JPH06347425A - 実構造物の余寿命評価法 - Google Patents
実構造物の余寿命評価法Info
- Publication number
- JPH06347425A JPH06347425A JP5164057A JP16405793A JPH06347425A JP H06347425 A JPH06347425 A JP H06347425A JP 5164057 A JP5164057 A JP 5164057A JP 16405793 A JP16405793 A JP 16405793A JP H06347425 A JPH06347425 A JP H06347425A
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- Japan
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- fatigue
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実構造物の疲労評価とその余寿命評価を現場
で非破壊的に、かつ直接的に行うことができるようにす
ることを目的とする。 【構成】 Ｘ線照射装置２、Ｘ線パラメータ測定装置
３、マスターカーブ作成装置４および比較照合装置５を
設け、上記Ｘ線照射装置２でもって実構造物１にＸ線ａ
を照射し、上記Ｘ線パラメータ測定装置３でもってＸ線
パラメータｂを実測するとともに、上記実測した値を元
にして上記マスターカーブ作成装置４によりマスターカ
ーブを作成し、上記Ｘ線パラメータｂと上記マスターカ
ーブとを上記比較照合装置５により比較照合することに
より、上記実構造物１の疲労度や余寿命を非破壊的に、
かつ直接的に予測し得るようにする。
で非破壊的に、かつ直接的に行うことができるようにす
ることを目的とする。 【構成】 Ｘ線照射装置２、Ｘ線パラメータ測定装置
３、マスターカーブ作成装置４および比較照合装置５を
設け、上記Ｘ線照射装置２でもって実構造物１にＸ線ａ
を照射し、上記Ｘ線パラメータ測定装置３でもってＸ線
パラメータｂを実測するとともに、上記実測した値を元
にして上記マスターカーブ作成装置４によりマスターカ
ーブを作成し、上記Ｘ線パラメータｂと上記マスターカ
ーブとを上記比較照合装置５により比較照合することに
より、上記実構造物１の疲労度や余寿命を非破壊的に、
かつ直接的に予測し得るようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は実構造物の余寿命評価法
に係わり、例えば、鉄橋、桁、建造物等の実構造物の疲
労度を評価する方法やその疲労寿命を評価する方法に関
するものである。
に係わり、例えば、鉄橋、桁、建造物等の実構造物の疲
労度を評価する方法やその疲労寿命を評価する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄橋、高速道路および建屋を構成する構
造用鋼板は、長期の使用により必ず疲労するが、従来、
その疲労程度は全く明らかにされていなかった。その理
由は、先ず、使用中の実構造物から試験片を採取するこ
とが非常に困難であり、実質的に不可能であったことが
上げられる。
造用鋼板は、長期の使用により必ず疲労するが、従来、
その疲労程度は全く明らかにされていなかった。その理
由は、先ず、使用中の実構造物から試験片を採取するこ
とが非常に困難であり、実質的に不可能であったことが
上げられる。
【０００３】また、実構造物では使用中の疲労により表
面が硬化して、その硬度が疲労パラメータであることが
よく知られている。しかし、その表面硬度は、鏡面研磨
後、化学腐食を施して、顕微鏡観察しながら所望組織に
対して硬度計で圧痕を打ち、かつその圧痕の大きさを計
測することによって評価される。
面が硬化して、その硬度が疲労パラメータであることが
よく知られている。しかし、その表面硬度は、鏡面研磨
後、化学腐食を施して、顕微鏡観察しながら所望組織に
対して硬度計で圧痕を打ち、かつその圧痕の大きさを計
測することによって評価される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来は、
（１）実構造物表面の鏡面研磨や化学腐食が困難であ
る。また、（２）構造用鋼板は炭素含有量が０．２０Ｗ
Ｔ％前後であり、フェライトパーライトの混合組織であ
る。その組織では、７０〜８０％を占めるフェライト粒
がパーライト粒に比べて軟らかいので、優先的に疲労す
る。しかし、現場においてフェライトのみに圧痕を打つ
ことはできない。
（１）実構造物表面の鏡面研磨や化学腐食が困難であ
る。また、（２）構造用鋼板は炭素含有量が０．２０Ｗ
Ｔ％前後であり、フェライトパーライトの混合組織であ
る。その組織では、７０〜８０％を占めるフェライト粒
がパーライト粒に比べて軟らかいので、優先的に疲労す
る。しかし、現場においてフェライトのみに圧痕を打つ
