JPH0735664A - 破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法 - Google Patents
破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法Info
- Publication number
- JPH0735664A JPH0735664A JP17817993A JP17817993A JPH0735664A JP H0735664 A JPH0735664 A JP H0735664A JP 17817993 A JP17817993 A JP 17817993A JP 17817993 A JP17817993 A JP 17817993A JP H0735664 A JPH0735664 A JP H0735664A
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- JP
- Japan
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- test piece
- fatigue crack
- fracture toughness
- load
- introducing
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- Pending
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法を提供
する。 【構成】 作動油15を満たした油圧シリンダ11内に、中
央部底面に切欠きＦの設けられた軟質でサイズの小さい
試験片Ｓを２個の固定支点16, 16で支えて、ピストン14
で加圧した状態で動作支点20から繰り返し負荷を加える
ことにより、試験片Ｓの切欠きＦの先端に容易に疲労亀
裂導入を図ることが可能となる。
する。 【構成】 作動油15を満たした油圧シリンダ11内に、中
央部底面に切欠きＦの設けられた軟質でサイズの小さい
試験片Ｓを２個の固定支点16, 16で支えて、ピストン14
で加圧した状態で動作支点20から繰り返し負荷を加える
ことにより、試験片Ｓの切欠きＦの先端に容易に疲労亀
裂導入を図ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は破壊靱性試験片への疲労
亀裂導入方法に関する。
亀裂導入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、英国規格ＢＳ5762やＡＳＴＭ
Ｅ399 に規定されている破壊靱性試験の規格によって試
験片に疲労亀裂導入を行う場合は、図５に示すように、
固定支点１，１で支えられた試験片Ｓの中央部底面に機
械による切欠きＦを設けて、動作支点２から繰り返し負
荷Ｗを加えるいわゆる３点曲げによって、切欠きＦの先
端に疲労亀裂を導入するのである。
Ｅ399 に規定されている破壊靱性試験の規格によって試
験片に疲労亀裂導入を行う場合は、図５に示すように、
固定支点１，１で支えられた試験片Ｓの中央部底面に機
械による切欠きＦを設けて、動作支点２から繰り返し負
荷Ｗを加えるいわゆる３点曲げによって、切欠きＦの先
端に疲労亀裂を導入するのである。
【０００３】英国規格ＢＳ5762によれば、疲労亀裂導入
中に機械切欠きＦの先端に負荷された応力拡大係数(MPa
√m)（応力と亀裂寸法の1/2 乗に比例するパラメータで
あり、亀裂先端からの破壊発生の有無を評価する指標）
の最大値をＫf とし、降伏応力をσys、試験片幅をＢと
すると、疲労亀裂導入条件式は下式のように、 Ｋf ≦0.63σys√Ｂ ……………(1) として表される。
中に機械切欠きＦの先端に負荷された応力拡大係数(MPa
√m)（応力と亀裂寸法の1/2 乗に比例するパラメータで
あり、亀裂先端からの破壊発生の有無を評価する指標）
の最大値をＫf とし、降伏応力をσys、試験片幅をＢと
すると、疲労亀裂導入条件式は下式のように、 Ｋf ≦0.63σys√Ｂ ……………(1) として表される。
【０００４】ところで、試験片Ｓが軟質でサイズの小さ
い場合は、切欠きＦの先端から疲労亀裂が発生するまで
（発生段階）はＫf 値が規格値以上となるような応力拡
大係数振幅；ΔＫ（疲労亀裂の発生および進展を支配す
るパラメータ）を与え、それ以降（進展段階）はＫf 値
が規格値以内となるようにΔＫを低下させて疲労亀裂を
導入する方法がとられている。こうすることにより、試
験部位である亀裂先端の疲労亀裂条件（上記(1) 式）は
満足される。ここで、発生段階におけるΔＫは疲労亀裂
発生に要する最低限の応力拡大係数振幅であるΔＫthよ
り大きくなければならない。
い場合は、切欠きＦの先端から疲労亀裂が発生するまで
（発生段階）はＫf 値が規格値以上となるような応力拡
大係数振幅；ΔＫ（疲労亀裂の発生および進展を支配す
るパラメータ）を与え、それ以降（進展段階）はＫf 値
が規格値以内となるようにΔＫを低下させて疲労亀裂を
導入する方法がとられている。こうすることにより、試
験部位である亀裂先端の疲労亀裂条件（上記(1) 式）は
満足される。ここで、発生段階におけるΔＫは疲労亀裂
