JPH05223756A - 材料評価装置 - Google Patents
材料評価装置Info
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- JPH05223756A JPH05223756A JP4031076A JP3107692A JPH05223756A JP H05223756 A JPH05223756 A JP H05223756A JP 4031076 A JP4031076 A JP 4031076A JP 3107692 A JP3107692 A JP 3107692A JP H05223756 A JPH05223756 A JP H05223756A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
Abstract
(57)【要約】
【目的】 荷重負荷中に試験片内部で発生した破壊の位
置を求め、Ｘ線ＣＴ測定のスライス位置を前記位置に一
致させることにより、最少の撮影回数で試験片内部の破
壊状況が観察可能な方法を提供する。 【構成】 試験片９の平行部の両端に取付けたＡＥセン
サー２０ａ，２０ｂは、該試験片内部の破壊によるＡＥ
信号を検出する。ＡＥ信号はプリアンプ２１ａ，２１ｂ
によって増幅された後、，位置標定回路２２に入力さ
れ、ＡＥ発生位置が同回路によって計算される。Ｘ線源
３１から出力されたＸ線はスリットによって平行な扇状
Ｘ線ビーム３２に変換され、試験片９のＸ線投影像がＸ
線検出器３３により検出される。位置標定回路２２によ
って求められたＡＥ発生位置、即ち材料内部の破壊発生
位置が扇状Ｘ線ビームに照射されるように荷重試験装置
１の昇降機構３４を作動させる。
置を求め、Ｘ線ＣＴ測定のスライス位置を前記位置に一
致させることにより、最少の撮影回数で試験片内部の破
壊状況が観察可能な方法を提供する。 【構成】 試験片９の平行部の両端に取付けたＡＥセン
サー２０ａ，２０ｂは、該試験片内部の破壊によるＡＥ
信号を検出する。ＡＥ信号はプリアンプ２１ａ，２１ｂ
によって増幅された後、，位置標定回路２２に入力さ
れ、ＡＥ発生位置が同回路によって計算される。Ｘ線源
３１から出力されたＸ線はスリットによって平行な扇状
Ｘ線ビーム３２に変換され、試験片９のＸ線投影像がＸ
線検出器３３により検出される。位置標定回路２２によ
って求められたＡＥ発生位置、即ち材料内部の破壊発生
位置が扇状Ｘ線ビームに照射されるように荷重試験装置
１の昇降機構３４を作動させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種材料の荷重負荷状
態における材料内部の破壊状況を、Ｘ線ＣＴ法（Ｘ線断
層撮影法）によって観察・評価する装置に関する。
態における材料内部の破壊状況を、Ｘ線ＣＴ法（Ｘ線断
層撮影法）によって観察・評価する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】材料評価装置を本発明者らは、特願平２
−１０４８９３号公報として出願したが、その内容は、
試験片の荷重方向軸回りに１８０°以上の回動を付与す
るように上下の試験片掴み部にそれぞれ接続した２台の
回転用モータと、試験片を挟んで対向し直線上に配設し
たＸ線源およびＸ線検出器から主として構成され、各種
材料の荷重負荷状態における材料内部の破壊状況をＸ線
ＣＴ法によって観察可能とした装置に関するものであ
る。
−１０４８９３号公報として出願したが、その内容は、
試験片の荷重方向軸回りに１８０°以上の回動を付与す
るように上下の試験片掴み部にそれぞれ接続した２台の
回転用モータと、試験片を挟んで対向し直線上に配設し
たＸ線源およびＸ線検出器から主として構成され、各種
材料の荷重負荷状態における材料内部の破壊状況をＸ線
ＣＴ法によって観察可能とした装置に関するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記発明の装置では、
試験片の内部で破壊がいつ、どこで起こったかがわから
ないため、ある荷重間隔毎に試験片の平行部全長にわた
ってスライス位置を変えながらＸ線ＣＴ測定を行う必要