ことはできない。
【０００５】さらに、（３）実構造物では塗装のために
ショットブラストをかけるので、表面が凹凸状態になっ
ており、精度よく圧痕を打つことができない、などの理
由により、実構造物のフェライト粒の表面硬度から疲労
度や余寿命を評価することができなかった。
ショットブラストをかけるので、表面が凹凸状態になっ
ており、精度よく圧痕を打つことができない、などの理
由により、実構造物のフェライト粒の表面硬度から疲労
度や余寿命を評価することができなかった。
【０００６】本発明は上述の問題点にかんがみ、実構造
物の疲労評価とその余寿命評価を現場で非破壊的に、か
つ直接的に行うことができるようにする目的とする。
物の疲労評価とその余寿命評価を現場で非破壊的に、か
つ直接的に行うことができるようにする目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の実構造物の余寿
命評価法は、実構造物に入射Ｘ線を照射し、上記実構造
物表面の残留応力や積分幅（あるいは半価幅）のような
Ｘ線パラメータを求めるとともに、上記Ｘ線パラメータ
と上記実構造物の疲労度に対応してマスターカーブを生
成し、上記Ｘ線パラメータと上記マスターカーブとを比
較することにより、上記実構造物の余寿命を評価するよ
うにしている。
命評価法は、実構造物に入射Ｘ線を照射し、上記実構造
物表面の残留応力や積分幅（あるいは半価幅）のような
Ｘ線パラメータを求めるとともに、上記Ｘ線パラメータ
と上記実構造物の疲労度に対応してマスターカーブを生
成し、上記Ｘ線パラメータと上記マスターカーブとを比
較することにより、上記実構造物の余寿命を評価するよ
うにしている。
【０００８】また、本発明の他の特徴とするところは、
実構造物を構成する部材に溶接部、切り欠き部、ブラス
ト部およびコーナー部を設け、これらの各部の疲労試験
中に上記各部位に入射Ｘ線を照射し、応力振幅−繰り返
し数を表すＳ−Ｎ曲線に対応するＸ線パラメータを求め
て、上記構造物の各部位ごとの疲労寿命予測のためのマ
スターカーブを作成するようにしている。
実構造物を構成する部材に溶接部、切り欠き部、ブラス
ト部およびコーナー部を設け、これらの各部の疲労試験
中に上記各部位に入射Ｘ線を照射し、応力振幅−繰り返
し数を表すＳ−Ｎ曲線に対応するＸ線パラメータを求め
て、上記構造物の各部位ごとの疲労寿命予測のためのマ
スターカーブを作成するようにしている。
【０００９】
【作用】本発明によれば、先ず、実構造物の所望箇所に
ついてＸ線パラメータが実測されるとともに、評価部に
より疲労度や余寿命が自動的に評価される。
ついてＸ線パラメータが実測されるとともに、評価部に
より疲労度や余寿命が自動的に評価される。
【００１０】具体的には、本発明者らが既に発明した
「小形Ｘ線回折装置とその使用方法（特願；平成２−２
０２９８）」の小形Ｘ線回折装置を用いて、実構造物の
所望箇所にＸ線を照射してＸ線パラメータ（残留応力、
積分幅（積分強度／ピーク強度あるいは半価幅（ピーク
の１／２における幅））を実測し、上記実測値と実構造
物を構成する部材に溶接部、切り欠き部、ブラスト部お
よびコーナー部などを設けて、Ｓ−Ｎ曲線（応力振幅−
繰り返し数）とＸ線パラメータとの関係から求めた各部
位ごとの疲労寿命予測のためのマスターカーブとの照合
によって実構造物の疲労度や余寿命などを評価する。
「小形Ｘ線回折装置とその使用方法（特願；平成２−２
０２９８）」の小形Ｘ線回折装置を用いて、実構造物の
所望箇所にＸ線を照射してＸ線パラメータ（残留応力、
積分幅（積分強度／ピーク強度あるいは半価幅（ピーク
の１／２における幅））を実測し、上記実測値と実構造
物を構成する部材に溶接部、切り欠き部、ブラスト部お
よびコーナー部などを設けて、Ｓ−Ｎ曲線（応力振幅−
繰り返し数）とＸ線パラメータとの関係から求めた各部
位ごとの疲労寿命予測のためのマスターカーブとの照合
によって実構造物の疲労度や余寿命などを評価する。
【００１１】本発明者らは、３０年間使用された鉄橋の
桁からその疲労状態を保存したままの試験片を採取し、
板厚深さ方向に対するフェライト粒のマイクロビッカー
ス硬度試験やフェライト粒のＸ線残留応力試験を行っ
た。
桁からその疲労状態を保存したままの試験片を採取し、
板厚深さ方向に対するフェライト粒のマイクロビッカー
ス硬度試験やフェライト粒のＸ線残留応力試験を行っ
た。
【００１２】その結果は、図２の（ａ）、（ｂ）に示す
ように、フェライト粒の硬度とフェライト粒のＸ線パラ
メータとの間で相関があることを見出した。すなわち、
桁表面の残留応力や積分幅（あるいは半価幅）は、桁の
疲労パラメータであることが判明した。
ように、フェライト粒の硬度とフェライト粒のＸ線パラ
メータとの間で相関があることを見出した。すなわち、
桁表面の残留応力や積分幅（あるいは半価幅）は、桁の
疲労パラメータであることが判明した。
【００１３】そして、そのＸ線疲労パラメータは、マグ
ネット架台により、桁の所望箇所に上記発明装置が容易
