JPH02259555A - ひゞ割れの成長を測定する方法 - 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】 発明の背景 この発明は構造部品の損傷を監視する為に、試料内のひ
ソ割れの伝搬を測定する方法に関する。

構造材料は特定の侵食性の使用環境に露出した時、そし
て材料が定常的な又は循環的な応力を受ける場合、材料
がひＶ割れの形で損傷を生ずることが文書によってよく
知られている。こう云う種、類の損傷は普通「応力腐食
ひソ割れ」又は「腐食疲労」と云う様な名前で呼ばれて
いる。多くの業界では、運転中の装置で応力腐食ひソ割
れが起る可能性と取組まなければならない。特に原子力
産業は、沸騰水形原子炉の様な高温の水が存在する状態
で、構造材料が持続的な又は循環的な応力を受けて動作
するので、この問題にいつも遭遇している。

少なくともある点では、応力腐食ひソ割れ又はその他の
応力／環境によって誘起されたひＶ割れ（以下これを包
括的に応力腐食ひＶ割れと呼ぶ）の形の損傷は、部品の
使用寿命が予測し得る様な−様な腐食によって起る損傷
よりも、産業界ではずっと関心が強い。それは、応力腐
食ひＶ割れによる材料の破損は、その予測が何倍も難し
く、−殻内には重大な性質のものであるからである。

米国特許第４．６７７．８５５号には、特定の構造部品
の応力腐食ひソ割れの開始又はその影響の受は易さを予
測しようとして、業界一般、特に原子力産業が当面する
問題が述べられている。全般的に、構造部品の性能は、
予想される荷重とこの荷重による応力とに関する情報か
ら、前辺て予測されている。こう云う予測は、使用上の
性能を予測出来る位に正確であるが、環境条件の不確か
さと、その為に生ずる応力腐食ひソ割れに対するその影
響との為に、この性能の寿命を予測するのは困難である
ことが判った。

構造材料の寿命の予測が不確実である１例は、応力腐食
ひ望割れであり、これは原子力産業で使われるステンレ
ス鋼配管で起ることが判っている。

新しい工場の設計は、こう云う現象を補償しようとして
いるが、何年も運転されている工場に於ける損傷を監視
し、その程度を見積って、その寿命を予測し、場合によ
ってはその寿命を伸ばす助けとすることが望ましい。損
傷状態を見積もる方法は、侵食性の環境の監視に向けら
れている。沸騰水形原子炉の場合、水の組成を測定して
、比抵抗、電気化学電位、酸素レベル及び不純物レベル
の様な因子を決定する。こう云う測定は間接的である。

工場の運転中、この様な水の組成が構造材料のひＶ割れ
の成長に対して持つ影響について直接的な測定はしてい
ない。従って、運転′条件を変えることによって、構造
材料の寿命を伸ばすことが出来る程度は判っていない。

その環境から取出した標本に於けるひ望割れの成長を直
接的に測定する方法が、何年にもわたって発表されてい
る。こう云う方法は、エンジニアリング・マティーリア
ルズ・アドバイザリイ・サービセズ・リミテッド社から
出版されたビーバーズ編「破砕及び疲労の間のひＶ割れ
の長さ及び形の測定Ｊ　　（１９８０年）に記載されて
いる様な可視及び電圧降下方法を含めた、種々の監視装
置を用いている。然し、電圧の測定値をひＶ割れの寸法
に関係づけるかなり正確な方法を開示することにより、
電圧降下方法を通じて工場の構造部品のひソ割れの成長
を正確に見積もることが業界で出来る様になったのは、
前掲米国特許に記載された方法が発表されてからであっ
た。

発明の目的 この発明では、使うことの出来る更に正確な方法が最近
判った。この発明の主な目的は、長期間にわたって、そ
の環境内にある構造部品の損傷を測定及び監視する、改
良された、更に正確な方法を提供することである。

この発明の別の目的は、構造部品にひＶ割れを生じさせ
ることによって生ずる瞬時及び累積的な損傷を測定する
更に正確な方法を提供することである。

この発明の別の目的は、二重片持ちばり（ＤＣＢ）形状
を持つセンサのひＶ割れの成長を計算する改良された方
法を提供することである。

発明の要約 この発明の上記並びにその他の目的及びそれに伴う利点
が、予め形成されたひＶ割れを持つ固体に、ひソ割れを
成長させるのに十分な荷重を加えながら、この固体を侵
食性環境内に露出して、固体内のひソ割れの成長を１ｌ
ｌＪ定する方法を提供することによって達成される。固
体に電流を通して、ひ望割れにわたって電圧降下を作る
。この電圧を少なくとも２対のプローブで測定する。ブ
ローブの多対の２つの部材は、ひＶ割れの口から同じ既
知の距離の所で、ひＶ割れの両側に配置される。

