JPH0621783B2 - 機械部品の疲労・余寿命評価法 - Google Patents
機械部品の疲労・余寿命評価法Info
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- JPH0621783B2 JPH0621783B2 JP61090025A JP9002586A JPH0621783B2 JP H0621783 B2 JPH0621783 B2 JP H0621783B2 JP 61090025 A JP61090025 A JP 61090025A JP 9002586 A JP9002586 A JP 9002586A JP H0621783 B2 JPH0621783 B2 JP H0621783B2
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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
- G01N23/20—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 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械部品の余寿命評価法に適用される方法に関
する。
する。
(1) 従来、機械部品の保守管理法では探傷検査が行わ
れており、寿命かそうでないかの判断しか出来なかつ
た。
れており、寿命かそうでないかの判断しか出来なかつ
た。
(2) 割れが発生する時点以前の検査で、その結果から
いつ頃割れが発生するかを推定する方法として、ａ．割
れ発生前に生じる材質変化を検知する方法、及びｂ．ミ
クロな割れを観察する方法の２方法が考えられるが、い
ずれも精度が悪く実用的なものとして成功した例はほと
んどない。
いつ頃割れが発生するかを推定する方法として、ａ．割
れ発生前に生じる材質変化を検知する方法、及びｂ．ミ
クロな割れを観察する方法の２方法が考えられるが、い
ずれも精度が悪く実用的なものとして成功した例はほと
んどない。
(3) 材質変化を検知する方法の代表的なものに、Ｘ線
回折法を用いてその回折Ｘ線のプロフアイルの変化に注
目する方法がある。
回折法を用いてその回折Ｘ線のプロフアイルの変化に注
目する方法がある。
次に本方法を第７図に基づいて概略説明する：第７図は
一般的なＸ線回折強度曲線の模式線図であり、同図に記
載されている半価幅は回折Ｘ線のプロフアイルの1/2高
さにおける山巾を示す。
一般的なＸ線回折強度曲線の模式線図であり、同図に記
載されている半価幅は回折Ｘ線のプロフアイルの1/2高
さにおける山巾を示す。
半価幅をＨ、使用前のそれをＨo とすると、例えば第８
図に示すように、供試材表面の半価巾比Ｈ／Ｈoは疲労
損傷比Ｎ／Ｎf（Ｎ：応力繰返し数、Ｎf：破断繰返し
数）と良い対応を示す。従つて半価巾比から疲労損傷度
を求めることができる。
図に示すように、供試材表面の半価巾比Ｈ／Ｈoは疲労
損傷比Ｎ／Ｎf（Ｎ：応力繰返し数、Ｎf：破断繰返し
数）と良い対応を示す。従つて半価巾比から疲労損傷度
を求めることができる。
(1) 前述のような探傷検査による場合は、精度が悪く
実用的なものではない。
実用的なものではない。
(2) 回折Ｘ線のプロフアイルから疲労損傷度を求める
場合は、疲労寿命の大半をしめる第II期での変化勾配の
変化が少ないので、寿命予測精度が悪い。
場合は、疲労寿命の大半をしめる第II期での変化勾配の
変化が少ないので、寿命予測精度が悪い。
又、使用前にＨo を測定しておけばよいが、実機での測
定ではＨo をなんらかの方法で推定することが必要であ
り、この推定精度が予測精度を左右する。
定ではＨo をなんらかの方法で推定することが必要であ
り、この推定精度が予測精度を左右する。
Ｘ線回折法を利用する方法において、次の２点で疲労損
傷の検出精度を高める。
傷の検出精度を高める。
(1) 疲労第II期では、表面の半価幅の変化は損傷比に
対して小さい。
対して小さい。
一般に、疲労第Ｉ期は表面で材質変化が顕著に生じる時
期であるが、第II期では表面の材質変化が比較的安定化
して、繰返される応力によるエネルギーはむしろ表面層
での非可逆的且つミクロ的な変形についやされて割れの
核を作ると共にそれらが増殖される。第III期は割れの
発生と伝播過程で、こゝでは寿命の対象外である。
期であるが、第II期では表面の材質変化が比較的安定化
して、繰返される応力によるエネルギーはむしろ表面層
での非可逆的且つミクロ的な変形についやされて割れの
核を作ると共にそれらが増殖される。第III期は割れの
発生と伝播過程で、こゝでは寿命の対象外である。
これらの疲労の割れ発生に至る機構を考えると、従来の
Ｘ線回折法を利用した表面の半価幅測定法では、寿命予
測の精度向上は図れない。
Ｘ線回折法を利用した表面の半価幅測定法では、寿命予
測の精度向上は図れない。
第IIでは、上述のように割れの核の発生と増殖があるの
で、それらを観察する方法が精度向上で期待される。
又、一方、材質変化は表面では比較的安定するが、同時
に材質変化はこの時期には内部方向に進行する。
で、それらを観察する方法が精度向上で期待される。
又、一方、材質変化は表面では比較的安定するが、同時
に材質変化はこの時期には内部方向に進行する。
従つて、材質変化を生じた表面層の深さを測定し、それ
を余寿命評価のパラメータにすれば、余寿命評価精度が
向上する。
を余寿命評価のパラメータにすれば、余寿命評価精度が
向上する。
(2) 初期値が、一般の検査では不明なので、負荷され
た応力が小さく疲労損傷を受けていない場所での半価幅
を代用する。しかしながら、機械構造物では製造時に即
に材質的に均一でないので、疲労検出する位置に出来る
だけ近い位置において疲労損傷を受けていない場所を見
出し、その場所での半価幅を測定して初期値とする。
た応力が小さく疲労損傷を受けていない場所での半価幅
を代用する。しかしながら、機械構造物では製造時に即
に材質的に均一でないので、疲労検出する位置に出来る
だけ近い位置において疲労損傷を受けていない場所を見
出し、その場所での半価幅を測定して初期値とする。
微小量研磨された検査面における回折Ｘ線のプロフアイ
ルの変化から、第３図に示すようなデータが得られる。
ルの変化から、第３図に示すようなデータが得られる。
各測定位置(x)における表面からの深さをｄとすると となる。半価巾比Ｈ／Ｈoを深さｄに対してプロツトす
ると第４図のグラフが得られる。
ると第４図のグラフが得られる。
第４図における２直線の交点より損傷域の深さｄo が決
定されるので、別途試験片によるｄｏと疲労損傷量Ｄと
のデータに基づいて、疲労損傷量Ｄが判別される（第５
図参照）。
定されるので、別途試験片によるｄｏと疲労損傷量Ｄと
のデータに基づいて、疲労損傷量Ｄが判別される（第５
図参照）。
本発明の実施例を第１図乃至第７図により説明する。
(1) 検査すべき機械部品の表面層を微小量研磨して検
査面を形成する。この検査面の形成には、例えば特願昭
６０−５３７９６に記載されている手段（第６図参照）
を用いることができる。
査面を形成する。この検査面の形成には、例えば特願昭
６０−５３７９６に記載されている手段（第６図参照）
を用いることができる。
(2) 上記検査面におけるＸ線回折強度曲線の模式線図
（第７図参照）から、第３図に示すようなデータ（半価
巾Ｈ−測定位置ｘ）を採取する。第３図において、部材
の弦中央に相当する位置に平坦部があらわれる場合、平
坦部の半価巾Ｈを未使用材の半価巾Ｈo とし、弦の両端
の位置に半価巾線を外挿して疲労損傷部の半価巾Ｈを求
める。ここで得られるＨo は最も確度の高いＨwoであ
る。このデータの採取には、例えば特願昭６０−５３７
９７に記載されている手段を用いることができる。
（第７図参照）から、第３図に示すようなデータ（半価
巾Ｈ−測定位置ｘ）を採取する。第３図において、部材
の弦中央に相当する位置に平坦部があらわれる場合、平
坦部の半価巾Ｈを未使用材の半価巾Ｈo とし、弦の両端
の位置に半価巾線を外挿して疲労損傷部の半価巾Ｈを求
める。ここで得られるＨo は最も確度の高いＨwoであ
る。このデータの採取には、例えば特願昭６０−５３７
９７に記載されている手段を用いることができる。
(3) 各測定位置は、ｘで表示されるが、円形被検材の
半径Ｒ、検査面として作成した弦の長さｌ、から次式を
用いて表面からの深さｄに換算出来る。
半径Ｒ、検査面として作成した弦の長さｌ、から次式を
用いて表面からの深さｄに換算出来る。
そこで、Ｈ／Hoをｄに対してプロツトする。これを第４
図に示す。
図に示す。
(4) これらデータは２本の線より構成されている。即
ち、ｄの深さ位置では平坦であり、ｄの小さい損傷域で
のそれは平坦な線よりずれてくる。そこで、統計的にデ
ータを解析して両線の交点を求め、これより損傷域の深
さｄo を決定する。
ち、ｄの深さ位置では平坦であり、ｄの小さい損傷域で
のそれは平坦な線よりずれてくる。そこで、統計的にデ
ータを解析して両線の交点を求め、これより損傷域の深
さｄo を決定する。
(5) ｄo と疲労損傷量Ｄの関係は、別途試験片で求め
ておく。この線図よりＤを読みとる。その例を第５図に
示す。
ておく。この線図よりＤを読みとる。その例を第５図に
示す。
(6) 大きいＤでは、ミクロなき裂が発生している可能
性が大きい。そこで、作成した検査面の両端近傍の極く
表面で、その観察を行うことにより、Ｘ線による方法で
推定したＤの検討を行うことが出来る。又、大きいＤで
はＨ／Ｈo（Ｈは表面での外挿による半価巾）の変化が
大きい。それ故、第８図の従来の方法からもその確認が
出来る。
性が大きい。そこで、作成した検査面の両端近傍の極く
表面で、その観察を行うことにより、Ｘ線による方法で
推定したＤの検討を行うことが出来る。又、大きいＤで
はＨ／Ｈo（Ｈは表面での外挿による半価巾）の変化が
大きい。それ故、第８図の従来の方法からもその確認が
出来る。
なお、ミクロなき裂は極く浅く表面層内にある。それ
故、使用によつてスケールの付着したような実機での観
察は不可能であつたが、本検査面の形成法では、表面層
が斜めに切断され露呈するので、観察が容易となる。
故、使用によつてスケールの付着したような実機での観
察は不可能であつたが、本検査面の形成法では、表面層
が斜めに切断され露呈するので、観察が容易となる。
次に第１図に示すＸ線回折装置について説明する： (1) Ｘ線回折装置は、Ｘ線発生管１、スリツト２、検
出器３から構成され、それが検査面の形成装置（第６
図）と共通の可動台板４に設置される。検出器３からの
検出信号はデータ採取・コントロール部５を経てコンピ
ユータ６に送られ、コンピユータ６の制御信号はデータ
採取・コントロール部５を経て可動台板４の駆動部及び
検出器３に伝えられる。
出器３から構成され、それが検査面の形成装置（第６
図）と共通の可動台板４に設置される。検出器３からの
検出信号はデータ採取・コントロール部５を経てコンピ
ユータ６に送られ、コンピユータ６の制御信号はデータ
採取・コントロール部５を経て可動台板４の駆動部及び
検出器３に伝えられる。
(2) コンピユータ６により、Ｘ線回折装置がＸ線回折
曲線を採取後毎にステツプ状に、自動送りされる。その