があった。そのため、破壊の発生から最終破壊に至るま
での材料の破壊過程を調べる上で多くの時間を要するほ
か、初期の破壊を見逃す恐れがあった。本発明は、荷重
負荷中に破壊の発生とその位置を求め、上記課題を解決
する装置を提供することを目的としている。
試験片の内部で破壊がいつ、どこで起こったかがわから
ないため、ある荷重間隔毎に試験片の平行部全長にわた
ってスライス位置を変えながらＸ線ＣＴ測定を行う必要
があった。そのため、破壊の発生から最終破壊に至るま
での材料の破壊過程を調べる上で多くの時間を要するほ
か、初期の破壊を見逃す恐れがあった。本発明は、荷重
負荷中に破壊の発生とその位置を求め、上記課題を解決
する装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、試験片の長手方向にある距離を隔てて２個以上のＡ
Ｅセンサーを試験片表面に取付け、試験片内部の破壊に
よって発生したＡＥ波形を検出し、複数個のＡＥセンサ
ーへの該ＡＥ波形の到達時間差を計測することによって
破壊発生位置を求める。そして、このようにして求めた
破壊位置が、ＣＴ測定の扇状Ｘ線ビームに照射されるよ
うに荷重負荷装置を試験片長手方向に移動し、ＣＴ測定
を行うことにより最小の撮影回数で試験片内部の破壊状
況が観察可能となる。
に、試験片の長手方向にある距離を隔てて２個以上のＡ
Ｅセンサーを試験片表面に取付け、試験片内部の破壊に
よって発生したＡＥ波形を検出し、複数個のＡＥセンサ
ーへの該ＡＥ波形の到達時間差を計測することによって
破壊発生位置を求める。そして、このようにして求めた
破壊位置が、ＣＴ測定の扇状Ｘ線ビームに照射されるよ
うに荷重負荷装置を試験片長手方向に移動し、ＣＴ測定
を行うことにより最小の撮影回数で試験片内部の破壊状
況が観察可能となる。
【０００５】
【作用】以下図面を参照しながら、本発明の詳細につい
て説明する。図１は本発明の実施態様を示す説明図で、
１は荷重負荷用モータ、２は該モータ軸と接続されたネ
ジ軸、３は上部にネジ軸２と螺合する雌ネジが切られた
部材で、同部材にはそれが回転せずに上下移動するよう
に案内する軸受４ａ，４ｂが固定されている。また５
ａ，５ｂは試験片回転用モータで、上部回転用モータ５
ａの軸には試験片掴み部６ａが接続されており、そして
下部回転用モータ５ｂの軸には、ロードセル７を介して
試験片掴み部６ｂが接続されている。８ａ，８ｂは部材
３の引張方向に摺動させるための案内軸、９は試験片で
ある。２０ａ，２０ｂは試験片９の平行部の両端に取付
けたＡＥセンサーで、２１ａ，２１ｂはＡＥ信号増幅用
のプリアンプ、２２はＡＥの発生位置を求めるための位
置標定回路である。
て説明する。図１は本発明の実施態様を示す説明図で、
１は荷重負荷用モータ、２は該モータ軸と接続されたネ
ジ軸、３は上部にネジ軸２と螺合する雌ネジが切られた
部材で、同部材にはそれが回転せずに上下移動するよう
に案内する軸受４ａ，４ｂが固定されている。また５
ａ，５ｂは試験片回転用モータで、上部回転用モータ５
ａの軸には試験片掴み部６ａが接続されており、そして
下部回転用モータ５ｂの軸には、ロードセル７を介して
試験片掴み部６ｂが接続されている。８ａ，８ｂは部材
３の引張方向に摺動させるための案内軸、９は試験片で
ある。２０ａ，２０ｂは試験片９の平行部の両端に取付
けたＡＥセンサーで、２１ａ，２１ｂはＡＥ信号増幅用
のプリアンプ、２２はＡＥの発生位置を求めるための位
置標定回路である。
【０００６】また、図２は本発明のＸ線ＣＴ部を示す概
念図で、１１は図１に示した荷重試験装置、３１はＸ線
源、３２は扇状Ｘ線ビーム、３３はＸ線検出アレイ、そ
して３４は荷重試験装置１１を上下に移動させる昇降機
構である。
念図で、１１は図１に示した荷重試験装置、３１はＸ線
源、３２は扇状Ｘ線ビーム、３３はＸ線検出アレイ、そ
して３４は荷重試験装置１１を上下に移動させる昇降機
構である。
【０００７】次に本発明による材料評価装置について説
明する。まず図１において、試験片９を試験片掴み部６
ａ，６ｂにセットした後、荷重負荷用モータ１によりネ
ジ軸２を回転させることによって部材３を引張方向に動
かし、試験片９に張力を加える。そして、張力の増加に
ともない材料内部で初期破壊が発生すると、ＡＥセンサ
ー２０ａ，２０ｂは上記破壊によって放出されるＡＥ信
号を検出し、該ＡＥ信号はプリアンプ２１ａ，２１ｂに
よって増幅された後、位置標定回路２２に入力される。
位置標定回路２２はプリアンプ２１ａ，２２ｂからのＡ
Ｅ信号の到達時間差を計測するとともに、予め求めてお
いた該試験片でのＡＥ波の音速を用いて上記破壊の発生
位置を計算する。
明する。まず図１において、試験片９を試験片掴み部６
ａ，６ｂにセットした後、荷重負荷用モータ１によりネ
ジ軸２を回転させることによって部材３を引張方向に動
かし、試験片９に張力を加える。そして、張力の増加に
ともない材料内部で初期破壊が発生すると、ＡＥセンサ
ー２０ａ，２０ｂは上記破壊によって放出されるＡＥ信
号を検出し、該ＡＥ信号はプリアンプ２１ａ，２１ｂに
よって増幅された後、位置標定回路２２に入力される。
位置標定回路２２はプリアンプ２１ａ，２２ｂからのＡ
Ｅ信号の到達時間差を計測するとともに、予め求めてお
いた該試験片でのＡＥ波の音速を用いて上記破壊の発生
位置を計算する。
【０００８】一方、図２においてＸ線源３１から放射さ
れたＸ線はスリット（図示していない）によって平行な
扇状Ｘ線ビーム３２に変換され、試験片９のＸ線投影像
がＸ線検出器３３により検出される。従って、上述した
位置標定回路２２によって求めた試験片内部の破壊発生
位置を、荷重試験装置１１の昇降機構３４を作動させて
扇状Ｘ線ビームの位置に一致させることにより、破壊発
生部分のＸ線投影像が検出可能となる。ＣＴ測定のため
には、上部および下部回転用モータにより試験片を回転
させ、あるステップ角度（例えば１°）毎に必要な角度
までＸ線投影データを収集した後、画像再構成計算を行
えばよい。
れたＸ線はスリット（図示していない）によって平行な
扇状Ｘ線ビーム３２に変換され、試験片９のＸ線投影像
がＸ線検出器３３により検出される。従って、上述した
位置標定回路２２によって求めた試験片内部の破壊発生
位置を、荷重試験装置１１の昇降機構３４を作動させて
扇状Ｘ線ビームの位置に一致させることにより、破壊発
生部分のＸ線投影像が検出可能となる。ＣＴ測定のため
には、上部および下部回転用モータにより試験片を回転
させ、あるステップ角度（例えば１°）毎に必要な角度
までＸ線投影データを収集した後、画像再構成計算を行
えばよい。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明の一実施例について説明す
る。試験片としては、平行部の長さ２０mm、幅３mm、板
厚１．５mmで、材質はＳｉＣを強化繊維としたアルミマ
トリックスの複合材料を用い、平行部の両端に２個のＡ
Ｅセンサーを３０mmの間隔で取付けた。本試験片を掴み
部にセットした後、引張荷重を加えていったところ約３
２kg／mm2 の応力の時に最初のＡＥが検出され、それら
の到達時間差からその発生位置は試験片長手方向の中心
から４．７mm上方であることがわかった。そこで、昇降
機構により荷重試験装置を４．７mm下方に移動させてか
らＸ線断層像の測定を行ったところ、繊維とマトリック
スの間で剥離が起きていることがわかった。さらに、張
力を増加していくと別の位置でＡＥが発生したので、そ
の箇所のＸ線断層像を撮った結果、マトリックス割れが
起きていることがわかった。そして、張力の増加ととも
に検出された特徴的なＡＥについて、その発生位置のＸ
線断層像を測定した結果、クラックが進展拡大する状況
や、クラックの先端が繊維に到達して繊維が破断する様
子が観察された。
る。試験片としては、平行部の長さ２０mm、幅３mm、板
厚１．５mmで、材質はＳｉＣを強化繊維としたアルミマ
トリックスの複合材料を用い、平行部の両端に２個のＡ
Ｅセンサーを３０mmの間隔で取付けた。本試験片を掴み
部にセットした後、引張荷重を加えていったところ約３
２kg／mm2 の応力の時に最初のＡＥが検出され、それら
の到達時間差からその発生位置は試験片長手方向の中心
から４．７mm上方であることがわかった。そこで、昇降
機構により荷重試験装置を４．７mm下方に移動させてか
らＸ線断層像の測定を行ったところ、繊維とマトリック