多対で測定された電圧を、各々のプローブの対のひゾ割
れの口からの距離に対してグラフに描く。

ひＶ割れの口からのプローブの対の距離に対して電圧を
描いた「最善のはめ合せ」曲線又は直線をこれらの点に
通し、それを補外して、電圧−０となるこの線の軸との
Ｘ切片又は距離の切片を求める。既知の初期ひソ割れ長
さ及びその後のひＶ割れ長さに伴う、この様にして得ら
れたＸ線切片値を使って、この発明で開発した式に従っ
て、伝搬するひＶ割れの長さを計算する。

この発明の測定方法を用いて、応力及び侵食性環境に露
出する構造部品で起る損傷を決定し又は推定する助けに
することが出来る。この場合、固体は予め形成されたひ
Ｖ割れを持つセンサの形にする。センサを侵食性環境内
に配置し、ひ望割れの先端には、動作状態で構造部品が
受ける応力強度に相関する様な応力強度を加える。この
代りに、この発明の方法は、種々の環境に於ける材料の
応力腐食ひ譬割れに対する相対的な受は易さを確認及び
予測する為、−殻内な材料の研究に用いることが出来る
。

発明の詳細な説明 この発明は固体内のひＶ割れの成長を測定する改良され
た方法を取上げる。この発明の実施例を使って、応力腐
食ひソ割れによる、環境内での構造部品の損傷を決定す
ることが出来る。この為、この明細書で「センサ」と呼
ぶ関心のある固体材料内の予め形成されたひ望割れにわ
たる電位の効果を測定及び監視する。ひ！割れに対して
垂直に、センサに電流を流すと、ひマ割れの両側にある
２点の間の電位差は、ひ！割れの寸法が大きくなるにつ
れて増加する。電位の測定により、ひ望割れの成長の形
でセンサに累積する損傷と瞬時的な損傷に関する情報が
得られる。

ひＶ割れの成長は、関心のある固体材料、即ちセンサ内
で測定するのが好ましい。この固体は、炭素鋼又は合金
鋼０、ニッケル及びニッケルをベースとした合金、チタ
ン及びその合金、及びオーステナイト・ステンレス鋼、
インコネル（登録商標）等の様な原子力用構造材料の様
に、導電性でなければならない。これは予め形成された
ひＶ割れにわたる電位を測定するのに必要である。この
発明の好ましい実施例では、センサが、関心のある特定
の構造部品の状態を反映する情報を提供する。

この目的の為、このセンサは関心のある構造部品と同じ
処理経歴を持つ同じ材料で製造することが好ましい。セ
ンサの寸法と形は大幅に変えることが出来る。まとまり
の良さ、耐久力、感度、取付けの簡単さ又は融通性を高
める為に、ある寸法及び形が好まれることがある。

固体内の予め形成されるひゾ割れは、既知の長さであっ
て、それをこの明細書ではａ□と記す。

予め形成されたひ譬割れが、電位の測定を行なう場所を
定める。従って、電位の測定を多数の点で行なうのに便
利なセンサ上の位置にひソ割れを設けることが望ましい
。予め形成されるひゾ割れの寸法及び形は大幅に変える
ことが出来る。然し、ひＶ割れ情センサを２つの部分に
分離する様な寸法にすることが出来ない。ひＶ割れは口
及び先端を持つものと定義する。この明細書では、「ひ
Ｖ割れの口」とは荷重が加えられる点又は作用線と定義
する。「ひＶ割れの先端」はひ！割れの先頭の縁である
。ひＶ割れの「長さ」は、この明細書では、ひ望割れの
口からひＶ割れの先端までの距離と定義する。前に述べ
た様に、予め形成されたひソ割れの初期長さをａ、）と
定める。

センサの寸法、ひソ割れの寸法及びひ望割れの場所は大
幅に変えることが出来るが、センサのひソ割れが適当な
速度で成長することが出来る様なひＶ割れ先端の応力強
度係数が得られる位の大きさの荷重をひソ割れに加える
ことが出来る様にするのが好ましい。更に、センサの形
にとって、ひＶ割れに沿った多数の点で電位測定が出来
る様にすることが好ましい。十分な大きさの荷重を便利
に加えることが出来る様な形は、「二重片持ちばり」又
はＤＣＢ形状を持つ第１図に示したセンサｌＯの形であ
る。この形状は、第１図に図式的に示す様に、２つの平
行なアーム（はり）１２．１４の１端を結合し、他端を
離したものと定義する。溝孔又は深い切欠き１６がアー
ムを隔て＼おり、この切欠きの底を切欠きの根元１８と
呼ぶ。予め形成されるひソ割れ２０が、切欠きの根元に
あることが好ましい。このこじんまりした形により、高
い可撓性及び高い感度が得られる。この形では、実効ひ
Ｖ割れ長さがこれらのはりに沿って伸びているから、２
つのはり１２．１４に沿った種々の位置で、何個もの測
定を行なうことが出来る。更に、荷重が一定である場合
、ひソ割れ先端に於ける応力強度係数は、ひソ割れ先端
と荷重を加える点の間の距離が増加するにつれて増加す
る。従って、センサの長さが長いことにより、低い荷重
レベルで閾値のひソ割れ先端の応力強度が得られる。