都度距離ｘとＸ線回折曲線の半価幅Ｈが求められ記録さ
れる。
曲線を採取後毎にステツプ状に、自動送りされる。その
都度距離ｘとＸ線回折曲線の半価幅Ｈが求められ記録さ
れる。
(3) コンピユータ６により、Ｈ／Ho対ｄ線図が作成さ
れ、確度の高いＨo が求められたか判断される。不足の
場合は検査面を再研磨して、ｌを大きくする。
れ、確度の高いＨo が求められたか判断される。不足の
場合は検査面を再研磨して、ｌを大きくする。
(4) Ｈ／Ｈo対ｄ線図から損傷域ｄｏが読みとられる。
(5) これより損傷量Ｄが求められる。Ｄが大きい場合
は、ミクロき裂観察の指示が出される。
は、ミクロき裂観察の指示が出される。
(6) ミクロき裂観察の結果、ミクロき裂が認められれ
ば、早期処置するよう指示が出される。
ば、早期処置するよう指示が出される。
(7) ない場合は、早期再検査するよう指示が出され
る。
る。
(8) Ｄが小さい場合は、１−Ｄより求められる値から
次に検査するべき時期が判定される。
次に検査するべき時期が判定される。
上記(2)乃至(8)項がコンピユータ６にソフトとして組み
込まれている。即ちコンピユータ６のフローチヤートは
第２図のようになる。
込まれている。即ちコンピユータ６のフローチヤートは
第２図のようになる。
Ｘ線回折法により疲労損傷度を判定する際に、材質変化
を生じた表面層の深さを測定し、それを余寿命評価のパ
ラメータとすることにより、余寿命評価精度が向上す
る。
を生じた表面層の深さを測定し、それを余寿命評価のパ
ラメータとすることにより、余寿命評価精度が向上す
る。
また、被検出物の疲労損傷を受けていない個所で且つ疲
労検出個所に出来るだけ近接した個所における半価巾を
初期値Ｈo とすることにより余寿命評価精度が向上す
る。
労検出個所に出来るだけ近接した個所における半価巾を
初期値Ｈo とすることにより余寿命評価精度が向上す
る。
第１図は本発明機械部品の疲労・余寿命評価法の実施に
使用するＸ線回折装置の概略図、第２図は第１図のコン
ピユータのフローチヤート、第３図は採取されたデータ
の説明図、第４図は第３図のデータをＨ／Ｈo（半価巾
比）対ｄ（表面からの深さ）に再整理したグラフ、第５
図はｄｏ（損傷域の深さ）対Ｄ（疲労損傷量）のグラ
フ、第６図は検査面形成装置の概略図、第７図はＸ線回
折線の半価巾の説明図、第８図は被検出個所の半価巾変
化より損傷度を推定する従来の検定曲線を示す。
使用するＸ線回折装置の概略図、第２図は第１図のコン
ピユータのフローチヤート、第３図は採取されたデータ
の説明図、第４図は第３図のデータをＨ／Ｈo（半価巾
比）対ｄ（表面からの深さ）に再整理したグラフ、第５
図はｄｏ（損傷域の深さ）対Ｄ（疲労損傷量）のグラ
フ、第６図は検査面形成装置の概略図、第７図はＸ線回
折線の半価巾の説明図、第８図は被検出個所の半価巾変
化より損傷度を推定する従来の検定曲線を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】検査すべき機械部品の表面層を微小量研磨
して検査面を形成し、前記検査面におけるＸ線回折強度
曲線の半価巾のデータを求め、Ｈ／Ｈo（半価巾比）対
ｄ（表面からの深さ）のグラフより損傷域の深さｄｏを
求め、別途試験片より求められたｄｏ（損傷域の深さ）
対Ｄ（疲労損傷量）のデータに基づいて疲労損傷量を判
定することを特徴とする機械部品の疲労・余寿命評価
法。 - 【請求項２】検査すべき機械部品の表面層を微小量研磨
して検査面を形成し、前記検査面におけるＸ線回折強度
曲線の半価巾のデータを求め、Ｈ／Ｈo（半価巾比）対
ｄ（表面からの深さ）のグラフより損傷域の深さｄｏを
求め、別途試験片より求められたｄｏ（損傷域の深さ）
対Ｄ（疲労損傷量）のデータに基づく疲労損傷量、並び
に前記検査面の両端近傍における極く表面のミクロき裂
の観察により疲労・余寿命を判定することを特徴とする
機械部品の疲労・余寿命評価法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61090025A JPH0621783B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 機械部品の疲労・余寿命評価法 |
| US06/868,744 US4709383A (en) | 1986-04-21 | 1986-05-30 | Method for evaluating residual fatigue life of mechanical parts |
| EP86107348A EP0242425B1 (en) | 1986-04-21 | 1986-05-30 | Method for evaluating residual fatigue life of mechanical parts |
| DE8686107348T DE3686414T2 (de) | 1986-04-21 | 1986-05-30 | Verfahren zur bewertung von restermuedungsdauer mechanischer teile. |
| CA000510501A CA1244151A (en) | 1986-04-21 | 1986-05-30 | Method for evaluating residual fatigue life of mechanical parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61090025A JPH0621783B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 機械部品の疲労・余寿命評価法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247236A JPS62247236A (ja) | 1987-10-28 |
