JPH06201545A - 表面切欠き付二重引張試験片およびそれを用いた脆性亀裂伝播速度計測装置 - Google Patents

表面切欠き付二重引張試験片およびそれを用いた脆性亀裂伝播速度計測装置

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JPH06201545A
JPH06201545A JP5000596A JP59693A JPH06201545A JP H06201545 A JPH06201545 A JP H06201545A JP 5000596 A JP5000596 A JP 5000596A JP 59693 A JP59693 A JP 59693A JP H06201545 A JPH06201545 A JP H06201545A
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JP
Japan
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crack
crack propagation
cut
resistors
test piece
Prior art date
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Pending
Application number
JP5000596A
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English (en)
Inventor
Takahiro Kubo
高宏 久保
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面切欠き付二重引張試験片およびそれを用
いた脆性亀裂伝播速度計測装置を提供する。 【構成】 亀裂発生部4から溝状に切り欠かれた亀裂伝
播部6が形成された試験板1と、この試験板1に結合部
3を介して一体的に形成されてその中央部に亀裂発生部
4が形成され、左右に引張用孔部5が設けられる補助板
2とからなる表面切欠き付二重引張試験片の亀裂伝播部
6の切欠き溝に2分割された絶縁性弾性体13を密接して
埋設し、この分割側面に2枚で1組となる複数の組の抵
抗体16を接触用電極が合わさるように接着して固定し、
これらの抵抗体16を並列接続して測定回路に接続して、
脆性亀裂の通過時の切欠きの開口による電極の解放を抵
抗値の変化による電圧の時間変化として検出することに
より、脆性亀裂伝播速度を確実に検知可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼材料の脆性亀裂伝
播試験および脆性亀裂伝播停止試験における表面切欠き
付二重引張試験片およびそれを用いた亀裂伝播速度計測
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼材料の脆性亀裂伝播停止試験として
は、ESSO試験あるいは二重引張試験がある(たとえ
ば、第3版鉄鋼便覧IV,日本鉄鋼協会編,昭和56年10月
発行,P.570 参照) 。これらは板状の試験片に亀裂が伝
播するに従い温度が上昇するような温度勾配をつけ、一
定の応力を負荷した状態で低温側から強制的に脆性亀裂
を発生させ、亀裂を伝播、停止させる試験である。
【0003】これらの試験において脆性亀裂の伝播速度
を調べるには、亀裂伝播部に電気抵抗値を有する複数の
ゲージを貼付し、脆性亀裂が通過する際のゲージの切断
による抵抗値の変化を計測し、貼付したゲージ間距離と
それらが切断される時間間隔とから亀裂伝播速度を計算
するのが一般的である。一方、9%Ni鋼のように低温靱
性のすぐれた材料では、液体窒素温度 (−196℃) のよ
うな低温においても脆性亀裂は発生しないために、脆性
亀裂伝播停止試験には種々の工夫がなされている。その
うちの一つに、表面切欠き付ESSO試験あるいは表面
切欠き付二重引張試験がある。
【0004】図7(a) ,(b) ,(c) は表面切欠き付二重
引張試験片の一例を示したものである。試験板1の寸法
は縦の長さAがたとえば500 mm, 横の長さBが500 mm
(通常は500 mm以上),厚さTが鋼板原厚とされ、補助
板2は幅a(通常80mm以下) なる結合部3を介して試験
板1と一体形成される。この補助板2の中央部には貫通
部で形成される亀裂発生部4が穿設され、その左右に引
張用孔部5a,5bが設けられる。また補助板2の亀裂
発生部4から試験板1にかけてその両表面に、中央部厚
さdでその終点の曲率半径r、幅wで先端半径bの溝状
に切り欠いて亀裂伝播部6を形成する。なお、中央部厚
さdは通常T/3とされ、曲率半径r,幅w,先端半径
bはそれぞれたとえば50mm,2mm,0.1mm とされる。
【0005】このようにして、脆性亀裂の亀裂発生部4
および表面切欠きを加工して拘束を大きくした亀裂伝播
部6を設けることにより、脆性亀裂の発生および伝播を
容易にしている。そして、この亀裂伝播部6に等間隔p
(たとえば50mmピッチ)でかつ脆性亀裂伝播方向Sに直
角に複数の抵抗値がRなるゲージ7を貼付する。これら
ゲージ7は図8に示すように並列接続され、抵抗値がR
r なる参照抵抗8と直列回路を構成して直流定電圧電源
9から直流電圧Eが回線10, 11を介して印加され、参照
抵抗8の両端電圧Vは電圧計12で測定される。
【0006】このように構成して、補助板2の引張用孔
部5a,5bを補助試験機(図示せず)で引張荷重を負
荷することにより、亀裂発生部4からの脆性亀裂が発生
して亀裂伝播部6に亀裂が導入されて試験板1の中を亀
裂が伝播することになるから、そのときの貼付されたゲ
ージ7の切断時間tを参照抵抗8の両端電圧Vの時間変
化として測定することにより、貼付間隔pとの関係から
脆性亀裂伝播速度v(=p/t)を測定することが可能
である。
【0007】すなわち、貼付する抵抗Rなるゲージ7を
n個としたとき、(x+1)番目のゲージが亀裂の通過
により断線したとすると、そのときの並列部の全抵抗は
R/(n−x)からR/(n−x−1)へと変化し、電
圧計12で測定される参照抵抗8の両端電圧Vは、(n−
x)・Rr ・E/{R+(n−x)・Rr }から(n−
x−1)・Rr ・E/{R+(n−x−1)・Rr }へ
と変化するため、x番目と(x+1)番目のゲージの間
隔をx番目から(x+1)番目のゲージまで亀裂が伝播
した時間、すなわちx番目と(x+1)番目のゲージの
解放による測定電圧の変化した時刻の間隔で除すること
により、x番目と(x+1)番目のゲージ間の亀裂伝播
速度を求めることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、試験片
に引張荷重を負荷すると、当然のことながら表面切欠き
を有する亀裂伝播部6は亀裂が入って開口することにな
るが、そのため負荷を加える途中でゲージ7が剥がれた
り切断したりすることがあり、その場合亀裂伝播速度計
測することができないという欠点がある。
【0009】なお、ゲージ7としては伸びることのでき
る塑性域用ゲージを用いることもできるが、このタイプ
は亀裂伝播部6に設けられた表面切欠きにしっかりと接
着することができず、亀裂通過時に切断されずに剥がれ
る場合があり、やはり亀裂伝播速度の計測に支障を来す
という問題がある。本発明は、上記のような従来技術の
有する課題を解決した鉄鋼材料の脆性亀裂伝播試験およ
び脆性亀裂伝播停止試験における表面切欠き付二重引張
試験片およびそれを用いた亀裂伝播速度計測装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
亀裂発生部から溝状に切り欠かれた亀裂伝播部が形成さ
れた試験板と、この試験板に結合部を介して一体的に形
成されてこの補助板に結合部を介してその中央部に亀裂
発生部が形成され、左右に引張用孔部が設けられる補助
板とからなる表面切欠き付二重引張試験片であって、前
記亀裂伝播部の切欠き溝に密接して埋設される2分割さ
れた絶縁性弾性体と、この分割側面に接着される2枚で
1組となる複数の組の抵抗体と、を備えたことを特徴と
する表面切欠き付二重引張試験片である。
【0011】また、本発明の第2の態様は、前記表面切
欠き付二重引張試験片を用いて表面切欠きを脆性亀裂が
伝播する際の伝播速度を計測する装置であって、前記試
験片の複数の抵抗体を並列に接続する並列接続回路と、
この並列接続回路と参照抵抗と直流定電圧電源とを直列
に接続する電気回路と、前記参照抵抗の電圧変化を検知
する電圧検知回路と、前記補助板の亀裂発生部に引張荷
重を負荷する手段と、からなることを特徴とする脆性亀
裂伝播速度計測装置である。
【0012】
【作 用】本発明によれば、亀裂の通過を接触している
抵抗線の解放により検知するのであるが、対となる抵抗
線は単に接触しているのみであるから、亀裂通過時の開
口により容易に解放され、従来例におけるゲージのよう
に剥がれて計測できなくなることはない。また、切欠き
溝に埋没する抵抗線を接着する部材を弾力性および絶縁
性のあるものにすることにより、引張荷重負荷時の開口
による抵抗線の解放を防ぐことができる。なお、亀裂通
過時の開口量は引張荷重負荷時の開口に比べて十分に大
きいため、弾力性のある型を用いても亀裂通過時に抵抗
線が接触したままのことはない。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。図1は、本発明の実施例を示す平
面図、図2はそのZ−Z矢視断面図であり、図中、従来
例と同一部材は同一符号を付して説明を省略する。図に
おいて、13は、溝状の亀裂伝播部6に密接に嵌込まれる
たとえばシリコンゴムなどのように弾力性が高く絶縁性
のある材質の分割充填部材であり、図3(a) に示すよう
に、中央部から等分に14と15とに2分割される。16は、
分割充填部材13に間隔pで取付けられるたとえば120 Ω
のクラックゲージなどの2等分可能な抵抗線である。こ
の抵抗線16は、図3(b) に示すように、先端部に設けら
れた接触用電極17a,17bとこれに接続された2本の抵
抗部18, 19(1本の抵抗値がたとえば60Ωとされる)が
それぞれベース16a,16bに固定して構成され、さらに
外部のリード線20, 21にそれぞれ接続される。そして、
この抵抗線16の抵抗部18, 19は図4に示すように、分割
充填部材13の各分割面14aと15aにそれぞれ接着され
る。
【0014】そこで、抵抗線16として5対の120 Ωの抵
抗を有するクラックゲージを用いて分割充填部材13の各
分割面14aと15aに固定し、互いの接触用電極17a,17
bが接触するように合わせて試験板1の亀裂伝播部6に
密接に埋め込み、接着剤によって固定した。さらに、図
5に示すように、各抵抗線16をリード線20, 21を介して
並列に接続し、回線10, 11を介して120 Ωの参照抵抗8
および電圧が3Vの直流定電圧電源9を接続して試験回
路を構成し、電圧計12としてオシロスコープを用いた。
【0015】そして、亀裂発生部4の引張用孔部5a,
5bに引張荷重を負荷して脆性亀裂を発生させて伝播
し、亀裂伝播部6の表面切欠きの先端に相当するC点
(試験材1の中央部)にて停止させて、そのときの脆性
亀裂伝播時における参照抵抗8にかかる電圧の時間変化
を測定したところ、図6に示すように、1枚目の抵抗線
が解放されたことによる電圧変化に続き、74μs後、62
μs後、66μs後、64μs後と順次電圧が変化した。こ
のことから、1番目の抵抗線16が解放された後、順次2
番目以降の抵抗線が74μs後、62μs後、66μs後、64
μs後にそれぞれ解放されたことがわかる。このように
して、5本の抵抗線16は亀裂通過時と同時につぎつぎに
解放され、それらの通過時刻を電圧の変化として検知す
ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面切欠き付試験片の脆性亀裂の通過時を、荷重負荷時
での接触している抵抗線の解放により検知し得るように
したので、確実に脆性亀裂の伝播速度を求めることがで
き、試験の効率化に大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す平面図である。
【図2】図1のZ−Z矢視断面図である。
【図3】(a) は分割充填部材の側面図、(b) は抵抗線の
構成図である。
【図4】分割充填部材への抵抗線の組み立て状態を示す
側面図である。
【図5】本発明の測定回路を示す図である。
【図6】本発明の測定例を示す特性図である。
【図7】表面切欠き付二重引張試験片の従来例を示す
(a) 平面図、(b) X−X矢視断面図、(c) Y−Y矢視断
面図である。
【図8】従来例の測定回路を示す図である。
【符号の説明】
1 試験板 2 補助板 3 結合部 4 亀裂発生部 5 引張用孔部 6 亀裂伝播部 8 参照抵抗 9 直流定電圧電源 10,11 回線 12 電圧計 13 分割充填部材 14,15 分割片 16 抵抗線 17 接触用電極 18,19 抵抗部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亀裂発生部から溝状に切り欠かれた亀
    裂伝播部が形成された試験板と、この試験板に結合部を
    介して一体的に形成されてこの補助板に結合部を介して
    その中央部に亀裂発生部が形成され、左右に引張用孔部
    が設けられる補助板とからなる表面切欠き付二重引張試
    験片であって、前記亀裂伝播部の切欠き溝に密接して埋
    設される2分割された絶縁性弾性体と、この分割側面に
    接着される2枚で1組となる複数の組の抵抗体と、を備
    えたことを特徴とする表面切欠き付二重引張試験片。
  2. 【請求項2】 前記表面切欠き付二重引張試験片を用
    いて表面切欠きを脆性亀裂が伝播する際の伝播速度を計
    測する装置であって、前記試験片の複数の抵抗体を並列
    に接続する並列接続回路と、この並列接続回路と参照抵
    抗と直流定電圧電源とを直列に接続する電気回路と、前
    記参照抵抗の電圧変化を検知する電圧検知回路と、前記
    補助板の亀裂発生部に引張荷重を負荷する手段と、から
    なることを特徴とする脆性亀裂伝播速度計測装置。
JP5000596A 1993-01-06 1993-01-06 表面切欠き付二重引張試験片およびそれを用いた脆性亀裂伝播速度計測装置 Pending JPH06201545A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113624806A (zh) * 2021-07-27 2021-11-09 爱德森(厦门)电子有限公司 一种可定位道岔疲劳裂纹的监测方法及其系统装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113624806A (zh) * 2021-07-27 2021-11-09 爱德森(厦门)电子有限公司 一种可定位道岔疲劳裂纹的监测方法及其系统装置
CN113624806B (zh) * 2021-07-27 2024-02-27 爱德森(厦门)电子有限公司 一种可定位道岔疲劳裂纹的监测方法及其系统装置

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