JPH0240528A - 弾塑性破壊靭性試験方法 - Google Patents
弾塑性破壊靭性試験方法Info
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- JPH0240528A JPH0240528A JP19148488A JP19148488A JPH0240528A JP H0240528 A JPH0240528 A JP H0240528A JP 19148488 A JP19148488 A JP 19148488A JP 19148488 A JP19148488 A JP 19148488A JP H0240528 A JPH0240528 A JP H0240528A
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (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】
Ａ、産業上の利用分野
この発明は、非線型破壊力学を用いた破壊安全性評価方
法のひとつとして位置づけられる弾塑性破壊靭性試験（
所謂ＪＩＣ試験）方法に関する。
法のひとつとして位置づけられる弾塑性破壊靭性試験（
所謂ＪＩＣ試験）方法に関する。
Ｂ、従来技術
この弾塑性破壊靭性試験（以下、ＪＩＣ試験と略称する
）は、従来から、米国ｉｌであるＡＳＴＭＥ８１３−８
１あるいは日本機械学会基準であるＪＳＭＥＳＯＯ１−
８１（両者には本質的な差はない）により標準化された
手順に従って行われ、最近では一本の試験片のみを用い
るだけで所望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の
関係ひいては引張限界Ｊ積分（＋！（Ｊ＋ｃ）を求める
ことが可能な単一試験片方法が主流となっている。
）は、従来から、米国ｉｌであるＡＳＴＭＥ８１３−８
１あるいは日本機械学会基準であるＪＳＭＥＳＯＯ１−
８１（両者には本質的な差はない）により標準化された
手順に従って行われ、最近では一本の試験片のみを用い
るだけで所望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の
関係ひいては引張限界Ｊ積分（＋！（Ｊ＋ｃ）を求める
ことが可能な単一試験片方法が主流となっている。
而して、上記従来のＪＩＣ試験は、第５図（イ）の平面
図および第５図（ロ）の側面図に略示しているようなＡ
ＳＴＭ ＥＨ１１によるＪＩＣ試験専用の切り欠き部
分１□を有する板状のＣＴ試験片Ｓ、（ＣＴは、Ｃｏｍ
ｐａｃｔ Ｔｅｎ５ｉｏｎ の意味）を用いて下記
のようにして行われていた。なお、同第５図（イ）、（
ロ）において、Ｗは板幅、Ｂは板厚、ａ、は予め疲労加
工を施すことにより形成されたき裂の長さ、としてそれ
ぞれ定義されており、また、２は引張荷重Ｐを加えるた
めに用いられる一対のビン（図示せず）が挿入されるビ
ン孔、３は一対のビン孔２の中心を通る荷重線Ｘ上に位
置するように立てられたエツジ、をそれぞれ示している
。
図および第５図（ロ）の側面図に略示しているようなＡ
ＳＴＭ ＥＨ１１によるＪＩＣ試験専用の切り欠き部
分１□を有する板状のＣＴ試験片Ｓ、（ＣＴは、Ｃｏｍ
ｐａｃｔ Ｔｅｎ５ｉｏｎ の意味）を用いて下記
のようにして行われていた。なお、同第５図（イ）、（
ロ）において、Ｗは板幅、Ｂは板厚、ａ、は予め疲労加
工を施すことにより形成されたき裂の長さ、としてそれ
ぞれ定義されており、また、２は引張荷重Ｐを加えるた
めに用いられる一対のビン（図示せず）が挿入されるビ
ン孔、３は一対のビン孔２の中心を通る荷重線Ｘ上に位
置するように立てられたエツジ、をそれぞれ示している
。
即ち、前記したような疲労子き裂加工を施した一本の試
験片ＳＪに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分１１における
エツジ３．３間に挿入設置した変位検出器４（例えばク
リンプゲージなど）により前記荷重線Ｘ上の変位ＶＬ
（以下、荷重点変位と称する）を測定し、かつ、その
荷重点変位■、の複数レベルにおいてそれぞれわずかに
（例えば、１０％程度）除荷するという試験を行うこと
により、第６図に示すような荷重Ｐ−荷重点変位■、の
関係を表す測定結果、および、第７図に示すような除荷
部分を増幅して表した測定結果を得、その測定結果から
前記各除荷点■、■、・・・におけるコンプライアンス
λ（λ−Δ■Ｌ／ΔＰ：ΔＰは除荷時における荷重Ｐの
変化量であり、Δ■、はそれによる荷重点変位ｖＬの変
化量である）と、それまでに加えたエネルギーＡ（荷重
除荷点■、■、・・・までの各積分値）とをそれぞれ演
算し、そして、その各コンプライアンスλおよびエネル
ギーＡの演算結果から、 ａ ＝Ｗ （Ｃｏ ＋ ＣＩ ・ｕ 十Ｃ２・ｕ”＋
Ｃ３・ｕ’ ＋Ｃ，・ｕ’ ＋Ｃ５・ｕ５ ） ・・・く１〉 ただし、 ｕ＝１／（（Ｂ−Ｅ・λ）＋、’ｚ＋１１ここに、 Ｗ：板幅（既知） ００〜Ｃ１：既知の定数 Ｂ：板厚（既知） Ｅ：ヤング率 λ：各除荷点■、■、・・・における コンプライアンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るき裂長さａ（推定（ｉ）を求めるとともに、ただし、 ｂ＝Ｗ−ａ ｆ （ａｏ ／Ｗ） −２（１＋ｃｒ） ／ （１＋α