発生に要する最低限の応力拡大係数振幅であるΔＫthよ
り大きくなければならない。
【０００５】このとき、亀裂発生を確認し、Ｋf 値が規
格値以内となるようにΔＫを低下させる手法としては、
図６に示すように、機械切欠きＦの先端にゲージ３を貼
付してリード線４を介してリレー５，電磁弁６に接続し
て、ゲージ３が疲労亀裂により切断された時に荷重を除
荷するゲージ法や、あるいは人が直接目視で亀裂発生を
確認し、荷重を徐々に除荷する方法がとられている。
格値以内となるようにΔＫを低下させる手法としては、
図６に示すように、機械切欠きＦの先端にゲージ３を貼
付してリード線４を介してリレー５，電磁弁６に接続し
て、ゲージ３が疲労亀裂により切断された時に荷重を除
荷するゲージ法や、あるいは人が直接目視で亀裂発生を
確認し、荷重を徐々に除荷する方法がとられている。
【０００６】図７は、軟質でサイズの小さい試験片Ｓに
疲労亀裂を導入する場合のＫf とΔＫの変化状況を示す
もので、発生段階ではΔＫはΔＫthよりも大きく与え、
進展段階では徐々に除荷して最終的にΔＫは規格値であ
る0.63σys√Ｂよりも小さい値にする。
疲労亀裂を導入する場合のＫf とΔＫの変化状況を示す
もので、発生段階ではΔＫはΔＫthよりも大きく与え、
進展段階では徐々に除荷して最終的にΔＫは規格値であ
る0.63σys√Ｂよりも小さい値にする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のゲージ法では、ゲージを貼る面が表裏２面に限
られているため、サイズの小さい試験片の場合はΔＫの
大きさを２段階にしか変化させることができないという
制約がある。すなわち、荷重によって引張応力が負荷さ
れた状態での亀裂先端に生じる引張応力σ(MPa) は、亀
裂先端からの距離Ｄ(mm)に応じて図８(a) に示すように
変化するのに対し、一度引張応力を除荷した状態ではΔ
Ｋが減少して図８(b) に示すように変化する。
た従来のゲージ法では、ゲージを貼る面が表裏２面に限
られているため、サイズの小さい試験片の場合はΔＫの
大きさを２段階にしか変化させることができないという
制約がある。すなわち、荷重によって引張応力が負荷さ
れた状態での亀裂先端に生じる引張応力σ(MPa) は、亀
裂先端からの距離Ｄ(mm)に応じて図８(a) に示すように
変化するのに対し、一度引張応力を除荷した状態ではΔ
Ｋが減少して図８(b) に示すように変化する。
【０００８】よって、(1) 式の規格の条件を満足するた
めには、ΔＫの低下量を大きく取らなければならない
（前出図７参照）が、そのために、発生段階の高Ｋf 負
荷による疲労亀裂先端の引張応力σの影響が前出図８
(b) に示したように大きくなり、進展段階での疲労亀裂
伝播速度が遅くなり疲労亀裂導入にたとえば20〜30時間
というような膨大な時間がかかるという問題があり、場
合によっては疲労亀裂がまったく進展しなくなるという
欠点があった。
めには、ΔＫの低下量を大きく取らなければならない
（前出図７参照）が、そのために、発生段階の高Ｋf 負
荷による疲労亀裂先端の引張応力σの影響が前出図８
(b) に示したように大きくなり、進展段階での疲労亀裂
伝播速度が遅くなり疲労亀裂導入にたとえば20〜30時間
というような膨大な時間がかかるという問題があり、場
合によっては疲労亀裂がまったく進展しなくなるという
欠点があった。
【０００９】また、人が直接目視で亀裂発生を確認して
荷重を徐々に除荷する方法では、疲労亀裂導入の際に検
査員が付きっ切りになるという問題があり、またゲージ
法の場合と同様（ゲージ法ほどではないが発生段階と最
終進展段階のＫf の差が大きくなる場合）に、圧縮残留
応力の影響により疲労亀裂進展が遅くなるなどの問題等
があった。
荷重を徐々に除荷する方法では、疲労亀裂導入の際に検
査員が付きっ切りになるという問題があり、またゲージ
法の場合と同様（ゲージ法ほどではないが発生段階と最
終進展段階のＫf の差が大きくなる場合）に、圧縮残留
応力の影響により疲労亀裂進展が遅くなるなどの問題等
があった。
【００１０】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決した破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法を
提供することを目的とする。
課題を解決した破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、２個の固定支
点で支えられた中央部底面に切欠きを設けた試験片に動
作支点から繰り返し負荷を加え、切欠きの先端に疲労亀
裂を導入して破壊靱性試験を行う破壊靱性試験法を用い
て、軟質でサイズの小さい試験片の破壊靱性試験を行う
際に、該試験片を高圧油中で支持しながら所定荷重を負
荷することを特徴とする破壊靱性試験片への疲労亀裂導
入方法である。
点で支えられた中央部底面に切欠きを設けた試験片に動
作支点から繰り返し負荷を加え、切欠きの先端に疲労亀
裂を導入して破壊靱性試験を行う破壊靱性試験法を用い
て、軟質でサイズの小さい試験片の破壊靱性試験を行う
際に、該試験片を高圧油中で支持しながら所定荷重を負
荷することを特徴とする破壊靱性試験片への疲労亀裂導
入方法である。