に固定され、かつ平行ビーム法により表面性状に関係な
く検出される。なお、各種実構造物では、構造用鋼板に
よって構成されるので、当然、表面硬度が疲労パラメー
タとなる。したがって、本発明の評価法は鉄橋の桁のみ
ならず各種の実構造物を構成する部材にも適用できる。
ネット架台により、桁の所望箇所に上記発明装置が容易
に固定され、かつ平行ビーム法により表面性状に関係な
く検出される。なお、各種実構造物では、構造用鋼板に
よって構成されるので、当然、表面硬度が疲労パラメー
タとなる。したがって、本発明の評価法は鉄橋の桁のみ
ならず各種の実構造物を構成する部材にも適用できる。
【００１４】そこで本発明法では、実構造物の所望箇所
でのＸ線パラメータを実測するとともに、上記実測した
値を元にして上記実構造物の疲労度に対応して予め求め
られているマスターカーブとを照合して比較することに
より、上記実構造物の余寿命を評価するようにしてい
る。
でのＸ線パラメータを実測するとともに、上記実測した
値を元にして上記実構造物の疲労度に対応して予め求め
られているマスターカーブとを照合して比較することに
より、上記実構造物の余寿命を評価するようにしてい
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実構造物の余寿命評価法の一
実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、本実施
例の実構造物の余寿命評価装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。図１に示したように、本実施例の実構造物
の余寿命評価装置は、Ｘ線照射装置２、Ｘ線パラメータ
測定装置３、マスターカーブ作成装置４および比較照合
装置５によって構成されている。
実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、本実施
例の実構造物の余寿命評価装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。図１に示したように、本実施例の実構造物
の余寿命評価装置は、Ｘ線照射装置２、Ｘ線パラメータ
測定装置３、マスターカーブ作成装置４および比較照合
装置５によって構成されている。
【００１６】Ｘ線照射装置２は、実構造物１の所定の箇
所にＸ線ａを照射するために設けられているものであ
り、本実施例においては上述した小形Ｘ線回折装置を用
いて実構造物１の所望箇所にＸ線を照射するようにして
いる。
所にＸ線ａを照射するために設けられているものであ
り、本実施例においては上述した小形Ｘ線回折装置を用
いて実構造物１の所望箇所にＸ線を照射するようにして
いる。
【００１７】Ｘ線パラメータ測定装置３は、残留応力、
積分幅（積分強度／ピーク強度あるいは半価幅（ピーク
の１／２における幅）等のＸ線パラメータｂを実測する
ために設けられているものである。
積分幅（積分強度／ピーク強度あるいは半価幅（ピーク
の１／２における幅）等のＸ線パラメータｂを実測する
ために設けられているものである。
【００１８】また、マスターカーブ作成装置４は、実構
造物１の各部位ごとの疲労寿命予測のためのマスターカ
ーブを作成するために設けられているものである。本実
施例においては、図４に示すように、実構造物１を構成
する部材に溶接部１４、切り欠き部１５、ブラスト部１
６およびコーナー部１７を設け、これらの各部の疲労試
験中に上記各部位に入射Ｘ線ａを照射し、応力振幅−繰
り返し数を表すＳ−Ｎ曲線に対応するＸ線パラメータを
求めてマスターカーブを作成するようにしている。
造物１の各部位ごとの疲労寿命予測のためのマスターカ
ーブを作成するために設けられているものである。本実
施例においては、図４に示すように、実構造物１を構成
する部材に溶接部１４、切り欠き部１５、ブラスト部１
６およびコーナー部１７を設け、これらの各部の疲労試
験中に上記各部位に入射Ｘ線ａを照射し、応力振幅−繰
り返し数を表すＳ−Ｎ曲線に対応するＸ線パラメータを
求めてマスターカーブを作成するようにしている。
【００１９】比較照合装置５は、Ｘ線パラメータ測定装
置３から出力されるＸ線パラメータと、マスターカーブ
作成装置４から出力される疲労寿命予測のためのマスタ
ーカーブとの照合によって実構造物の疲労度や余寿命な
どを評価し、評価結果ｃを出力するように構成されてい
る。
置３から出力されるＸ線パラメータと、マスターカーブ
作成装置４から出力される疲労寿命予測のためのマスタ
ーカーブとの照合によって実構造物の疲労度や余寿命な
どを評価し、評価結果ｃを出力するように構成されてい
る。
【００２０】以下、図３〜図５を参照して本発明による
実構造物の疲労度あるいは余寿命評価を行う具体例を説
明する。図３は、鉄橋の桁を構成する部材を示してお
り、図３中１１はウェブであり、１２は上下フランジを
示している。
実構造物の疲労度あるいは余寿命評価を行う具体例を説