” ）なお、 α＝（β２＋２β＋２）””−（β＋１）β＝ ２ ａ
ｏ ／ ｂ ここに、 Ａ：各除荷点■、■、・・・までに加えたエネルギー（
測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るＪ積分値Ｊを求め、かつ、 Δａ＝ａ−ａｓ ・・・〈３〉ここに、 ａ、：疲労子き裂長さ（既知） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るき裂進展量Δａ（推定値）を求めることにより、第８
図に示すような所望のＪ積分値（Ｊ）き裂進展量（Δａ
）の関係（Ｊ−Ｒカーブと呼ばれる）を得る。そして、
そのＪ−Ｒカーブと、Ｊ＝２σ、１゜１・Δａ（σｆ、
。０は、降伏点と引張強さの平均値）で表される鈍化直
線との交点におけるＪ積分値（Ｊ＝ＪＯ）を読み取り、
このＪｏが所定の条件を満足していれば、そのＪｏを引
張限界Ｊ積分値ＪＩＣとして決定するのである。なお、
上記〈１〉式において用いられる定数Ｃ０〜Ｃｓは、上
記のような荷重点変位Ｖ、を測定した場合には、 Ｃ，＝１．００ Ｃ，＝−４，０６ Ｃ，＝１１．２ Ｃ３＝−１０６゜ Ｃ，＝ ４６４゜ Ｃ５＝−６５０゜ として、例えば、Ａｓｈｏｋ Ｈｕｄａｋ、 Ｊ ｒの” Ｒｅｖｉｅｗｃｏ＋ｗｐｌ
ｉａｎｃｅ １ｎｆｏｒ＋＊ａｔｉｏｎ６８
・・・〈４〉 ５ａｘｅｎａ ａｎｄ Ｓ、 Ｊ。
験片ＳＪに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分１１における
エツジ３．３間に挿入設置した変位検出器４（例えばク
リンプゲージなど）により前記荷重線Ｘ上の変位ＶＬ
（以下、荷重点変位と称する）を測定し、かつ、その
荷重点変位■、の複数レベルにおいてそれぞれわずかに
（例えば、１０％程度）除荷するという試験を行うこと
により、第６図に示すような荷重Ｐ−荷重点変位■、の
関係を表す測定結果、および、第７図に示すような除荷
部分を増幅して表した測定結果を得、その測定結果から
前記各除荷点■、■、・・・におけるコンプライアンス
λ（λ−Δ■Ｌ／ΔＰ：ΔＰは除荷時における荷重Ｐの
変化量であり、Δ■、はそれによる荷重点変位ｖＬの変
化量である）と、それまでに加えたエネルギーＡ（荷重
除荷点■、■、・・・までの各積分値）とをそれぞれ演
算し、そして、その各コンプライアンスλおよびエネル
ギーＡの演算結果から、 ａ ＝Ｗ （Ｃｏ ＋ ＣＩ ・ｕ 十Ｃ２・ｕ”＋
Ｃ３・ｕ’ ＋Ｃ，・ｕ’ ＋Ｃ５・ｕ５ ） ・・・く１〉 ただし、 ｕ＝１／（（Ｂ−Ｅ・λ）＋、’ｚ＋１１ここに、 Ｗ：板幅（既知） ００〜Ｃ１：既知の定数 Ｂ：板厚（既知） Ｅ：ヤング率 λ：各除荷点■、■、・・・における コンプライアンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るき裂長さａ（推定（ｉ）を求めるとともに、ただし、 ｂ＝Ｗ−ａ ｆ （ａｏ ／Ｗ） −２（１＋ｃｒ） ／ （１＋α
” ）なお、 α＝（β２＋２β＋２）””−（β＋１）β＝ ２ ａ
ｏ ／ ｂ ここに、 Ａ：各除荷点■、■、・・・までに加えたエネルギー（
測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るＪ積分値Ｊを求め、かつ、 Δａ＝ａ−ａｓ ・・・〈３〉ここに、 ａ、：疲労子き裂長さ（既知） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るき裂進展量Δａ（推定値）を求めることにより、第８
図に示すような所望のＪ積分値（Ｊ）き裂進展量（Δａ
）の関係（Ｊ−Ｒカーブと呼ばれる）を得る。そして、
そのＪ−Ｒカーブと、Ｊ＝２σ、１゜１・Δａ（σｆ、
。０は、降伏点と引張強さの平均値）で表される鈍化直
線との交点におけるＪ積分値（Ｊ＝ＪＯ）を読み取り、
このＪｏが所定の条件を満足していれば、そのＪｏを引
張限界Ｊ積分値ＪＩＣとして決定するのである。なお、
上記〈１〉式において用いられる定数Ｃ０〜Ｃｓは、上
記のような荷重点変位Ｖ、を測定した場合には、 Ｃ，＝１．００ Ｃ，＝−４，０６ Ｃ，＝１１．２ Ｃ３＝−１０６゜ Ｃ，＝ ４６４゜ Ｃ５＝−６５０゜ として、例えば、Ａｓｈｏｋ Ｈｕｄａｋ、 Ｊ ｒの” Ｒｅｖｉｅｗｃｏ＋ｗｐｌ
ｉａｎｃｅ １ｎｆｏｒ＋＊ａｔｉｏｎ６８
・・・〈４〉 ５ａｘｅｎａ ａｎｄ Ｓ、 Ｊ。
ａｎｄ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆｆｏｒ ｃｏｍ
ｍｏｎ ｃｒａｃｋｇｒｏｗｔｈｓｐｅｃｉｍｅｎｓ
： Ｉ ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊ ｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆＦｒａｃｔｕｒｅ 、 Ｖｏｌ ｌ
４ 、 Ｎｏ、 ５．’ Ｏｃｔ、１９７８によっ
て与えられている。
ｍｏｎ ｃｒａｃｋｇｒｏｗｔｈｓｐｅｃｉｍｅｎｓ
： Ｉ ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊ ｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆＦｒａｃｔｕｒｅ 、 Ｖｏｌ ｌ
４ 、 Ｎｏ、 ５．’ Ｏｃｔ、１９７８によっ
て与えられている。
Ｃ１発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記したような従来の標準的なＪＩＣ試
験方法では、試験片Ｓ１における荷重線Ｘ上箇所の変位
ｖＬを直接的に測定するという手段に依っていたために
、次のような問題があった。
験方法では、試験片Ｓ１における荷重線Ｘ上箇所の変位
ｖＬを直接的に測定するという手段に依っていたために
、次のような問題があった。
即ち、例えば原子力技術分野などにおける材料試験では
、実際の使用状況にあわせて高温、高圧、高腐食性等の
厳しい雰囲気下に試験片Ｓ１を置いた状態で弾塑性破壊
靭性試験を実施することが必要な場合が多々あるが、そ
のような場合には、前記変位検出器４としては、それら
厳しい条件に耐え得るように充分に保護されて大型化し
たものを用いなければならない、ところが、そのような
大型の変位検出器４は、前記ＪＩＣ試験専用のＣＴ試験
片Ｓ、における切り欠き部分Ｉ５内に挿入設置すること
ができないことが多く、従って、上記のような特殊な場
合には試験が非常に困難であるか、あるいは、不可能な
ことさえあった。
、実際の使用状況にあわせて高温、高圧、高腐食性等の
厳しい雰囲気下に試験片Ｓ１を置いた状態で弾塑性破壊
靭性試験を実施することが必要な場合が多々あるが、そ
のような場合には、前記変位検出器４としては、それら
厳しい条件に耐え得るように充分に保護されて大型化し
たものを用いなければならない、ところが、そのような
大型の変位検出器４は、前記ＪＩＣ試験専用のＣＴ試験
片Ｓ、における切り欠き部分Ｉ５内に挿入設置すること
ができないことが多く、従って、上記のような特殊な場
合には試験が非常に困難であるか、あるいは、不可能な
ことさえあった。
この発明は、かかる従来事情に鑑みてなされたものであ
って、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気下
に試験片ＳＪを置いた状態で弾塑性破壊靭性試験を実施
しなければならない特殊の場合であっても、容易に試験
を行なえるようにすることを目的とする。
って、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気下
に試験片ＳＪを置いた状態で弾塑性破壊靭性試験を実施
しなければならない特殊の場合であっても、容易に試験
を行なえるようにすることを目的とする。
０１課題を解決するための手段
この発明は、このような目的を達成するために、疲労子
き裂加工を施した一本の試験片に引張荷重を加えながら
、その荷重の大きさを測定するとともに、その試験片に
おける荷重線上箇所以外の所定箇所の開口変位または歪
を測定し、かつ、前記所定箇所の開口変位または歪の複
数レベルにおいてそれぞれわずかに除荷し、前記荷重と
所定箇所の開口変位または歪との関係の測定結果から前
記各除荷点におけるコンプライアンスとそれまでに加え
たエネルギーをそれぞれ演算し、その各コンプライアン
スおよびエネルギーの演算結果から、前記試験片におけ
る荷重線上の開口変位およびそれに対応するエネルギー
をそれぞれ換算により推定演算し、その荷重線上の開口
変位およびそれに対応するエネルギーとの関係から、Ｊ
積分値−き裂進展量の関係ひいては引張限界Ｊ積分値を
求めることを特徴としている。
き裂加工を施した一本の試験片に引張荷重を加えながら
、その荷重の大きさを測定するとともに、その試験片に
おける荷重線上箇所以外の所定箇所の開口変位または歪
を測定し、かつ、前記所定箇所の開口変位または歪の複
数レベルにおいてそれぞれわずかに除荷し、前記荷重と
所定箇所の開口変位または歪との関係の測定結果から前
記各除荷点におけるコンプライアンスとそれまでに加え
たエネルギーをそれぞれ演算し、その各コンプライアン
スおよびエネルギーの演算結果から、前記試験片におけ
る荷重線上の開口変位およびそれに対応するエネルギー
をそれぞれ換算により推定演算し、その荷重線上の開口
変位およびそれに対応するエネルギーとの関係から、Ｊ
積分値−き裂進展量の関係ひいては引張限界Ｊ積分値を
求めることを特徴としている。
Ｅ０作用
従来は試験片における荷重線上箇所の変位を直接的に測
定するという手段に依っていたのに対して、この発明に
よれば、荷重線上箇所以外の所定箇所の変位または歪（
例えば、後述する実施例で詳述するように、き裂の開口
部分の変位とが、あるいは、試験片におけるき裂の背面
に相当する部分の変位など）を測定し、その変位または
歪の測定結果を用いて、演算上必須となる前記荷重線上
箇所の変位を間接的に推定演算する、という手段を採用
しているから、従来のように変位検出器を試験片におけ
る切り欠き部分内に挿入設置しなくてもよくなり、従っ