スの間で剥離が起きていることがわかった。さらに、張
力を増加していくと別の位置でＡＥが発生したので、そ
の箇所のＸ線断層像を撮った結果、マトリックス割れが
起きていることがわかった。そして、張力の増加ととも
に検出された特徴的なＡＥについて、その発生位置のＸ
線断層像を測定した結果、クラックが進展拡大する状況
や、クラックの先端が繊維に到達して繊維が破断する様
子が観察された。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を有する。Ｘ
線ＣＴ測定では、画像分解能の点からスリット幅はでき
るだけ狭い方が望ましく、例えばスリット幅０．０４mm
で平行部長さ２０mmの試験片の全長を測定しようとする
と計５００回のＣＴ測定が必要になり、膨大な時間を要
する。従って、事前に破壊位置がわからない場合の材料
内部の破壊状況の観察は実際上不可能である。そこで、
従来は破壊位置を特定させたノッチ入り試験片を用いる
か、あるいは平行部が短いより小形の試験片についてあ
る間隔△ｌおきに測定していた。しかし、ノッチ入り試
験片の場合は破壊モードが特殊になり材料の一般的評価
に適さないこと、また後者の場合も試験片の長さに限界
（数mm程度）があり、ＣＴ測定がかなりの回数になるた
めある間隔での測定が必要となり、その結果△ｌ以下の
微小破壊を見逃す問題があった。本発明によって、破壊
発生位置のＣＴ測定が直接的に可能となったため、測定
時間や検出精度の点で大幅な向上が図られたばかりでな
く、初期破壊の観察が容易となり、また特徴的なＡＥが
発生した時にＸ線ＣＴ測定を行うことによって材料の破
壊過程が効率的に求められる。
ているので、以下に記載されるような効果を有する。Ｘ
線ＣＴ測定では、画像分解能の点からスリット幅はでき
るだけ狭い方が望ましく、例えばスリット幅０．０４mm
で平行部長さ２０mmの試験片の全長を測定しようとする
と計５００回のＣＴ測定が必要になり、膨大な時間を要
する。従って、事前に破壊位置がわからない場合の材料
内部の破壊状況の観察は実際上不可能である。そこで、
従来は破壊位置を特定させたノッチ入り試験片を用いる
か、あるいは平行部が短いより小形の試験片についてあ
る間隔△ｌおきに測定していた。しかし、ノッチ入り試
験片の場合は破壊モードが特殊になり材料の一般的評価
に適さないこと、また後者の場合も試験片の長さに限界
（数mm程度）があり、ＣＴ測定がかなりの回数になるた
めある間隔での測定が必要となり、その結果△ｌ以下の
微小破壊を見逃す問題があった。本発明によって、破壊
発生位置のＣＴ測定が直接的に可能となったため、測定
時間や検出精度の点で大幅な向上が図られたばかりでな
く、初期破壊の観察が容易となり、また特徴的なＡＥが
発生した時にＸ線ＣＴ測定を行うことによって材料の破
壊過程が効率的に求められる。
【図１】本発明の実施態様を示す説明図。
【図２】本発明のＸ線ＣＴ部を示す概念図。
１ 荷重負荷用モータ ２ ネジ軸 ３ 構造部材 ４ａ，４ｂ 軸受け ５ａ，５ｂ 上部および下部回転用モータ ６ａ，６ｂ 上部および下部掴み部 ７ ロードセル ８ａ，８ｂ 案内軸 ９ 試験片 １１ 荷重試験装置 ２０ａ，２０ｂ ＡＥセンサー ２１ａ，２１ｂ プリアンプ ２２ 位置標定回路 ３１ Ｘ線源 ３２ 扇状Ｘ線ビーム ３３ Ｘ線検出器 ３４ 荷重試験装置の昇降機構
Claims (1)
- 【請求項１】 試験片の荷重方向軸回りに１８０°以上
の回動を付与するように上下の試験片掴み部にそれぞれ
接続した２台の回転用モータ、試験片に荷重を負荷する
荷重負荷用モータ、試験片に作用する荷重を計測するロ
ードセルとを備えた荷重試験装置と、前記荷重試験装置
を挟んで対向し直線上に配設したＸ線源およびＸ検出器
と、前記Ｘ線源の作動を制御するＸ線制御部と、前記荷
重試験装置の駆動を制御する試験装置制御部と、Ｘ線制
御部と試験装置制御部への指示を出すとともに前記Ｘ線
検出器からのデータをデータ収集部を介して収録しＸ線
ＣＴ像を再構成計算する画像表示装置とで構成された材
料評価装置において、試験片に複数個のＡＥセンサーを
取付けることにより検出されたＡＥ信号の発生位置を標
定し、標定位置にＸ線ＣＴ測定のスライス位置を一致さ
せることによって材料内部の破壊状況を観察可能とした
ことを特徴とする材料評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031076A JPH05223756A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 材料評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031076A JPH05223756A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 材料評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223756A true JPH05223756A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12321347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4031076A Withdrawn JPH05223756A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 材料評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223756A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007001928B4 (de) * | 2007-01-12 | 2009-06-18 | Yxlon International X-Ray Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung von mechanisch belasteten Prüfobjekten mittels Computertomographie |
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| DE102010033923A1 (de) * | 2010-08-02 | 2012-02-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zum Aufbringen mechanischer Belastungen auf einen Prüfkörper in tomografischen Messungen |
| CN106353201A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-01-25 | 绍兴文理学院 | 一种ct实时三维扫描岩石节理剪切试验系统 |
| CN106525575A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-03-22 | 绍兴文理学院 | 适用于ct三维实时扫描的岩石节理直接剪切试验系统 |
| CN108072671A (zh) * | 2016-11-11 | 2018-05-25 | 天津工业大学 | X光监测的钢丝绳芯输送带接头拉伸实验方法 |
| EP3379237A1 (de) | 2017-03-25 | 2018-09-26 | Kammrath & Weiss GmbH | Probenmanipulator zur rotierenden zug- oder druckbeanspruchung sowie entsprechendes verfahren |
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-
1992
- 1992-02-18 JP JP4031076A patent/JPH05223756A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
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