なっても、正確なる制御が行え高精度の疲労
亀裂進展曲線を得ることができる等の効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る方法を実施する試験装置の概略を
示すブロック図、 第２図は本発明に使用する試験片の斜視図、第３図はフ
ローチャート図、 第４図は亀裂を形成する状態の説明図、第５図は亀裂が
形成された試験片を開いた状態の破断面図である。 １・・・アクチュエータ、２・・・ロードセル、３・・
・ストレインゲージ、４・・・コンピュータ、５・・・
サーボコントローラ、７・・・試験片。 第１図 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 応力拡大係数変動幅ΔＫと亀裂進展速度ｄａ／ｄＮとの
   関係を示す疲労亀裂進展曲線を得る破壊靭性試験方法に
   おいて、 実試験に対応するΔＫ値一定の制御を行い試験片に亀裂
   を形成すると共に、サクセナの式から求めた亀裂長が所
   定の長さに達した時のコンプライアンスを計算し記憶し
   た後に、前記ΔＫ値とは異なるΔＫ値で所定の長さのビ
   ーチマークを形成する上記一連の動作を複数回行い、該
   試験の終了後に、試験片に形成されたビーチマークによ
   る亀裂長の実測と、記録されたコンプライアンス値とを
   対応させて前記サクセナの式における係数を求めたこと
   を特徴とする破壊靭性試験方法。