ひＶ割れを成長させるのに十分な荷重は、単に２つのは
り１２．１４の間にくさび２４を配置することによって
得られる。

固体に於ける尖ったひＶ割れの先端に於ける応力レベル
は応力強度係数によって特徴づけられる。

予め形成したひＶ割れが成長する為には、ひソ割れの先
端に最低の又は閾値の応力強度係数がか〜らなければな
らない。米国特許第４．　６７７、１３５５号には、特
定の形状を持つセンサに対する応力強度係数をどの様に
決定するかり説明されている。更にこの米国特許には、
構造部品に於ける破損を予測すると共にひＶ割れの成長
を監視する為に、こう云うセンサを使うことが包括的に
述べられている。

侵食性の環境に於ける応力腐食ひＶ割れを監視する為に
は、積極的な荷重又は一定の変位をセンサに加えなけれ
ばならない。予め形成されたひゾ割れを成長させる為に
一定の変位を加える手段は、切欠きの中に押込んでひ望
割れを拡げる前述のくさび２４であってよい。ひソ割れ
を拡げるかすがい、ボルト又は同様な手段の様な、この
他の手段も適している。一定の変位を加える手段は、導
電性でない材料で構成しなければならないし、この材料
がセンサ材料と釣合う熱膨張係数を持つことが好ましい
。こうすると、温度が変化する時、ひ望割れ先端に於け
る応力強度係数を略一定に保つ助けになる。センサを侵
食性環境内に配置する場合、一定の変位を加える為に利
用する材料が、この侵食性環境に対して抵抗力を持つこ
とが不可欠である。

この発明の好ましい実施例では、予め形成されたひＶ割
れをもつセンサが侵食性環境内に配置される。この明細
書で云う「侵食性環境」と云う言葉は、センサを構成す
る材料の属性となる環境を云う。この属性は、予め形成
されたひゾ割れの成長を強めるのに十分な大きさである
。構造部品の損傷を監視する時、センサは構造部品と同
じ環境内に配置される。その時センサは、構造部品と同
じ変化しつ−ある環境条件の作用を受ける。センサをこ
う云う環境内に支持する為に普通の方法及び装置を使う
ことが出来る。

この発明のひＶ割れの成長は、はり１２．１４に沿って
配置された対のプローブの間の電位又は電圧を測定し、
ひＶ割れ長さを計算するのに、初期パラメータと共にこ
の様な測定された電圧を使うことによって監視すること
が好ましい。更に計算されたひＶ割れ長さは、ひＶ割れ
成長速度を見積もる為に、時間の関数としてグラフに描
くことが有利である。

同封ものプローブによってひＶ割れにわたる電圧を測定
する。この過程を実施するには、少なくとも２対のプロ
ーブが必要である。然し、ひソ割れの成長を正確に測定
する為に、少なくとも３対のプローブ２６　ａ、　　２
６　ｂ、　　２８　ａ、　　２８　ｂ、　　３０ａ、３
０ｂを使うことが好ましい。８対のプローブは、第１図
にＸＩ　＋　Ｘ２１　Ｘ３として示した、ひＶ割れの口
からの異なる距離の所に配置されている。８対の２つの
部材は、ひ望割れの平面から好ましくは同じ距離の所で
、ひＶ割れの両側に配置する。８対の２つの部材は、ひ
ゾ割れの口からも専距離である。即ち、センサに電流を
供給する導線３２から同じ距離の所にある。米国特許第
４゜６７７．８５５号には、この発明に使うのに適した
プローブの配置の少なくとも１例が示されている。

予め形成されたひＶ割れにわたる電位差は、導型材料に
ある１対のプローブの間の電圧を受取ることが出来る普
通の手段によっ゛て検出することが出来る。プローブは
単純な接点、ねじ、溶着部等であってよく、ワイヤ、ケ
ーブル、母線等の様な導電性の導線をセンサに固定する
。こう云う導電性の導線は、電圧計又はアナログ・ディ
ジタル変換器の様な電圧測定装置に対して電気的なコン
ダクタンスを持てる様な形でセンサに固定される。