| JPH0621783B2 true JPH0621783B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=13987141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61090025A Expired - Lifetime JPH0621783B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 機械部品の疲労・余寿命評価法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4709383A (ja) |
| EP (1) | EP0242425B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0621783B2 (ja) |
| CA (1) | CA1244151A (ja) |
| DE (1) | DE3686414T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102507400A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-06-20 | 嘉兴市特种设备检测院 | 一种t91钢管的剩余寿命定量分析方法 |
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| GB9820918D0 (en) | 1998-09-26 | 1998-11-18 | Rolls Royce Plc | A method of determining if an alloy article has any remaining working life |
| US6415044B1 (en) | 1998-12-29 | 2002-07-02 | Advanced Material Processing | Non-destructive inspection method for an impact treated surface |
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| US7735350B2 (en) * | 2008-09-29 | 2010-06-15 | General Electric Co. | Measuring intensity of shot peening in areas with difficult accessibility |
| DE102011079382B4 (de) * | 2011-07-19 | 2020-11-12 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren und zum Beseitigen eines Defekts einer EUV Maske |
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| JP6984116B2 (ja) * | 2016-10-27 | 2021-12-17 | 株式会社ジェイテクト | 金属部品の研磨量取得方法 |
| CN114018698B (zh) * | 2021-10-20 | 2024-03-15 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种利用可控加工损伤测算复合材料本征强度的方法 |
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-
1986
- 1986-04-21 JP JP61090025A patent/JPH0621783B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-30 US US06/868,744 patent/US4709383A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-05-30 EP EP86107348A patent/EP0242425B1/en not_active Expired
- 1986-05-30 DE DE8686107348T patent/DE3686414T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-05-30 CA CA000510501A patent/CA1244151A/en not_active Expired
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| DE3686414D1 (de) | 1992-09-17 |
| EP0242425B1 (en) | 1992-08-12 |
| CA1244151A (en) | 1988-11-01 |
| EP0242425A3 (en) | 1989-04-19 |
| DE3686414T2 (de) | 1993-04-15 |
| EP0242425A2 (en) | 1987-10-28 |
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