明する。図３は、鉄橋の桁を構成する部材を示してお
り、図３中１１はウェブであり、１２は上下フランジを
示している。
【００２１】上記ウェブ１１を構成する未使用部材の疲
労試験片１３を図４に示す。上記したように、この試験
片１３には溶接部１４、切り欠き部１５、ブラスト部１
６、コーナー部１７およびリブ１８が設けてある。そし
て、疲労試験は上記試験片１３の両端のチャック部１９
を大型の試験機のチャック（図示せず）で掴んで各種応
力振幅で行った。
労試験片１３を図４に示す。上記したように、この試験
片１３には溶接部１４、切り欠き部１５、ブラスト部１
６、コーナー部１７およびリブ１８が設けてある。そし
て、疲労試験は上記試験片１３の両端のチャック部１９
を大型の試験機のチャック（図示せず）で掴んで各種応
力振幅で行った。
【００２２】その際、Ｘ線パラメータ測定装置３により
繰り返しＮ数に対するＸ線パラメータを検出した後、各
部位ごとのＸ線パラメータ対寿命比のマスターカーブを
作成した。図５にその一例を示す。
繰り返しＮ数に対するＸ線パラメータを検出した後、各
部位ごとのＸ線パラメータ対寿命比のマスターカーブを
作成した。図５にその一例を示す。
【００２３】そして、３０年間使用の鉄道レールの鉄橋
ウェブの診断を実際に行った。この診断は、本実施例の
実構造物の余寿命評価装置を現地に運んで測定して行っ
た。すなわち、先ず、測定箇所のペイント塗装を剥離材
によって剥離した。その箇所での測定条件はクロウム
（３０Ｋｖ、１０ｍＡ）の特性Ｘ線を突き合わせ溶接部
１４、ペイント塗装直下のウェブ１１の二箇所に照射
し、その各表面の残留応力と積分幅を求めた。
ウェブの診断を実際に行った。この診断は、本実施例の
実構造物の余寿命評価装置を現地に運んで測定して行っ
た。すなわち、先ず、測定箇所のペイント塗装を剥離材
によって剥離した。その箇所での測定条件はクロウム
（３０Ｋｖ、１０ｍＡ）の特性Ｘ線を突き合わせ溶接部
１４、ペイント塗装直下のウェブ１１の二箇所に照射
し、その各表面の残留応力と積分幅を求めた。
【００２４】その結果、突き合わせ溶接部１４では、残
留応力が５Ｋｇ／ｍｍ2 、積分幅は３．２５度にあっ
た。そこで、各値を図６のマスターカーブに適用すると
寿命消費率は１０％である。
留応力が５Ｋｇ／ｍｍ2 、積分幅は３．２５度にあっ
た。そこで、各値を図６のマスターカーブに適用すると
寿命消費率は１０％である。
【００２５】一方、ウェブの結果は残留応力が−２３Ｋ
ｇ／ｍｍ2 、積分幅が２．７５度であった。同様に各値
を図６に適用すると、寿命消費率が４．８％であった。
したがって、各部材は３０年間での寿命消費率が４．８
％〜１０％であり、したがって、列車走行条件が同一の
場合にはあと１００年以上も使用できると予測された。
ｇ／ｍｍ2 、積分幅が２．７５度であった。同様に各値
を図６に適用すると、寿命消費率が４．８％であった。
したがって、各部材は３０年間での寿命消費率が４．８
％〜１０％であり、したがって、列車走行条件が同一の
場合にはあと１００年以上も使用できると予測された。
【００２６】
【発明の効果】本発明は上述したように、本発明の実構
造物の余寿命評価法によれば、実構造物の疲労度や余寿
命を、非破壊的かつ直接的に予測することができる。し
たがって、事故防止に対して有益な情報を正確に得るこ
とができ、土木や建築業界においてその効果は極めて大
きいものである。
造物の余寿命評価法によれば、実構造物の疲労度や余寿
命を、非破壊的かつ直接的に予測することができる。し
たがって、事故防止に対して有益な情報を正確に得るこ
とができ、土木や建築業界においてその効果は極めて大
きいものである。
【図１】本発明の余寿命評価法を実施する装置の一実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図２】３０年間使用の鉄橋桁のマイクロビッカース硬
度と疲労Ｘ線パラメータとの関係図である。
度と疲労Ｘ線パラメータとの関係図である。
【図３】鉄橋の桁を構成する部材の説明図である。
【図４】未使用部材の疲労試験片の説明図である。
【図５】桁のウェブを構成する部材の余寿命評価のため
のマスターカーブを示す図である。
のマスターカーブを示す図である。
【図６】桁のウェブを構成する部材の余寿命評価のため
のマスターカーブを示す図である。
のマスターカーブを示す図である。
１ 実構造物 ２ Ｘ線照射装置 ３ Ｘ線パラメータ測定装置 ４ マスターカーブ作成装置 ５ 比較照合装置 １１ ウェブ １２ フランジ １３ 疲労試験片 １４ 溶接部 １５ 切り欠き部 １６ ブラスト部 １７ コーナー部 １８ リブ １９ チャック部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 猛 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 岡林 正宏 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 実構造物に入射Ｘ線を照射し、上記実構