【００１２】
【作 用】本発明によれば、疲労亀裂導入を高圧油中で
行うようにしたので、図９に示すように、試験片の降伏
応力σysが見掛け上σys′まで上昇する。このため、疲
労亀裂導入条件が緩和されて、疲労亀裂導入の際の応力
拡大係数振幅ΔＫを図10のようにΔＫthよりも大きくと
ることができる。よって、疲労亀裂が疲労亀裂導入条件
を満たした状態で発生し、疲労亀裂導入中に荷重を減少
させる必要がなくなる。
行うようにしたので、図９に示すように、試験片の降伏
応力σysが見掛け上σys′まで上昇する。このため、疲
労亀裂導入条件が緩和されて、疲労亀裂導入の際の応力
拡大係数振幅ΔＫを図10のようにΔＫthよりも大きくと
ることができる。よって、疲労亀裂が疲労亀裂導入条件
を満たした状態で発生し、疲労亀裂導入中に荷重を減少
させる必要がなくなる。
【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、本発明に係る疲労亀裂導
入装置の実施例を示す側断面図であり、図２はそのＡ−
Ａ矢視断面図である。図において、11は油圧シリンダで
あり、油圧測定用ロードセル12を介して架台13に固定さ
れる。14は油圧シリンダ11に嵌合されるピストンであ
り、作動油15が封入されている。16は支点支持用治具17
の溝部に支持されて試験片Ｓを支持する固定支点、18は
負荷荷重測定用ロードセル、19は支持台である。
して詳しく説明する。図１は、本発明に係る疲労亀裂導
入装置の実施例を示す側断面図であり、図２はそのＡ−
Ａ矢視断面図である。図において、11は油圧シリンダで
あり、油圧測定用ロードセル12を介して架台13に固定さ
れる。14は油圧シリンダ11に嵌合されるピストンであ
り、作動油15が封入されている。16は支点支持用治具17
の溝部に支持されて試験片Ｓを支持する固定支点、18は
負荷荷重測定用ロードセル、19は支持台である。
【００１４】また、20は動作支点であり、図３に示すよ
うに、ピン21を介して支点用治具22に支持される。23は
支点用治具22に接続されて、動作支点20を昇降自在とす
るアクチュエータである。このように構成された疲労亀
裂導入装置の動作について説明すると、まず、油圧シリ
ンダ11内に所定の切欠きＦを設けた試験片Ｓをセットし
た後、シリンダ内に作動油15を満たし、図示しない加圧
装置によってピストン14を押し込んで油圧を高める。こ
のときの油圧は油圧測定用ロードセル12によって検出す
る。
うに、ピン21を介して支点用治具22に支持される。23は
支点用治具22に接続されて、動作支点20を昇降自在とす
るアクチュエータである。このように構成された疲労亀
裂導入装置の動作について説明すると、まず、油圧シリ
ンダ11内に所定の切欠きＦを設けた試験片Ｓをセットし
た後、シリンダ内に作動油15を満たし、図示しない加圧
装置によってピストン14を押し込んで油圧を高める。こ
のときの油圧は油圧測定用ロードセル12によって検出す
る。
【００１５】ついで、アクチュエータ23を作動して、試
験片Ｓに動作支点20を介して荷重負荷を与える。このと
きの負荷の大きさは負荷荷重測定用ロードセル18によっ
て検出する。これによって、試験片Ｓに疲労亀裂導入を
行うことができる。この本発明装置を用いて疲労亀裂を
導入する際に、与えた荷重条件に対するサイクル数を測
定した。用いた軟質でサイズの小さい試験片Ｓは表１に
示す５種類である。なお、表中での試験片Ｓの各部の寸
法関係は図４(a) ，(b) に示した通りである。
験片Ｓに動作支点20を介して荷重負荷を与える。このと
きの負荷の大きさは負荷荷重測定用ロードセル18によっ
て検出する。これによって、試験片Ｓに疲労亀裂導入を
行うことができる。この本発明装置を用いて疲労亀裂を
導入する際に、与えた荷重条件に対するサイクル数を測
定した。用いた軟質でサイズの小さい試験片Ｓは表１に
示す５種類である。なお、表中での試験片Ｓの各部の寸
法関係は図４(a) ，(b) に示した通りである。
【００１６】
【表１】
【００１７】油圧シリンダ11内の油圧を10kgf/mm2 と
し、表２に示す荷重条件で試験片Ｓに30Hzの振動数で負
荷して降伏応力σys；32.5kgf/mm2 に到達したときのサ
イクル数の測定結果を同表に示した。なお、比較のため
に、従来法を用いた場合の結果についても同表に併せて
示した。
し、表２に示す荷重条件で試験片Ｓに30Hzの振動数で負
荷して降伏応力σys；32.5kgf/mm2 に到達したときのサ
イクル数の測定結果を同表に示した。なお、比較のため
に、従来法を用いた場合の結果についても同表に併せて
示した。
【００１８】
【表２】
【００１９】この表から明らかなように、本発明法は従
来法に比し、規格内で負荷することのできる応力拡大係
数範囲ΔＫが広がってΔＫthよりも大きくなったため、
疲労亀裂導入中に荷重を減少させる必要がなくなり、ま
た、所要時間も約１／10と大幅に短縮されたことがわか
る。
来法に比し、規格内で負荷することのできる応力拡大係
数範囲ΔＫが広がってΔＫthよりも大きくなったため、
疲労亀裂導入中に荷重を減少させる必要がなくなり、ま
た、所要時間も約１／10と大幅に短縮されたことがわか