前に述べた様に、好ましい形のセンサでは、センサ１０
が二重片持ちばりの形状である。予め形成されたひソ割
れ２０が二重片持ちばりの切欠きの根元１８にある。側
面の溝３４が、はりの互いに向い合った部分で、両方の
はり１２．１４に設けられている。側面の溝は、はりの
向い合う部分の厚さを薄くし、予め形成されたひソ割れ
が設けられる領域の厚さを減少している。センサは圧力
継手１００によって侵食性環境内に支持される。

溝形１０２が溝形（又は孔）２００に対する出入口とな
る。溝形２００は、プローブの対に取付けられた導電性
導線、好ましくはセンサに直流電圧を供給する導電性導
線の通路になる。反転する直流電流が点３２で供給され
、ひＶ割れの実効的な初期長さを線ａＯで示しである。

プローブの対２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３θａ
、３０ｂが、ひソ割れにわたる電圧を検出する。くさび
２４がひソ割れ２０に静止荷重を加え、所望のひＶ割れ
先端の応力強度係数を持たせる。

プローブの間の電位差の値を連続的に測定することが好
ましい。然し、電位差を間欠的にｎ１定しても差支えな
く、ひＶ割れの成長に関する役立つ情報が得られる。ひ
Ｖ割れの長さ及び成長を最終的に決定し易くする為、電
位差は出来るだけ正確に測定することが望ましい。米国
特許第４，６７７．８５５号には、電位差の正確な測定
を行なう為の方式が詳しく記載されており、その方式が
この発明で使うのにも適している。この他の測定方式も
、使える位の精度があると判ることがある。

第２図のグラフに図式的に示す様に、８対のプローブの
間の測定された電圧は、最小自乗曲線のはめ合せを実施
することにより、又は点を通る直線を近似するこの他の
手段により、ひ望割れの口からのプローブの深さ又は測
定′された距離（Ｘｌ。

Ｘｚ、Ｘａ）に対してグラフに描くことが出来る。

第２図に示す様なこの線又は曲線が、センサに加入られ
た電流、センサの感度及びセンサの形状の関数として変
化する。ひソ割れの成長の計算で、測定された距離の関
数としての電位のグラフで何よりも重要なのは、Ｘ切片
値Ｘｏである。切片値Ｘｏは、電位又は電圧■がゼロに
等しくなる（Ｖ−０）所である。

特定の１対のプローブの間で測定された電圧が、ひｙ割
れ長さが増加するにつれて増加するから、曲線が移動し
、荷重を加えた時にひソ割れ長さａが増加するのにつれ
て、Ｘ切片値が更に変化する。

Ｘ切片Ｘｏは合計ひＶ割れ長さａ１即ちアーム又ははり
の長さに出発時（予め形成された）のひＶ割れと伝搬す
る疲労によるひ望割れ長さとを加えたちの一関数として
変化する。この関数Ｘ□　　（ａ）は−殻内に線形関数
として表わすことが出来る。

Ｘ□　−Ｎａ＋Ｄ　　　　　　　　　　　　（１）ニー
でＮ及びＤは定数であり、Ｘｏが特定の合計ひソ割れ長
さ（ａ）に対する電位対測定距離曲線のＸ切片値である
。この式から導き出した関連するひ望割れ長さ及びＸ切
片値を例えばａ。、（Ｘ０）Ｏ：ａ＋　、（Ｘ□　）　
Ｈと表わすが、−殻内にａｌ　、（Ｘ０）＋　で表わす
。

この発明の方法によって得られる改良を説明する為の出
発点として、米国特許第４，６７７．８５５号に記載さ
れた方法を簡単に説明して、それと比較する。この米国
特許で、ひソ割れが試料の中を伝搬する時のひソ割れの
長さ（奥行）を計算するのに使われる式は、次の形であ
る。

この式で、ａ□は初期ひＶ割れ長さを表わし、ＩＱは電
位対測定距離曲線のグラフの関連するＸ切片値（この発
明の（Ｘｏ　）ｏに相当する）を表わし、Ｉ２は、ひＶ
割れが最初に測定されたひＶ割れ長さａＯから未だ測定
されていないひＶ割れａ２に伝搬した時の、測定された
距離の関数としての電位の測定値から導き出されたＸ切
片値を表わす。

式（２）は前に示した線形の式（１）を用いて導き出さ
れるが、式（１）の定数りがゼロに等しい（Ｄ−０）と
仮定している。式（２）はその後のひＶ割れ長さａｉ　
を計算するのにかなりの精度を持つ方法であるが、この
発明が生まれるきっかけとなった最近の研究では、既知
のパラメータからａｌ　の値を計算する改良された、更
に正確な方法が開発された。この発明と関連して行われ
た実験で、式（１）の定数りはあらゆる場合にゼロでは
なく、従って、伝搬するひソ割れの長さａｌ　の計算に
式（２）を使うと、多くの場合に不正確な結果になるこ
とが示された。

この発明では、定数りをゼロに等しいと仮定することが
出来ないと判ったのであるが、ひＶ割れ長さａｌを計算
する為の式は、式（１）から次の様に導き出すことが出
来ることが判った。

（ｘ０）　ｏ　−Ｎａｏ　−Ｄ−（Ｘ０）、−Ｎａ。

これをａｌ　について解くと （Ｘｏ　）　＋　　−（Ｘｏ　）　。

ａｌ　ｆｉ３ｏ　＋ 然し、式（４）は、Ｎが予め決定されていないセンサで
は、使うことが出来ない。Ｎが判っていない場合、ひソ
割れ長さａＯの初期の直接的な測定の他に、ひＶ割れ長
さａｌの２番目の直接的な測定を行ない、プローブの電
位又は電圧の測定値から、関連するＸ切片値（Ｘ０）＋
を決定することが出来る。こう云う値を式（４）の８１
及び（Ｘｏ　）　、に代入する。その式をＮについて解
くと次の様になる。

（Ｘｏ　）　　＋　　−（Ｘｏ　）　。

ａｌ　−ａ□　＋ 即ち、 （Ｘｏ　）　＋　＝　（Ｘｏ　）。

一 ａｌ　　−ａｇ このＮの式を式（４）に代入すると、ａｌ　を計算する
為のこの発明による更に正確な式が得られる。

書換えると、 ひソ割れの測定を開始する前に、Ｎを決定することが出
来る場合、式（４）を使うことが出来、これによって２
番目のひソ割れ測定値ａ１を求める必要がなくなるので
、方法が簡単になる。

ディジタル・コンピュータによって、切片値を計算する
と共に、これらの値に対する関数を計算して、ひＶ割れ
の長さに対応するデータを求めることが出来る。このデ
ータは可視記録装置の様な普通の手段又は音響警報信号
によってユーザに伝達オることが出来る。このデータは
自動制御機構に連絡するか、並びに／又は後で解析して
解釈する為に記憶することが出来る。何れにせよ、この
発明の方法のある工程を説明する時に「近似」、「補外
」等と云う時、方法のある工程又は全ての工程を実施す
る為に、コンピュータを用いることが出来ることを承知
されたい。

次にこの発明の詳細な説明する為に、例を述べろ。この
発明の範囲がニーで説明する実施例に制限されないこと
を承知されたい。

例 この発明の方法の精度が改善されることを実証する例と
して、ＤＣＢセンサを用い、第３図に示す様な１組の曲
線を作成した。第３図は、ひソ割れの口からの対のプロ
ーブの距離Ｘ、　　（例えば第１図参照）の関数として
測定された電位又は電圧を示す。この特定の例では７対
のプローブを用いた。ＤＣＢセンサでは、電気加工を用
いて出発時の切欠きを長くした。Ｖ（Ｘ＋’）を測定し
、ひＶ割れを新しいひＶ割れ長さまで伝搬させ、新しい
１組の測定値Ｖ　（Ｘｉ　）を求めた。計算による値を
実測値と比較する為に、各々の測定期間でひＶ割れ長さ
の直接的な光学測定も行なった。

７対のプローブはひゾ割れの口から２．０乃至３．５吋
の範囲の距離に等間隔に置いた。得られた電位又は電圧
データをグラフにとり、各々の新しいひゾ割れ長さａｌ
　に関連するデータ点を最小自乗のはめ合せに掛けて、
電位ＶをＶ＝Ｏ及びＸｉ　”＝　（ＸＯ’）ｌ　に補外
した。表Ｉは、この実験で直接的に（光学的に）測定さ
れた関連するひＶ割れ長さａｉ　と並べて得られた値（
Ｘ０）　＋　を示している。

ａｌ　　（吋） ａｏ　　　　　３Ｊ８０ ａ＋　　　　　８．４８０ ａｚ　　　　　３．５８０ ａ　３　　　　　Ｂ、８８０ ａ４３．７８０ ａ　６　　　　３．８８０ ａ６　　　　３．９８０ ａｙ　　　　　４．０８０ 表Ｉ （Ｘｏ　）　＋ （Ｘｏ　）　ｏ　　　３．８９２８ （Ｘｏ　）　＋　　　３．７９０１ （Ｘｏ　）　２　　３．８５４５ （Ｘｏ　）　３　　３．９９７３ （Ｘｏ　）　ａ　　　３．０９８３ （Ｘ□　）　ｓ　　　３．１９６８ （Ｘｏ　）　ｅ　　　４．２９３５ （Ｘｏ　）　７　　４．３８９４ 第４図は表Ｉに示したデータであるが測定されたひソ割
れ長さの関数として描いたＸ切片値のグラフである。一
般式（１）に対する定数Ｎ及びＤの値を、この特定の例
のセンサに対するこのグラフから求めることが出来る。

Ｎはデータ点にはめ合せた線の勾配であり、Ｄはｙ切片
値（即ちａ−０）である。従７て、Ｄが０に等しくなく
、今の場合は、Ｄ−０，３１３７であることが判る。更
に、この線の勾配Ｎは１．０００１、即ち、大体Ｎ−１
である。

第５図は、この発明の方法１とよって、並びに米国特許
第４，６７７．８５５号に開示された式、即ち前に掲げ
た式（２）を用いて、その後のひソ割れ長さａｌを計算
する方法の精度を、この例の直接的に測定されたひＶ割
れ長さａｌ　と比較したグラフである。この特定の例で
は、Ｎは１に等しいと判断されたが、この発明の方法に
よる点のグラフは、より一般的な式（７）及び（８）で
はなく、式（４）を用いて一層容易に計算することが出
来る。Ｎ−１の時、式（４）は次の様になる。

ａ＋　−ａｏ　＋　（Ｘｏ　）＋　−（Ｘｏ　）。

下記の表■は、比較し易くする為、第５図に示したデー
タ点を示している。

表■ ａ６　　３．３８０　　　　　　　３．３８０　　　　
　　　　３．３８０ａ　＋　　　３．４８０　　　　　
　　　３．４７７３　　　　　　　　３．４６９ａ２　
　３．５８０　　　　　　　　３．５８１７　　　　　
　　　３．５２８ａ３　　３．６８０　　　　　　　３
．［１８４５３，１３５９ａ４　　３．７８０　　　　
　　　　３．７８５５　　　　　　　　３．７５１ａ　
ｓ　　　３．８８０　　　　　　　　３．８８４０　　
　　　　　　　３．８４１ａｌＢ　　　３．９８０　　
　　　　　　３．９８０７　　　　　　　　３．９３０
ａ　ｙ　　　４．０８０　　　　　　　　４．０７８８
　　　　　　　　４．０１８即ち、この発明の方法によ
って計算されたひゾ割れ長さと実際に測定されたひソ割
れ長さとの間の一層厳密な相関性が達成されたことが、
第５図及び表■から理解されよう。

当業者であれば、この発明の範囲を逸脱せずに、上に述
べた実施例を変更することが出来ることが理解されよう
。従って、この発明の範囲は特許請求の範囲によって定
められるものであって、その範囲内にこう云う変更が含
まれることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法に使うことが出来る様な種類の
センサの１例として、二重片持ちばりの形状を持つセン
サの略図、 第２図は電位Ｖとこの電位を測定する位置Ｘ。 の間の関係を示す見本としてのグラフ、第３図は、ひＶ
割れの口からの、電位を測定する位置又は距離の関数と
しての測定された電位Ｖの例を示すグラフであり、ひゾ
割れ長さの増加がその関係に示す影響を示し、各々の曲
線は異なるひゾ割れ長さａの結果を表わす。 第４図は測定されたひソ割れ長さａの関数として第３図
に示すＸ切片（電位Ｖ対測定位置Ｘ１）の変化を示すグ
ラフ、 第５図は、従来の米国特許に記載された方法によって「
計算」されたひソ割れ長さと比較して、この発明の方法
を用いて計算されたひゾ割れ長さａ及び実測のひＶ割れ
長さａの間の関係を示すグラフである。 主な符号の説明 １２．１４；はり ２０：予め形成したひＶ割れ ２４：くさび ２６．２８．　３ｏニブローブの対