造物表面の残留応力や積分幅（あるいは半価幅）のよう
なＸ線パラメータを求めるとともに、上記Ｘ線パラメー
タと上記実構造物の疲労度に対応してマスターカーブを
生成し、上記Ｘ線パラメータと上記マスターカーブとを
比較することにより、上記実構造物の余寿命を評価する
ようにしたことを特徴とする実構造物の余寿命評価法。 - 【請求項２】 実構造物を構成する部材に溶接部、切り
欠き部、ブラスト部およびコーナー部を設け、これらの
各部の疲労試験中に上記各部位に入射Ｘ線を照射し、応
力振幅−繰り返し数を表すＳ−Ｎ曲線に対応するＸ線パ
ラメータを求めて、上記構造物の各部位ごとの疲労寿命
予測のためのマスターカーブを作成することを特徴とす
る実構造物の余寿命評価法。 - 【請求項３】 上記Ｘ線パラメータは残留応力、積分幅
あるいは半価幅であることを特徴とする請求項２記載の
実構造物の余寿命評価法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164057A JPH06347425A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 実構造物の余寿命評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164057A JPH06347425A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 実構造物の余寿命評価法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347425A true JPH06347425A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15785971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5164057A Withdrawn JPH06347425A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 実構造物の余寿命評価法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347425A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271600A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-10-18 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 非破壊硬さ評価方法、非破壊硬さ評価装置および非破壊硬さ評価に用いられる硬さ測定装置 |
| JP2009198296A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Nippon Steel Corp | 疲労試験機および疲労強度評価方法 |
| JP2012018114A (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Railway Technical Research Institute | 転がり疲労き裂発生予測方法および転がり疲労損傷評価システム、並びに、疲労層削除タイミング決定方法および削除深さ決定方法 |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP5164057A patent/JPH06347425A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271600A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-10-18 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 非破壊硬さ評価方法、非破壊硬さ評価装置および非破壊硬さ評価に用いられる硬さ測定装置 |
| JP2009198296A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Nippon Steel Corp | 疲労試験機および疲労強度評価方法 |
| JP2012018114A (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Railway Technical Research Institute | 転がり疲労き裂発生予測方法および転がり疲労損傷評価システム、並びに、疲労層削除タイミング決定方法および削除深さ決定方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |