JPH04248440A - J1 c 破壊靭性試験方法 - Google Patents

J1 c 破壊靭性試験方法

Info

Publication number
JPH04248440A
JPH04248440A JP3140291A JP3140291A JPH04248440A JP H04248440 A JPH04248440 A JP H04248440A JP 3140291 A JP3140291 A JP 3140291A JP 3140291 A JP3140291 A JP 3140291A JP H04248440 A JPH04248440 A JP H04248440A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
displacement
crack
value
unloading
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP3140291A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Uno
宇野 博
Nobumasa Ichikawa
市川 順正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saginomiya Seisakusho Inc
Original Assignee
Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saginomiya Seisakusho Inc filed Critical Saginomiya Seisakusho Inc
Priority to JP3140291A priority Critical patent/JPH04248440A/ja
Publication of JPH04248440A publication Critical patent/JPH04248440A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、亀裂等の欠陥が生じた
機械、構造物等がどの程度の外力まで耐えられるかを知
るのに基本となるデータを提供するJ1 C破壊靭性試
験方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】機械、構造物等の設計に際しては、使用
する材料の強度特性データ(例えば降伏強度、引張強度
、疲労限度等であり、いずれも応力により表示される。 )に基づいて稼働中に生じる応力がこれらの値を越えな
いようにしている。
【0003】しかし、機械、構造物の部材にかなり大き
な欠陥あるいは亀裂がすでに存在している場合、その強
度が欠陥あるいは亀裂の寸法の増大とともに低下するこ
とは経験により知られている。このような場合の強度特
性は、あまり大きな欠陥を含まない平滑試験片を用いて
測定した上記強度特性データと一致しない。例えば、平
滑試験片の引張強度はA鋼の方がB鋼より高かったとし
ても、それぞれの材料に同じ寸法の亀裂が存在する場合
、破壊強度はB鋼の方がA鋼よりも高くなることがある
【0004】そこで、亀裂等を起点として外力の増加を
伴うことなく破壊が急速に進行する際、すなわち不安定
破壊が生じる際に材料が示す抵抗値である破壊靭性値か
ら亀裂等の欠陥が生じた材料の破壊強度を求める試験方
法が提案されている。この破壊靭性値をJ1 C 値に
より求めるJ1 C 破壊靭性試験方法としては、R曲
線法、除荷コンプライアンス法等の方法が知られている
【0005】上記R曲線法と除荷コンプライアンス法は
ともにR曲線を求め、図8に示すように、このR曲線と
純化直線とからJ1 C 値を求める方法であるが、R
曲線の求め方が相違している。上記R曲線法ではR曲線
を求めるのに多数の試験片を必要とし、手間がかかるが
、除荷コンプライアンス法では一本の試験片の荷重、変
位曲線から亀裂成長量を間接的に測定してR曲線を求め
るため、試験時間の大幅な短縮を図ることができる。
【0006】この除荷コンプライアンス法によれば、理
想亀裂が入った例えばコンパクト試験片(以下CT試験
片と略記する。図9参照)に所定の変位レベルまで荷重
を作用した後、荷重をわずかに除荷し、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。この操
作を複数回繰返すことにより、一本のCT試験片から一
連のコンプライアンスを求め(図1参照)、このコンプ
ライアンスから計算によって亀裂成長量を求める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、試験片に所定
の変位レベルまで荷重を作用させて除荷する際、応力緩
和の影響が生じ正確なコンプライアンスを求めることが
できない。そこで、この応力緩和に合わせて除荷するよ
うにしているが、応力緩和が非常に長いため除荷時間が
