JPH01282454A - 複合材の欠陥、劣化の検出法 - Google Patents
複合材の欠陥、劣化の検出法Info
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- JPH01282454A JPH01282454A JP11156488A JP11156488A JPH01282454A JP H01282454 A JPH01282454 A JP H01282454A JP 11156488 A JP11156488 A JP 11156488A JP 11156488 A JP11156488 A JP 11156488A JP H01282454 A JPH01282454 A JP H01282454A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
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。
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
この発明は、複合材に関するものである。
従来の技術
複合材中の欠陥および複合材の材料特性の劣化の非破壊
検査法としては、超音波、音波、振動、音響放＋３１（
ＡＥ）、誘電率、マイクロ波、赤外線、可視光線、放射
線を利用する方法があるのみである。
検査法としては、超音波、音波、振動、音響放＋３１（
ＡＥ）、誘電率、マイクロ波、赤外線、可視光線、放射
線を利用する方法があるのみである。
発明が解決しようとする問題点
複合材は繊維とマトリクスからなる基本的に不均質な材
料で、内材するき裂、ボイド、剥離等の欠陥が、信頼性
設計、品質管理の面で大きな問題となる。しかも、複合
材はその成形過程において、構造を４料と製品形態の大
部分を同時に作ってしまうため、成形された完成品につ
いて、欠陥の検出を行わなければならない。このため、
製品から試験片を切り出さない検査法、即ち、非破壊検
査法を用いる必要がある。均質な金属材料の非ｌｉｌ！
壊欠陥検出ｌ去として用いられてきた従来の電気ポテン
シャル法は、捏合材ではトを料の不均質性の故に、電極
が分散相に接する場合、マトリクス相に接する場合とで
接触抵抗が異なり、測定値がばらついてポテンシャル値
の正確な測定が難しく、適用が困難である。本発明は、
この間趙を解決し、分散層ないしマトリクス層に導電性
のある素材を使用した複合材について簡単Ｉ８［１ｉＩ
ｌｉで、且つ精度の高い非破壊検査法、材料特性の劣化
の定量的計測法を提供するものである。
料で、内材するき裂、ボイド、剥離等の欠陥が、信頼性
設計、品質管理の面で大きな問題となる。しかも、複合
材はその成形過程において、構造を４料と製品形態の大
部分を同時に作ってしまうため、成形された完成品につ
いて、欠陥の検出を行わなければならない。このため、
製品から試験片を切り出さない検査法、即ち、非破壊検
査法を用いる必要がある。均質な金属材料の非ｌｉｌ！
壊欠陥検出ｌ去として用いられてきた従来の電気ポテン
シャル法は、捏合材ではトを料の不均質性の故に、電極
が分散相に接する場合、マトリクス相に接する場合とで
接触抵抗が異なり、測定値がばらついてポテンシャル値
の正確な測定が難しく、適用が困難である。本発明は、
この間趙を解決し、分散層ないしマトリクス層に導電性
のある素材を使用した複合材について簡単Ｉ８［１ｉＩ
ｌｉで、且つ精度の高い非破壊検査法、材料特性の劣化
の定量的計測法を提供するものである。
間矧点を解決するための手段
′ζ圧電極を用いて、電気ポテンシャル値を直接測定す
るかわりに、検査対象物に電流を流して電流による発熱
を生じさせ、温度分布ないし発熱増の変化から欠陥を検
出する。
るかわりに、検査対象物に電流を流して電流による発熱
を生じさせ、温度分布ないし発熱増の変化から欠陥を検
出する。
作 用
導電性を有する複合材に電流を流すと熱を発生する。材
料中の任意の点における単位時間、単位体積あたりの発
熱量ａｑ／ａｔはその点の電気ポテンシャルの勾配の２
乗の関数で 、’ｌ ｑ／ａ ｔ ＝ に、（ａφ／ａｘ）２＋に、（ＦＪφ／ａｙ）２＋にＺ
（ａφ／ ａ ｚ ） ２ で与えられる。ここにφは電気ポテンシャル、に１、
に１、 に、はそれぞれ、材料のｘ、 ｙ、 ｚ方
向の導電室を表す。
料中の任意の点における単位時間、単位体積あたりの発
熱量ａｑ／ａｔはその点の電気ポテンシャルの勾配の２
乗の関数で 、’ｌ ｑ／ａ ｔ ＝ に、（ａφ／ａｘ）２＋に、（ＦＪφ／ａｙ）２＋にＺ
（ａφ／ ａ ｚ ） ２ で与えられる。ここにφは電気ポテンシャル、に１、
に１、 に、はそれぞれ、材料のｘ、 ｙ、 ｚ方
向の導電室を表す。
一方、材料中の電気ポテンシャルの分布は準調和方捏式
％式％
で与えられる。き裂先端では電気ポテンシャルφの勾配
は特異、即ち に・マφ＝Ｏ（ｒ”） となり、ｒｈｏでは勾配は理論上、無限大に発散する。
は特異、即ち に・マφ＝Ｏ（ｒ”） となり、ｒｈｏでは勾配は理論上、無限大に発散する。
ここに にはに５、 に９、χ２を成分とするベクトル
、ａは複合材の種類によって定まる正の実数、 ｒはき
裂先端からの距離である。 き裂先端近傍では電気ポ
テンシャルの勾配が理論上、無限大となるため、き裂の
ない箇所に比べてきわめて大きな発熱を生じ、 ａｑ／
ａｔが増大する。又、円孔、ボイド、剥離、繊維の破断
、片寄り、繊維配向の乱れ等の欠陥がある場合にもその
近傍では電気ポテンシャルの分布が不均一となり、発熱
量ａ ｑ ／ ａ ｔが増大する。
、ａは複合材の種類によって定まる正の実数、 ｒはき
裂先端からの距離である。 き裂先端近傍では電気ポ
テンシャルの勾配が理論上、無限大となるため、き裂の
ない箇所に比べてきわめて大きな発熱を生じ、 ａｑ／
ａｔが増大する。又、円孔、ボイド、剥離、繊維の破断
、片寄り、繊維配向の乱れ等の欠陥がある場合にもその
近傍では電気ポテンシャルの分布が不均一となり、発熱
量ａ ｑ ／ ａ ｔが増大する。
複合材の温度は
ρＣａψ／ａｔ＝
ａ／ａｘ（ｋ、ａψ／ａｘ）
＋う／Ｆ３ ｙ（ｋ、ａψ／ａｙ）
＋ａ／ａｚ （ｋ２３ψ／ａＺ）
＋ ａ ｑ ／ ａ ｔ
で与えられる。 ここにｔは時間、ψは温亥、 ρは
密度、 Ｃは比熱、 ｋｌ、 ｋ、、 ｋ２はそれぞれ
、 Ｘ。
密度、 Ｃは比熱、 ｋｌ、 ｋ、、 ｋ２はそれぞれ
、 Ｘ。
ｙ、 ｚ方向の熱伝導率、ｑ＝ｑ（ｘ、 ｙ、
ｚ）は単位体積あたりの発熱量を表す。き裂先端近傍の
ように電気ポテンシャルの勾配が大で、単位時間あたり
の発熱ａｑ／ａｔが大きな箇所では他の点に比べて温度
が上昇する。一方、欠陥が全くない場合には−様な温度
分布が得られる。従って、検査対象物に電流を流し、温
度分布を測定すれば、その分布の不均一性から、 き裂
、剥離、ボイド、１塁維の破断、片寄り、ｌａ維配向の
乱れ等の欠陥の有無を判定し、大きさ、形状等を推定す
ることができる。また、分散相が微粉子化されて、等方
性均質材料とみなすことのできるような複合材に対して
も、発熱量が電気ポテンシャルの勾配の２乗に比例する
ことを考えると、電流による発熱に基つく温度分布を測
定する方が、電気ポテンシャルの分布を直接測定するよ
りも、はるかに高い感度の欠陥検出が可能である。
ｚ）は単位体積あたりの発熱量を表す。き裂先端近傍の
ように電気ポテンシャルの勾配が大で、単位時間あたり
の発熱ａｑ／ａｔが大きな箇所では他の点に比べて温度
が上昇する。一方、欠陥が全くない場合には−様な温度
分布が得られる。従って、検査対象物に電流を流し、温
度分布を測定すれば、その分布の不均一性から、 き裂
、剥離、ボイド、１塁維の破断、片寄り、ｌａ維配向の
乱れ等の欠陥の有無を判定し、大きさ、形状等を推定す
ることができる。また、分散相が微粉子化されて、等方
性均質材料とみなすことのできるような複合材に対して
も、発熱量が電気ポテンシャルの勾配の２乗に比例する
ことを考えると、電流による発熱に基つく温度分布を測
定する方が、電気ポテンシャルの分布を直接測定するよ
りも、はるかに高い感度の欠陥検出が可能である。
実 施 例
第１図において、貫通き裂（５）を有する検査対象物（
１）に電源（２）から電流電極（３）、 （３°）を介
して電流を流し、１α品の塗布、走査型の赤外線放射温
度計等の温度計１Ｍ法によって対象物表面の温度分布を
測定し、７υ度分布から欠陥の有無、形状、位置等を求
める。検査対象物に欠陥が全くない場合には通電しても
−様な温度分布が得られる。貫通き裂がある場合には第
２図の等高線とハツチングパターンで示すような温度分
布が得られ、円孔状の欠陥がある場合には第３図のよう
な温度分布が得られる。
１）に電源（２）から電流電極（３）、 （３°）を介
して電流を流し、１α品の塗布、走査型の赤外線放射温
度計等の温度計１Ｍ法によって対象物表面の温度分布を
測定し、７υ度分布から欠陥の有無、形状、位置等を求
める。検査対象物に欠陥が全くない場合には通電しても
−様な温度分布が得られる。貫通き裂がある場合には第
２図の等高線とハツチングパターンで示すような温度分
布が得られ、円孔状の欠陥がある場合には第３図のよう
な温度分布が得られる。
発 明 の 効 果
この発明は、複合材中に含まれるボイド、剥離、き裂、
繊維の片寄り、繊維配向の不均一等の欠陥、材料特性の
劣化等を非破壊的に検出し、複合材に対する（ＲＭ性を
向上させるものである。
繊維の片寄り、繊維配向の不均一等の欠陥、材料特性の
劣化等を非破壊的に検出し、複合材に対する（ＲＭ性を
向上させるものである。
第１図は、本発明の実施例を示す斜視図第２図は、中央
に貫通き裂を有する複合材平板に本発明を適用した場合
の温度分布の一例を示す正面図 第３図は、中央に円孔状の欠陥を有する複合材平板に本
発明を適用した場合の温度分布の一例を示す正面図 （１）は検査対象物 （２）は電源 （３）および（３゛）は電流電極 （４）は導線 （５）はき裂 （６）は円孔
に貫通き裂を有する複合材平板に本発明を適用した場合
の温度分布の一例を示す正面図 第３図は、中央に円孔状の欠陥を有する複合材平板に本
発明を適用した場合の温度分布の一例を示す正面図 （１）は検査対象物 （２）は電源 （３）および（３゛）は電流電極 （４）は導線 （５）はき裂 （６）は円孔
Claims (1)
- 複合材に電流を流し、電流による発熱を利用して、材料
中に含まれるボイド、剥離、き裂、繊維の片寄り、繊維
配向の不均一等の欠陥、材料特性の劣化等を測定する方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156488A JPH01282454A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 複合材の欠陥、劣化の検出法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156488A JPH01282454A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 複合材の欠陥、劣化の検出法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01282454A true JPH01282454A (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=14564578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11156488A Pending JPH01282454A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 複合材の欠陥、劣化の検出法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01282454A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7025499B2 (en) * | 2000-10-24 | 2006-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Device for testing a material that changes shape when an electric and/or magnetic field is applied |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP11156488A patent/JPH01282454A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7025499B2 (en) * | 2000-10-24 | 2006-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Device for testing a material that changes shape when an electric and/or magnetic field is applied |
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