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め形成したひゞ割れとひゞ割れの口を持つ固体の
   中でのひゞ割れの成長を測定する方法に於て、 該固体に電流を印加して該固体内に電位の場を作り、 初期ひゞ割れ長さ（ａ＿０）の第１回の測定を行ない、 ひゞ割れの長さに沿って、前記ひゞ割れの口から予定の
   距離の所に配置した少なくとも２対のプローブを用いて
   、ひゞ割れにわたる第１組の電位（Ｖ＿０）を測定し、
   プローブの各対からの２つのプローブが、ひゞ割れの口
   から同等の距離の所で、ひゞ割れの両側に配置されてお
   り、 前記ひゞ割れの口からの少なくとも２対のプローブの予
   定の距離の関数として測定された前記第１組の電位（Ｖ
   ＿０）のグラフから、電位Ｖ＝０となる前記初期ひゞ割
   れ長さ（ａ＿０）に伴う切片値（Ｘ＿０）＿０を補外し
   、 この後のひゞ割れ長さ（ａ＿１）の測定を行ない、前記
   ひゞ割れの口から予定の距離の所に配置された少なくと
   も２対のプローブを用いて、ひゞ割れにわたる第２組の
   電位（Ｖ＿１）を測定し、前記ひゞ割れの口からの前記
   対のプローブの予定の距離の関数として測定された前記
   第２組の電位（Ｖ＿１）のグラフから、電位Ｖ＝０とな
   る前記ひゞ割れ長さ（ａ＿１）に伴う切片値（Ｘ＿０）
   ＿１を補外し、 前記ひゞ割れの口から予定の距離の所に配置された少な
   くとも２対のプローブを用いて、この後のひゞ割れ長さ
   （ａ＿１）に関連する前記ひゞ割れにわたるその後の１
   組の電位（Ｖ＿１）を測定し、前記ひゞ割れの口からの
   対のプローブの距離の関数として測定されたこの後の１
   組の電位（Ｖ＿ｉ）のグラフから、電位Ｖ＝０となる前
   記その後のひゞ割れ長さ（ａ＿ｉ）に伴う切片値（Ｘ＿
   ０）＿ｉを補外し、次の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ に従って前記その後のひゞ割れ長さ（ａ＿ｉ）を計算す
   る工程を含む方法。 ２、前記ひゞ割れを成長させるのに十分な荷重をひゞ割
   れに加える請求項１記載の方法。 ３、前記固体が二重片持ちばりを持つセンサで構成され
   ている請求項２記載の方法。 ４、予め形成されたひゞ割れを持つ二重片持ちばりセン
   サのひゞ割れ長さを決定する方法に於て、初期ひゞ割れ
   長さａ＿０を測定し、 前記センサに電流を加えて該センサ内に電位の場を作り
   、 該センサに少なくとも２対のプローブを配置し、プロー
   ブの各対からの２つのプローブは、前記ひゞ割れの口か
   ら同じ距離の所で前記予め形成されたひゞ割れの両側に
   配置されており、 前記少なくとも２対のプローブを用いて前記予め形成さ
   れたひゞ割れにわたる電圧（Ｖ）を測定し、 前記ひゞ割れの口からの前記対のプローブのｘ軸上にと
   った距離に対して描いた、前記対のプローブの間の測定
   された電圧（Ｖ）の曲線を近似し、前記初期ひゞ割れ長
   さａ＿０に伴うＶ＝０となるｘ切片値を求める為に前記
   曲線を補外し、 一層のひゞ割れ長さａ＿１を測定し、 少なくとも２対のプローブを用いて前記ひゞ割れにわた
   る電圧を測定し、 前記ひゞ割れの口からの前記対のプローブのｘ軸にとっ
   た距離に対して描いた前記対のプローブにわたって測定
   された電圧（Ｖ）を用いて曲線を近似し、 前記ひゞ割れ長さａ＿１に伴うＶ＝０となるｘ切片値（
   Ｘ＿０）＿１を求める為に前記曲線を補外し、少なくと
   も２対のプローブを用いて、前記ひゞ割れにわたるその
   後の電圧（Ｖ）を測定し、前記ひゞ割れの口からの前記
   対のプローブのｘ軸上にとった距離に対して描いた、前
   記対のプローブにわたってその後の測定された電圧（Ｖ
   ）を用いて、その後の曲線を近似し、 その後の直線関数を補外して、Ｖ＝０となるその後のｘ
   切片値（Ｘ＿０）＿ｉを求め、 次の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を用いて前記ｘ切片値（Ｘ＿０）＿ｉに伴うその後のひ
   ゞ割れ長さ（ａ＿ｉ）を計算する工程を含む方法。 ５、前記曲線の近似が最小自乗はめ合せ計算を用いて行
   なわれる請求項４記載の方法。 ６、電圧を測定する為に、前記ひゞ割れにわたって３対
   乃至７対のプローブが配置される請求項５記載の方法。 ７、予め形成されたひゞ割れを持つセンサ内のひゞ割れ
   の成長を監視する方法に於て、 初期ひゞ割れ長さａ＿０を測定し、 該センサに電流を加えて該センサ内に電位の場を作り、 前記センサに少なくとも２対のプローブを配置し、プロ
   ーブの各対からの２つのプローブがひゞ割れの口から同
   じ距離の所で前記予め形成されたひゞ割れの両側に配置
   され、 前記少なくとも２対のプローブを用いて、前記予め形成
   されたひゞ割れにわたる第１組の電圧（Ｖ）を測定し、 前記ひゞ割れの口からの前記対のプローブのｘ軸上にと
   った距離に対して描いた対のプローブにわたる前記第１
   組の測定された電圧（Ｖ）を用いて直線関数を近似し、 該直線関数を補外して、前記初期ひゞ割れ長さａ＿０に
   伴うＶ＝０となるｘ切片値（Ｘ＿０）＿０を求め、 その後のひゞ割れ長さａ＿１を測定し、 少なくとも２対のプローブを用いて、前記ひゞ割れにわ
   たる第２組の電圧を測定し、 ひゞ割れの口からの前記対のプローブのｘ軸上にとった
   距離に対して描いた前記対のプローブにわたる前記第２
   組の測定された電圧（Ｖ）を用いて直線関数を近似し、 該直線関数を補外して、前記ひゞ割れ長さａ＿１に伴う
   Ｖ＝０となるｘ切片値（Ｘ＿０）＿１を求め、前記少な
   くとも２つのプローブを用いて、前記ひゞ割れにわたる
   電圧を監視して、測定された電圧の変化を決定し、 ひゞ割れの口からの前記対のプローブのｘ軸上にとった
   距離に対して描いた少なくとも２対のプローブにわたっ
   て測定された電圧の直線関数を近似することによって、
   その後のｘ切片値 （Ｘ＿０）＿ｉを求め、該直線関数をＶ＝０となるｘ軸
   に補外し、 次の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を用いてｘ切片値（Ｘ＿０）＿ｉに伴うその後のひゞ割
   れ長さａ＿ｉを計算する工程を含む方法。 ８、前記センサが二重片持ちばりセンサである請求項７
   記載の方法。 ９、前記センサが動作環境に露出していて、監視される
   ひゞ割れの成長を利用して、該環境内で動作する装置の
   部品のひゞ割れの成長による損傷を推定する請求項８記
   載の方法。 １０、前記センサが装置の部品と同じ組成である請求項
   ９記載の方法。 １１、前記センサに荷重を加えて、前記装置の部品が受
   ける予想応力強度係数と大体等しいひゞ割れ先端応力強
   度係数を求める請求項１０記載の方法。 １２、予め形成されたひゞ割れを持つと共に、少なくと
   も２対のプローブを持っていて、プローブの各対の２つ
   のプローブが、ひゞ割れの口から同じ距離の所で前記予
   め形成されたひゞ割れの両側に配置されている様なセン
   サのひゞ割れ長さを決定するのに、前記ひゞ割れの口か
   らの対のプローブの距離の関数として描いた、前記対の
   プローブによって測定された電圧曲線の勾配Ｎが判って
   いる時に、このひゞ割れ長さを決定する方法に於て、 初期ひゞ割れ長さａ＿０を測定し、 前記センサに電流を加えて該センサ内に電位の場を作り
   、 前記少なくとも２対のプローブを用いて、前記予め形成
   されたひゞ割れにわたる電圧（Ｖ）を測定し、 前記ひゞ割れの口からの対のプローブのｘ軸上にとった
   距離に対して描いた前記対のプローブの間の測定された
   電圧（Ｖ）を用いて、直線関数を近似し、 該直線関数を補外して、前記初期ひゞ割れ長さａ＿０に
   伴うＶ＝０となるｘ切片値（Ｘ＿０）＿０を求め、 少なくとも２対のプローブを用いて前記ひゞ割れにわた
   るその後の電圧を測定し、 ひゞ割れの口からの前記対のプローブのｘ軸上にとった
   距離に対して描いた、対のプローブにわたって測定され
   た電圧（Ｖ）を用いて直線関数を近似することによって
   、その後のｘ切片値 （Ｘ＿０）＿ｉを求め、該直線関数をｘ軸に補外してＶ
   ＝０となるｘ切片値（Ｘ＿０）＿ｉを求め、次の式 ａ＿ｉ＝ａ＿０＋［（Ｘ＿０）＿ｉ−（Ｘ＿０）＿０］
   ／Ｎを用いて、前記値（Ｘ＿０）＿ｉに伴うその後のひ
   ゞ割れ長さａ＿ｉを計算する工程を含む方法。 １３、ひゞ割れを成長させるのに十分な荷重をひゞ割れ
   に加える請求項１２記載の方法。 １４、勾配Ｎが略１に等しい請求項１３記載の方法。 １５、センサが二重片持ちばり形状である請求項１４記
   載の方法。