長時間となる上に、応力緩和の影響を完全に除くことが
困難で正確なコンプライアンス(J1 C 値)を求め
ることができない問題があった。
【0008】よって本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、応力緩和が安定するまで除荷を待つことなく急速
に除荷を行ってもJ1 C 値を求めることができるよ
うにしたJ1 C 破壊靭性試験方法を提供することを
課題としている。
【0009】
【問題点を解決するための手段】上記課題を解決するた
め本発明により成されたJ1 C 破壊靭性試験方法は
、複数の亀裂開口変位を表すデータを予め定め、小さな
亀裂開口変位に対応するデータから順に読み出し、この
読み出したデータの亀裂開口変位に一致するまで試験片
に荷重を加え、一致した試験片に加えている荷重の除荷
を行い、この除荷の際の荷重と亀裂開口変位とのデータ
を検出して収集することを最後の亀裂開口変位に対応す
るデータまで繰り返し行い、前記除荷の際に収集した荷
重と亀裂開口変位とのデータを処理してJ1 C 値を
求めるJ1 C 破壊靭性試験方法において、前記各除
荷の際の荷重と亀裂開口変位とによってそれぞれ表され
る隣接した曲線の変化値に基づいて亀裂発生点を検出し
、この検出した亀裂発生点でのJ値をJ1C 値として
求めることを特徴としている。
【0010】
【作用】上記構成において、各除荷の際の荷重と亀裂開
口変位とによってそれぞれ表される隣接した曲線の変化
値に基づいて亀裂発生点を検出し、この検出した亀裂発
生点でのJ値をJ1 C 値として求めていて、コンプ
ライアンスを正確に求めて亀裂成長量についてJ値をプ
ロットすることを必要としないので、コンプライアンス
を正確に求めるための応力緩和を行うことが必要なくな
っている。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する前に、本発明による試験方法の原理を説明する。
【0012】除荷コンプライアンス法によれば、図1に
示すような荷重(P)−開口部変位(COD)曲線が得
られる。このP−COD曲線には、n等分して予め定め
たCOD点において荷重をわずかに除荷した際の荷重・
変位曲線(除荷部曲線)が含まれる。
【0013】この除荷部曲線を抜き出してプロットする
と、図2に示すようになる。次に、この除荷部曲線の変
化値に注目するため、隣接する除荷部曲線によってそれ
ぞれ囲まれる面積の差分ΔA、すなわち隣接する除荷部
曲線によって囲まれる面積をプロットすると、図3に示
すようになる。
【0014】図3から明らかなように、点Xで示すn値
で亀裂が発生していることを判定することができる。亀
裂発生点が分かれば、図1に示すように、この点を通る
直線とP−COD曲線によって囲まれる面積Aを求める
ことによってJ1 C 値を求めることができる。
【0015】これは、一般に任意の点におけるJ値は下
式 J=(α・A)/(B・b) 又は J=[A/(B・b)]・∫(a/W)で表され、亀裂
発生点でのJ値がJ1 C 値となるからである。なお
、Bは図9に示すCT試験片1の厚さ、Wは幅、aはC
T試験片1に始めに入れておく理想的な初期亀裂長さ、
bはW−a、αは下式で与えられるものである。
【数1】
【0016】この方法によれば、コンプライアンスを正
確に求める必要がなくなるので、除荷部曲線が直線であ
る必要がなく、図4に示すように、除荷部は曲線であっ
てもよくなる。これは、除荷部が曲線であっても、図5
に拡大して示すように、隣接する除荷部曲線によって囲
まれる面積を求めることができ、この面積が大きく変化
する部分を検出することによって、亀裂発生点を検出す
ることができるからである。
【0017】従って、コンプライアンスを正確に求める
ための応力緩和を行うことが必要なくなり、この結果、
試験が単純になると共に、応力緩和のための待ち時間が
なくなりその分高速で試験を行うことができるようにな
る。
【0018】図6は本発明による試験方法を実施するた
めの装置の一例を示し、図中符号1はCT試験片、2は
変位計、3はロードセル、4はX−Y記録計、5はアク
チュエータ、6は制御器である。
【0019】CT試験片1の一側円には開口部1aが設
けられていて、この開口部1aに予め理想亀裂1bが入
っている。なお、図示CT試験片1以外の試験片を用い
てもよい。
【0020】変位計2は亀裂先端開口変位(COD、図
9参照)を測定するためのもので、例えばクリップゲー
ジからなる。ロードセル3はアクチュエータ5によりC
T試験片1に作用する荷重を検出する。X−Y記録計4
は変位計2からの変位信号とロードセル3からの荷重信
号とを入力して荷重・荷重変位曲線を記録する。制御器
6は図に示すフローチャートに従い、変位計2からの変
位信号とロードセル3からの荷重信号とに基づいてアク
チュエータ5を制御すると共に、J1 C 値を求める
。このために制御器6内のメモリには、目標とする複数
の亀裂先端開口変位COD1 乃至CODnが予め格納
されている。
【0021】上述した装置を使用して実施する本発明の
方法を図7のフローチャートを参照してい説明する。先
ず、制御器6は試験の開始に応じて先ずメモリから最初
の亀裂先端開口変位COD1 を読み出し(ステップS
1)、これをメモリ中の所定のワークエリアに格納する
。その後、ワークエリアに格納されているこのCOD1
 を目標値とする変位制御の下で、CT試験片1がセッ
トされているアクチュエータ5を動作させる(ステップ
S2)。
【0022】その後、ロードセル3によって荷重を検出
し(ステップS3)、また変位計2によってCODを検
出して(ステップS4)、X−Y記録計4によって図1
に示すような荷重・変位曲線を記録する(ステップS5
)。続いて、変位計2によって計測したCODがCOD
1 に等しくなったか否かを判定し(ステップS6)、
この判定がNOのときには上記ステップS2に戻る。
【0023】ステップS6の判定がYESのとき、すな
わち目標とするCODに達したら速やかに所定の除荷を
行う(ステップ7)。この除荷の際にもロードセル3に
よる荷重検出及び変位計2によるCOD検出を行い、こ
れをメモリの他の所定のエリアに格納する。
【0024】次に、所定のワークエリアに格納されてい
るCODが最後のものであるか否かを判定し(ステップ
S8)、判定がNOのときには次のCOD2をメモリか
ら読み出し(ステップS9)、これを前のCOD1 に
代えて所定のワークエリアに格納してから上記動作を繰
り返す(ステップS2乃至ステップS8)。
【0025】ステップS8の判定がYESのときには、
除荷の際に検出してメモに格納した荷重及びCODによ
る除荷部曲線に基づいて隣接する除荷部曲線によりそれ
ぞれ囲まれる面積のさぶんΔAを求めると共に、この求
めたΔAに基づいてΔAが急激に変化するCOD点を求
め、このCOD点に基づいてJ1 C値を計算して(ス
テップS10)一連の動作を終了する。
【0026】以上により、コンプライアンスを正確に求
める必要がなくなるので、除荷部曲線が直線である必要
がなく、コンプライアンスを正確に求めるための応力緩
和を行うことが必要なくなり、この結果、試験が単純に
なると共に、応力緩和のための待ち時間がなくなりその
分高速で試験を行うことができるようになる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンプライアンスを正確に求めて亀裂成長量についてJ値
をプロットすることを必要としないので、コンプライア
ンスを正確に求めるための応力緩和を行うことが必要な
くなっているので、応力緩和が安定するまで除荷を待つ
ことなく急速に除荷を行ってもJ1 C 値を求めるこ
とができるようになり、試験を簡単にかつ短い時間で行
えるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】荷重−亀裂開口変位曲線を示すグラフである。
【図2】除荷部曲線を示すグラフである。
【図3】隣接する除荷部曲線の間の面積の変化を示すグ
ラフである。
【図4】急速に除荷した場合の除荷部曲線を示すグラフ
である。
【図5】隣接する除荷部曲線の間の面積を示す図である
【図6】本発明の方法を実施するための装置を示す図で
ある。
【図7】図6中の制御器が行う仕事を示すフローチャー
トである。
【図8】R曲線と鈍化直線とからJ1 C 値を求める
方法を示す図である。
【図9】試験片を示す斜視図である。
【符号の説明】
1          試験片 COD      亀裂開口変位 X          亀裂発生点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数の亀裂開口変位を表すデータを予
    め定め、小さな亀裂開口変位に対応するデータから順に
    読み出し、この読み出したデータの亀裂開口変位に一致
    するまで試験片に荷重を加え、一致した試験片に加えて
    いる荷重の除荷を行い、この除荷の際の荷重と亀裂開口
    変位とのデータを検出して収集することを最後の亀裂開
    口変位に対応するデータまで繰り返し行い、前記除荷の
    際に収集した荷重と亀裂開口変位とのデータを処理して
    J1 C 値を求めるJ1 C 破壊靭性試験方法にお
    いて、前記各除荷の際の荷重と亀裂開口変位とによって
    それぞれ表される隣接した曲線の変化値に基づいて亀裂
    発生点を検出し、この検出した亀裂発生点でのJ値をJ
    1 C 値として求めることを特徴とするJ1 C 破
    壊靭性試験方法。
JP3140291A 1991-02-01 1991-02-01 J1 c 破壊靭性試験方法 Withdrawn JPH04248440A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3140291A JPH04248440A (ja) 1991-02-01 1991-02-01 J1 c 破壊靭性試験方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3140291A JPH04248440A (ja) 1991-02-01 1991-02-01 J1 c 破壊靭性試験方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04248440A true JPH04248440A (ja) 1992-09-03

Family

ID=12330269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3140291A Withdrawn JPH04248440A (ja) 1991-02-01 1991-02-01 J1 c 破壊靭性試験方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04248440A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN109323921A (zh) * 2018-08-16 2019-02-12 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种快速测试金属材料断裂韧度阻力曲线的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN109323921A (zh) * 2018-08-16 2019-02-12 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种快速测试金属材料断裂韧度阻力曲线的方法
CN109323921B (zh) * 2018-08-16 2021-04-02 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种快速测试金属材料断裂韧度阻力曲线的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4784774B2 (ja) 連続圧入法を利用した破壊靭性測定方法
CN111474070B (zh) 一种材料断裂韧性测试方法及测试装置
JPH04248440A (ja) J1 c 破壊靭性試験方法
JP3836964B2 (ja) J1c試験における試験片の荷重負荷制御方法及びj1c試験システム
Giezen et al. Plastic buckling of cylindrical shells under biaxial loading
US4404682A (en) Method for foreseeing residual life of structural member making use of X-ray
JP4033119B2 (ja) 材料の試験方法、材料試験機
JPH075086A (ja) 高温構造材料のクリープと疲労の重畳損傷推定方法
JP3372437B2 (ja) 高温機器材料のクリープ寿命評価方法
JPS6134440A (ja) J↓1c破壊靭性試験方法
CN113297538B (zh) 一种非铁磁性材料应力损伤监测方法、装置和计算机设备
JPH10325787A (ja) 材料試験機
JPS614939A (ja) J1c破壊靭性試験方法
JP2744606B2 (ja) 材料試験機における破断点検出方法
SU977991A1 (ru) Способ определени длительной прочности бетона
JP2004251825A (ja) 材料試験機
JPH0635971B2 (ja) 金属材料の余寿命予測法
Nahm et al. A study on observation and growth behavior of small surface cracks by remote measurement system
Belsheim Delayed-yield time effects in mild steel under oscillatory axial loads
JPH0545269A (ja) 引張試験における降伏点の検出方法および引張試験装置
SU1756078A1 (ru) Способ оценки сопротивл емости металла сварного соединени образованию холодных трещин
JP2004144550A (ja) クリープボイドの非破壊検出方法
JPH063238A (ja) 伸び計における引張弾性率の算出方法
SU1460605A1 (ru) Способ определени модул упругости конструкционных металлических материалов
JPS585629A (ja) 延性破壊抵抗測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980514