て、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気下で
試験を行うために大型の変位検出器を用いる特殊な場合
であっても、前記切り欠き部分の開口端の変位を測定す
るようにその変位検出器を試験片の外部に設置すること
ができるので、従来に比べて非常に容易に試験を行うこ
とができるようになり、また、試験片におけるき裂の背
面に相当する部分に歪ゲージを表面コーティング状態で
貼りつけてその部分に歪を測定するようにした場合には
、同様に非常に容易な試験が可能であるとともに、歪ゲ
ージが極めて安価であることから試験費用の大幅なコス
トダウンも可能となる。
定するという手段に依っていたのに対して、この発明に
よれば、荷重線上箇所以外の所定箇所の変位または歪（
例えば、後述する実施例で詳述するように、き裂の開口
部分の変位とが、あるいは、試験片におけるき裂の背面
に相当する部分の変位など）を測定し、その変位または
歪の測定結果を用いて、演算上必須となる前記荷重線上
箇所の変位を間接的に推定演算する、という手段を採用
しているから、従来のように変位検出器を試験片におけ
る切り欠き部分内に挿入設置しなくてもよくなり、従っ
て、たとえ高温、高圧、高腐食性等の厳しい雰囲気下で
試験を行うために大型の変位検出器を用いる特殊な場合
であっても、前記切り欠き部分の開口端の変位を測定す
るようにその変位検出器を試験片の外部に設置すること
ができるので、従来に比べて非常に容易に試験を行うこ
とができるようになり、また、試験片におけるき裂の背
面に相当する部分に歪ゲージを表面コーティング状態で
貼りつけてその部分に歪を測定するようにした場合には
、同様に非常に容易な試験が可能であるとともに、歪ゲ
ージが極めて安価であることから試験費用の大幅なコス
トダウンも可能となる。
Ｆ、実施例
以下、この発明に係る弾塑性破壊靭性試験（Ｊ＋ｃ試験
）方法の具体的な実施例を図面（第１図ないし第４図）
に基づいて説明する。
）方法の具体的な実施例を図面（第１図ないし第４図）
に基づいて説明する。
第１図は、試験片Ｓにおける荷重点変位ｖＬの代わりに
、き裂開口端部の変位ｖ０を測定する場合を示している
。
、き裂開口端部の変位ｖ０を測定する場合を示している
。
従って、この実施例の場合には、き裂開口端部の変位Ｖ
、を測定するのに適した試験片Ｓとして、前記第５Ｔｊ
！Ｊ（イ）、（ロ）に示したＡＳＴＭ Ｅ８１３によ
るハ、試験用ＯＣＴ試験片Ｓ、の代わりに、第１図（イ
）の平面図および第３図（ロ）の側面図に略示している
ような、き裂開口端部の変位を測定するのに適した形状
の切り欠き部分１□を有する板状のＣＴ試験片ＳＫ （
ＡＳＴＭＥ３９９によるＫＩＣ試験専用のもの）を用い
て行われる。なお、同第１図（イ）、（ロ）において、
Ｗは板幅、Ｂは板厚、ａｏは予め疲労加工を施すことに
より形成されたき裂の長さ、としてそれぞれ定義されて
おり、また、２は引張荷重Ｐを加えるために用いられる
一対のピン（図示せず）が挿入されるビン孔、Ｘは荷重
線をそれぞれ示している。
、を測定するのに適した試験片Ｓとして、前記第５Ｔｊ
！Ｊ（イ）、（ロ）に示したＡＳＴＭ Ｅ８１３によ
るハ、試験用ＯＣＴ試験片Ｓ、の代わりに、第１図（イ
）の平面図および第３図（ロ）の側面図に略示している
ような、き裂開口端部の変位を測定するのに適した形状
の切り欠き部分１□を有する板状のＣＴ試験片ＳＫ （
ＡＳＴＭＥ３９９によるＫＩＣ試験専用のもの）を用い
て行われる。なお、同第１図（イ）、（ロ）において、
Ｗは板幅、Ｂは板厚、ａｏは予め疲労加工を施すことに
より形成されたき裂の長さ、としてそれぞれ定義されて
おり、また、２は引張荷重Ｐを加えるために用いられる
一対のピン（図示せず）が挿入されるビン孔、Ｘは荷重
線をそれぞれ示している。
即ち、前記したような疲労予き裂加工を施した一本の試
験片Ｓヨに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分１．における
開口端部に感知部のみを挿入し、殆ど全体を前記試験片
ＳＫの外側に設置した変位検出器４（例えばクリップゲ
ージ：これは、高温、高圧、高腐食性雰囲気に耐えるよ
うに構成された大型のものでもよい）により前記切り欠
き部分１１における開口端部の変位Ｖ６ （以下、開
口端変位よ称する）を測定し、かつ、その開口端変位■
。の複数レベルにおいてそれぞれわずかに（例えば、１
０％程度）除荷するという試験を行うことにより、第２
図に示すような荷重Ｐ−間ロ端変位Ｖつの関係を表す測
定結果、および、第３図に示すような除荷部分を増幅し
て表した測定結果を得、その測定結果から前記各除荷点
■、■。
験片Ｓヨに引張荷重Ｐを加えながら、その荷重Ｐの大き
さを測定するとともに、前記切り欠き部分１．における
開口端部に感知部のみを挿入し、殆ど全体を前記試験片
ＳＫの外側に設置した変位検出器４（例えばクリップゲ
ージ：これは、高温、高圧、高腐食性雰囲気に耐えるよ
うに構成された大型のものでもよい）により前記切り欠
き部分１１における開口端部の変位Ｖ６ （以下、開
口端変位よ称する）を測定し、かつ、その開口端変位■
。の複数レベルにおいてそれぞれわずかに（例えば、１
０％程度）除荷するという試験を行うことにより、第２
図に示すような荷重Ｐ−間ロ端変位Ｖつの関係を表す測
定結果、および、第３図に示すような除荷部分を増幅し
て表した測定結果を得、その測定結果から前記各除荷点
■、■。
・・・におけるコンプライアンスλ゛ （λ′＝ΔＶａ
／ΔＰ：ΔＰは除荷時における荷重Ｐの変化量であり、
Δｖ０はそれによる開口端変位Ｖ０の変化量である）と
、それまでに加えたエネルギーＡ“（第３図における荷
重Ｐの除荷点■、■、・・・までの各積分値）とをそれ
ぞれ演算し、そして、先ず、その各コンプライアンスλ
′の演算結果から、ａ＝Ｗ （Ｃ，’ ＋Ｃ，’ −
ｕ＋Ｃ，’ −ｕ２十Ｃ１・ｕ３＋Ｃ４・ｕ４ ＋Ｃ３・ｕｓ ） ・・・く１”〉 ただし、 ｕ＝１／（（Ｂ ・Ｅ−λ’）ｌ／ｆ ±１）ここに
、 Ｗ：板幅（既知） ｃ０１〜Ｃ１′ ：既知の定数 Ｂ：板厚（既知） Ｅ：ヤング率 λ′ ：各除荷点■、■、・・・におけるコンプライア
ンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るき裂長さａ（推定値）を求める。なお、上記く１°〉
式において用いられる定数００”〜Ｃ２は、やはり、前
述したＡｓｈｏｋ ５ａｘｅｎａ ａｎｄ Ｓ。
／ΔＰ：ΔＰは除荷時における荷重Ｐの変化量であり、
Δｖ０はそれによる開口端変位Ｖ０の変化量である）と
、それまでに加えたエネルギーＡ“（第３図における荷
重Ｐの除荷点■、■、・・・までの各積分値）とをそれ
ぞれ演算し、そして、先ず、その各コンプライアンスλ
′の演算結果から、ａ＝Ｗ （Ｃ，’ ＋Ｃ，’ −
ｕ＋Ｃ，’ −ｕ２十Ｃ１・ｕ３＋Ｃ４・ｕ４ ＋Ｃ３・ｕｓ ） ・・・く１”〉 ただし、 ｕ＝１／（（Ｂ ・Ｅ−λ’）ｌ／ｆ ±１）ここに
、 Ｗ：板幅（既知） ｃ０１〜Ｃ１′ ：既知の定数 Ｂ：板厚（既知） Ｅ：ヤング率 λ′ ：各除荷点■、■、・・・におけるコンプライア
ンス（測定値） なる関係式に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけ
るき裂長さａ（推定値）を求める。なお、上記く１°〉
式において用いられる定数００”〜Ｃ２は、やはり、前
述したＡｓｈｏｋ ５ａｘｅｎａ ａｎｄ Ｓ。
Ｊ、 Ｈｕｄａｋ、 Ｊｒの文献によって、Ｃ，＝
１．００１０ Ｃ，＝−４，６６９５ Ｃ１＝ １８．４６０ Ｃ，＝−２３６，８２ Ｃ４＝ １２１４．９ Ｃ，’ ＝−２１４３，６・・・く４′〉として、与え
られている。
１．００１０ Ｃ，＝−４，６６９５ Ｃ１＝ １８．４６０ Ｃ，＝−２３６，８２ Ｃ４＝ １２１４．９ Ｃ，’ ＝−２１４３，６・・・く４′〉として、与え
られている。
次に、上記〈１°〉式により求められたき裂長さａ、お
よび、板幅Ｗ、板厚Ｂ、ヤング率Ｅ、ならびに、先の〈
４〉式で与えられた定数Ｃ０〜Ｃ６を前記〈１〉式に代
入することにより、本来必要な荷重点変位■、に関する
各除荷点■、■・・・におけるコンプライアンスλ（λ
＝ΔＶＬ／ΔＰ）をそれぞれ換算により推定演算し、更
に、第３図から知ることができるΔＰを用いてλ−ΔＶ
Ｌ／ΔＰの関係からΔｖＬを求める。なお、この換算は
、第３図を先の第７図に変換することに相当する。
よび、板幅Ｗ、板厚Ｂ、ヤング率Ｅ、ならびに、先の〈
４〉式で与えられた定数Ｃ０〜Ｃ６を前記〈１〉式に代
入することにより、本来必要な荷重点変位■、に関する
各除荷点■、■・・・におけるコンプライアンスλ（λ
＝ΔＶＬ／ΔＰ）をそれぞれ換算により推定演算し、更
に、第３図から知ることができるΔＰを用いてλ−ΔＶ
Ｌ／ΔＰの関係からΔｖＬを求める。なお、この換算は
、第３図を先の第７図に変換することに相当する。
しかる後、前記仮のエネルギーＡ’ （第２図におけ
る荷重Ｐの除荷点■、■、・・・までの各積分値）を、 Ａ＝Ａ’ ・ （ΔＶＬ／ＡＶ、） ・＜５＞なる式
で補正することにより、先の〈２〉式を用いたＪ積分値
の計算に本来必要であるところの、各除荷点の、■、・
・・までに加えたエネルギーＡをそれぞれ換算により推
定演算する。なお、この換算は、第２図を先の第６図に
変換することに相当する。
る荷重Ｐの除荷点■、■、・・・までの各積分値）を、 Ａ＝Ａ’ ・ （ΔＶＬ／ＡＶ、） ・＜５＞なる式
で補正することにより、先の〈２〉式を用いたＪ積分値
の計算に本来必要であるところの、各除荷点の、■、・
・・までに加えたエネルギーＡをそれぞれ換算により推
定演算する。なお、この換算は、第２図を先の第６図に
変換することに相当する。
そして、上記のような換算により得られた各除荷点■、
■、・・・までに加えた本来のエネルギーＡを、先の〈
２〉式に代入して、各除荷点■、■。
■、・・・までに加えた本来のエネルギーＡを、先の〈
２〉式に代入して、各除荷点■、■。
・・・におけるＪ積分値Ｊを求め、さらに先のく３〉式
に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけるき裂進展
量Δａ（推定値）を求めることにより、第８図に示すよ
うな所望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係