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
疲労亀裂導入を高圧油中で行うことによって、疲労亀裂
導入条件を緩和することができるので、試験の能率の向
上と省力化を図ることが可能である。
疲労亀裂導入を高圧油中で行うことによって、疲労亀裂
導入条件を緩和することができるので、試験の能率の向
上と省力化を図ることが可能である。
【図１】本発明に係る疲労亀裂導入装置の実施例を示す
側断面図である。
側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面拡大図である。
【図４】試験片を示す(a) 側面図、(b) 正面図である。
【図５】従来の疲労亀裂導入装置を示す概要図である。
【図６】従来の疲労亀裂導入装置の他の例を示す概要図
である。
である。
【図７】従来の疲労亀裂導入装置での応力拡大係数の時
間的推移を示す特性図である。
間的推移を示す特性図である。
【図８】従来の疲労亀裂導入装置での(a) 引張応力、
(b) 圧縮残留応力を示す特性図である。
(b) 圧縮残留応力を示す特性図である。
【図９】本発明の原理を説明する図である。
【図１０】本発明を適用したときの応力拡大係数の時間
的推移を示す特性図である。
的推移を示す特性図である。
11 油圧シリンダ 12 油圧測定用ロードセル 14 ピストン 15 作動油 16 固定支点 18 負荷荷重測定用ロードセル 20 動作支点 23 アクチュエータ Ｆ 切欠き Ｓ 試験片
Claims (1)
- 【請求項１】 ２個の固定支点で支えられた中央部底
面に切欠きを設けた試験片に動作支点から繰り返し負荷
を加え、切欠きの先端に疲労亀裂を導入して破壊靱性試
験を行う破壊靱性試験法を用いて、軟質でサイズの小さ
い試験片の破壊靱性試験を行う際に、該試験片を高圧油
中で支持しながら所定荷重を負荷することを特徴とする
破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17817993A JPH0735664A (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17817993A JPH0735664A (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735664A true JPH0735664A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16043991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17817993A Pending JPH0735664A (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 破壊靱性試験片への疲労亀裂導入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735664A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010175478A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Ihi Corp | 微小欠陥部材の疲労強度下限値の評価方法 |
| JP2010175479A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Ihi Corp | 微小切欠材の寿命評価方法 |
| KR101523917B1 (ko) * | 2013-09-25 | 2015-06-01 | 삼성중공업 주식회사 | 헬리데크 강도 실험장치 및 실험방법 |
| KR20160138687A (ko) * | 2015-05-26 | 2016-12-06 | 현대제철 주식회사 | 강재의 취성 균열 정지특성 시험방법 및 이에 이용되는 시험편 |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP17817993A patent/JPH0735664A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010175478A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Ihi Corp | 微小欠陥部材の疲労強度下限値の評価方法 |
| JP2010175479A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Ihi Corp | 微小切欠材の寿命評価方法 |
| KR101523917B1 (ko) * | 2013-09-25 | 2015-06-01 | 삼성중공업 주식회사 | 헬리데크 강도 실험장치 및 실험방법 |
| KR20160138687A (ko) * | 2015-05-26 | 2016-12-06 | 현대제철 주식회사 | 강재의 취성 균열 정지특성 시험방법 및 이에 이용되는 시험편 |
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