（Ｊ−Ｒカーブ）を得る。そして、そのＪ−Ｒカーブと
鈍化直線との交点におけるＪ積分値（Ｊ＝Ｊ、）を読み
取り、このＪｏが所定の条件を満足していれば、そのＪ
、を引張限界Ｊ積分値ＪＩＣとして決定するのである。
に基づいて、各除荷点■、■、・・・におけるき裂進展
量Δａ（推定値）を求めることにより、第８図に示すよ
うな所望のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係
（Ｊ−Ｒカーブ）を得る。そして、そのＪ−Ｒカーブと
鈍化直線との交点におけるＪ積分値（Ｊ＝Ｊ、）を読み
取り、このＪｏが所定の条件を満足していれば、そのＪ
、を引張限界Ｊ積分値ＪＩＣとして決定するのである。
なお、このようにして求められた引張限界Ｊ積分値ＪＩ
Ｃから、 ここに、シ：ポアソン比 に＋ｃ” ＝ Ｊ ＋ｃ−Ｅ （平面応力状態の場合）
なる関係式を用いて、線型破壊力学上で、定義されてい
る引張限界応力拡大係数ＫＩＣに換算することができる
。
Ｃから、 ここに、シ：ポアソン比 に＋ｃ” ＝ Ｊ ＋ｃ−Ｅ （平面応力状態の場合）
なる関係式を用いて、線型破壊力学上で、定義されてい
る引張限界応力拡大係数ＫＩＣに換算することができる
。
ところで、上記実施例においては、試験片ＳとしてＡＳ
ＴＭ Ｅ３９９によるＫＩＣ試験専用のＣＴ試験片Ｓ
、を用いた例を示したが、必ずしもそれに限定されるも
のではな（、任意の形状の切り欠き部分を有するものを
用いることができ、また、本来必要な荷重点変位ｖＬの
代わりにき裂開口端部の変位ｖ０を測定する例を示した
が、必ずしもき裂開口端部に限ることなく、き裂開口０
他の部分の変位を測定するようにしてもよい、ただし、
そのような場合には、前記く１“〉式において用いられ
る定数Ｃ０°〜Ｃ３゛として、その測定箇所に相当する
値を予め求めておくなどして既知にしておく必要がある
。
ＴＭ Ｅ３９９によるＫＩＣ試験専用のＣＴ試験片Ｓ
、を用いた例を示したが、必ずしもそれに限定されるも
のではな（、任意の形状の切り欠き部分を有するものを
用いることができ、また、本来必要な荷重点変位ｖＬの
代わりにき裂開口端部の変位ｖ０を測定する例を示した
が、必ずしもき裂開口端部に限ることなく、き裂開口０
他の部分の変位を測定するようにしてもよい、ただし、
そのような場合には、前記く１“〉式において用いられ
る定数Ｃ０°〜Ｃ３゛として、その測定箇所に相当する
値を予め求めておくなどして既知にしておく必要がある
。
第４図は、別の実施例を示し、試験片Ｓにおける荷重点
変位ｖＬの代わりに、き裂の背面に相当する部分に変位
検出器４として歪ゲージ４゛を表面コーティング状態で
貼りつけてその部分の歪εを測定する場合を示している
。
変位ｖＬの代わりに、き裂の背面に相当する部分に変位
検出器４として歪ゲージ４゛を表面コーティング状態で
貼りつけてその部分の歪εを測定する場合を示している
。
この場合にも先の〈１〉式あるいはくｌｏ〉式に相当す
る式として、 ａ ＝Ｗ （Ｃｏ ” ＋ｃ、 Ｈｕ ＋ｃ、
Ｈｕ”＋Ｃ３・ｕ３．＋ｃ、 Ｈｕ４ ＋Ｃ％ ・ｕｓ） ・・・＜１” ＞ただし、 ｕ＝１／（（Ｂ−Ｅ・λ″） Ｉ／雪＋１）ここに、 Ｗ：板幅（既知） Ｃ０〜Ｃ２：既知の定数 Ｂ：板厚（既知） Ｅ：ヤング率 λ”：各除荷点■、■、・・・におけるコンプライアン
ス（測定値） なる関係が成り立つので、極めて安価な歪ゲージ４°を
用いながら、上記した実施例の場合と同様にして、所望
のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係（Ｊ−Ｒ
カーブ）ひいては引張限界Ｊ積分値ＪＩＣを求めること
ができる。
る式として、 ａ ＝Ｗ （Ｃｏ ” ＋ｃ、 Ｈｕ ＋ｃ、
Ｈｕ”＋Ｃ３・ｕ３．＋ｃ、 Ｈｕ４ ＋Ｃ％ ・ｕｓ） ・・・＜１” ＞ただし、 ｕ＝１／（（Ｂ−Ｅ・λ″） Ｉ／雪＋１）ここに、 Ｗ：板幅（既知） Ｃ０〜Ｃ２：既知の定数 Ｂ：板厚（既知） Ｅ：ヤング率 λ”：各除荷点■、■、・・・におけるコンプライアン
ス（測定値） なる関係が成り立つので、極めて安価な歪ゲージ４°を
用いながら、上記した実施例の場合と同様にして、所望
のＪ積分値（Ｊ）−き裂進展量（Δａ）の関係（Ｊ−Ｒ
カーブ）ひいては引張限界Ｊ積分値ＪＩＣを求めること
ができる。
Ｇ１発明の効果
以上の説明から明らかなように、この発明に係る弾塑性
破壊靭性試験方法によれば、従来のように試験片におけ
る荷重点変位を直接的に測定するのではなく、荷重線上
箇所以外の所定箇所の開口変位または歪（例えば、き裂
の開口部分の変位とか、あるいは、試験片におけるき裂
の背面に相当する部分の変位など）を測定し、その開口
変位または歪の測定結果を用いて、演算上必須となる前
記荷重線上箇所の変位を間接的に推定演算する、という
手段を採用しているから、たとえ高温、高圧、高腐食性
等の厳しい雰囲気下で試験を行うために大型の変位検出
器を用いる特殊な場合であっても、前記切り欠き部分の
開口端の変位を測定するようにその変位検出器を試験片
の外部に設置することができるので、従来に比べて非常
に容易に試験を行うことができるようになる。
破壊靭性試験方法によれば、従来のように試験片におけ
る荷重点変位を直接的に測定するのではなく、荷重線上
箇所以外の所定箇所の開口変位または歪（例えば、き裂
の開口部分の変位とか、あるいは、試験片におけるき裂
の背面に相当する部分の変位など）を測定し、その開口
変位または歪の測定結果を用いて、演算上必須となる前
記荷重線上箇所の変位を間接的に推定演算する、という
手段を採用しているから、たとえ高温、高圧、高腐食性
等の厳しい雰囲気下で試験を行うために大型の変位検出
器を用いる特殊な場合であっても、前記切り欠き部分の
開口端の変位を測定するようにその変位検出器を試験片
の外部に設置することができるので、従来に比べて非常
に容易に試験を行うことができるようになる。
また、試験片におけるき裂の背面に相当する部分に歪ゲ
ージを表面コーティング状態で貼りつけてその部分に歪
を測定するようにすれば、同様に非常に容易な試験が可
能であるとともに、歪ゲージが極めて安価であることか
ら試験費用の大幅なコストダウンを図ることができる。
ージを表面コーティング状態で貼りつけてその部分に歪
を測定するようにすれば、同様に非常に容易な試験が可
能であるとともに、歪ゲージが極めて安価であることか
ら試験費用の大幅なコストダウンを図ることができる。
第１図ないし第４図は、この発明に係る弾塑性破壊靭性
試験方法の具体的実施例を説明するためのものであって
、第１図（イ）、（ロ）は実施例で用いられる試験片の
一例を示す平面図および側面図、第２図および第３図は
それぞれこの試験の解析手順の説明図を示し、第４図は
別の実施例を説明するための試験片の斜視図を示してい
る。 また、第５図ないし第８図は、この発明の技術的背景な
らびに従来技術の問題点を説明するためのものであって
、第５図は従来の弾塑性破壊靭性試験方法に用いられる
試験片の平面図および側面図、第６図、第７図、第８図
はそれぞれその試験の解析手順の説明図を示している。 Ｓ（Ｓイ）：試験片 Ｐ ：荷重 Ｘ ：荷重線 ■、 ：開口端変位 第１図 （イ） （ロ） ｖＬ：ｔｒｔ点灸痙 ε ９ ｖＬ ・ ■、■、・・・： λ゛ λ′ ： λ Ａ。 Ａ ・ Ｊ ・ Δａ ・ Ｊ＋ｃ ’ 背面歪 荷重点変位 除荷点 仮のコンプライアンス 本来のコンプライアンス 仮のエネルギー 本来のエネルギー Ｊ積分値 き裂進展量 引張限界Ｊ積分値 第２図 開口！ｓ変位：■。 第 図 開口Ｓ吏ａ ： ■０ （１０倍） 第 図 ５（Ｓｋ） 第 図 （イ） （ロ）
試験方法の具体的実施例を説明するためのものであって
、第１図（イ）、（ロ）は実施例で用いられる試験片の
一例を示す平面図および側面図、第２図および第３図は
それぞれこの試験の解析手順の説明図を示し、第４図は
別の実施例を説明するための試験片の斜視図を示してい
る。 また、第５図ないし第８図は、この発明の技術的背景な
らびに従来技術の問題点を説明するためのものであって
、第５図は従来の弾塑性破壊靭性試験方法に用いられる
試験片の平面図および側面図、第６図、第７図、第８図
はそれぞれその試験の解析手順の説明図を示している。 Ｓ（Ｓイ）：試験片 Ｐ ：荷重 Ｘ ：荷重線 ■、 ：開口端変位 第１図 （イ） （ロ） ｖＬ：ｔｒｔ点灸痙 ε ９ ｖＬ ・ ■、■、・・・： λ゛ λ′ ： λ Ａ。 Ａ ・ Ｊ ・ Δａ ・ Ｊ＋ｃ ’ 背面歪 荷重点変位 除荷点 仮のコンプライアンス 本来のコンプライアンス 仮のエネルギー 本来のエネルギー Ｊ積分値 き裂進展量 引張限界Ｊ積分値 第２図 開口！ｓ変位：■。 第 図 開口Ｓ吏ａ ： ■０ （１０倍） 第 図 ５（Ｓｋ） 第 図 （イ） （ロ）
Claims (1)
- 疲労予き裂加工を施した一本の試験片に引張荷重を加え
ながら、その荷重の大きさを測定するとともに、その試
験片における荷重線上箇所以外の所定箇所の開口変位ま
たは歪を測定し、かつ、前記所定箇所の開口変位または
歪の複数レベルにおいてそれぞれわずかに除荷し、前記
荷重と所定箇所の開口変位または歪との関係の測定結果
から前記各除荷点におけるコンプライアンスとそれまで
に加えたエネルギーをそれぞれ演算し、その各コンプラ
イアンスおよびエネルギーの演算結果から、前記試験片
における荷重線上の開口変位およびそれに対応するエネ
ルギーをそれぞれ換算により推定演算し、その荷重線上
の開口変位およびそれに対応するエネルギーとの関係か
ら、Ｊ積分値−き裂進展量の関係ひいては引張限界Ｊ積
分値を求めることを特徴とする弾塑性破壊靭性試験方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19148488A JP2596083B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 弾塑性破壊靭性試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19148488A JP2596083B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 弾塑性破壊靭性試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240528A true JPH0240528A (ja) | 1990-02-09 |
| JP2596083B2 JP2596083B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=16275412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19148488A Expired - Fee Related JP2596083B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 弾塑性破壊靭性試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596083B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001337015A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Shimadzu Corp | Ｊ１ｃ試験装置 |
| JP2010060363A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Shimadzu Corp | 材料試験装置 |
| CN103792132A (zh) * | 2012-10-29 | 2014-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 表面活性剂组合物及其应用和点载荷性能的评价方法 |
| CN104458562A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种裂纹张开应力的测量方法 |
| JP2016038227A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| JP2018169205A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 新日鐵住金株式会社 | ひずみゲージの保護構造、ひずみゲージの取付方法、および試験体 |
| CN108844806A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-20 | 中国科学院金属研究所 | 一种估算金属材料平面应变断裂韧性的方法 |
| JP2021193344A (ja) * | 2020-06-08 | 2021-12-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 亀裂長評価方法及び亀裂長評価装置 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP19148488A patent/JP2596083B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001337015A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Shimadzu Corp | Ｊ１ｃ試験装置 |
| JP2010060363A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Shimadzu Corp | 材料試験装置 |
| CN103792132A (zh) * | 2012-10-29 | 2014-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 表面活性剂组合物及其应用和点载荷性能的评价方法 |
| JP2016038227A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| CN104458562A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种裂纹张开应力的测量方法 |
| JP2018169205A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 新日鐵住金株式会社 | ひずみゲージの保護構造、ひずみゲージの取付方法、および試験体 |
| CN108844806A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-20 | 中国科学院金属研究所 | 一种估算金属材料平面应变断裂韧性的方法 |
| JP2021193344A (ja) * | 2020-06-08 | 2021-12-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 亀裂長評価方法及び亀裂長評価装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2596083B2 (ja) | 1997-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |