JPH09113247A - 疲労き裂進展のモニタ方法 - Google Patents
疲労き裂進展のモニタ方法Info
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- JPH09113247A JPH09113247A JP7273851A JP27385195A JPH09113247A JP H09113247 A JPH09113247 A JP H09113247A JP 7273851 A JP7273851 A JP 7273851A JP 27385195 A JP27385195 A JP 27385195A JP H09113247 A JPH09113247 A JP H09113247A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 探触子を走査させなくとも、表面き裂の成長
を自動計測することができる疲労き裂進展のモニタ方
法。 【解決手段】 被検体の表面き裂長さの成長が予想され
る方向６に対して斜め方向の位置に表面波探触子１Ａを
設置し、この表面波探触子１Ａを介して前記被検体に超
音波ビームの送受信を行い、前記表面き裂長さの先端５
からの超音波エコーのビーム路程３を計測することによ
り表面き裂長さの進展をモニタする疲労き裂進展のモニ
タ方法。
を自動計測することができる疲労き裂進展のモニタ方
法。 【解決手段】 被検体の表面き裂長さの成長が予想され
る方向６に対して斜め方向の位置に表面波探触子１Ａを
設置し、この表面波探触子１Ａを介して前記被検体に超
音波ビームの送受信を行い、前記表面き裂長さの先端５
からの超音波エコーのビーム路程３を計測することによ
り表面き裂長さの進展をモニタする疲労き裂進展のモニ
タ方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは超音波探傷
法による非破壊検査に関し、特に鋼構造物の疲労試験に
おける疲労き裂の発生、および発生後のき裂成長のモニ
タ方法に関する。
法による非破壊検査に関し、特に鋼構造物の疲労試験に
おける疲労き裂の発生、および発生後のき裂成長のモニ
タ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材を用いた被検体の疲労試験中におけ
る表面き裂の発生、および成長過程をモニタする非破壊
検査手法の一つとして、超音波探傷法がある。鋼材の表
面き裂の測定は、き裂の表面長さおよびき裂深さの測定
が必要であり、超音波探傷法によるこれらの測定は以下
のような方法で行われている。まず、超音波探傷法によ
る鋼材表面のき裂長さの測定は、表面波を用いて行われ
る。図８は、従来の超音波表面波法を用いた表面き裂長
さ測定方法の説明図であり、図の１Ａは表面波探触子、
２Ａは表面波探触子１Ａの超音波ビーム、４Ａは表面き
裂である。表面波法による測定方法では、図８に示すよ
うに、表面き裂４Ａに対して直角に超音波ビーム２Ａが
入射するように表面波探触子１Ａを設置する。この方法
では、表面き裂４Ａに対して直角に超音波ビーム２Ａが
入射するために、き裂長さの成長があってもビーム路程
に変化はない。そのため、表面波探触子１Ａを表面き裂
４Ａに対して平行に走査し、き裂の両端部からの表面波
のエコーが現れる表面波探触子１Ａの移動範囲Ｌをもっ
て、き裂長さとする。
る表面き裂の発生、および成長過程をモニタする非破壊
検査手法の一つとして、超音波探傷法がある。鋼材の表
面き裂の測定は、き裂の表面長さおよびき裂深さの測定
が必要であり、超音波探傷法によるこれらの測定は以下
のような方法で行われている。まず、超音波探傷法によ
る鋼材表面のき裂長さの測定は、表面波を用いて行われ
る。図８は、従来の超音波表面波法を用いた表面き裂長
さ測定方法の説明図であり、図の１Ａは表面波探触子、
２Ａは表面波探触子１Ａの超音波ビーム、４Ａは表面き
裂である。表面波法による測定方法では、図８に示すよ
うに、表面き裂４Ａに対して直角に超音波ビーム２Ａが
入射するように表面波探触子１Ａを設置する。この方法
では、表面き裂４Ａに対して直角に超音波ビーム２Ａが
入射するために、き裂長さの成長があってもビーム路程
に変化はない。そのため、表面波探触子１Ａを表面き裂
４Ａに対して平行に走査し、き裂の両端部からの表面波
のエコーが現れる表面波探触子１Ａの移動範囲Ｌをもっ
て、き裂長さとする。
【０００３】図９は、従来の超音波斜角探傷法によるき
裂深さ測定方法の説明図であり、図の１Ｂは斜角探触
子、２Ｂは斜角探触子１Ｂの超音波ビーム、４はき裂で
あり、表面き裂４Ａを深さ方向で示したものである。こ
の斜角波を用いたき裂深さの測定方法は一般に端部エコ
ー法と呼ばれている方法で、き裂４に対して、斜角探触
子１Ｂから斜めに超音波ビーム２Ｂを入射させると、き
裂深さの先端からのエコーが得られる。この斜角探触子
１Ｂをき裂４に対して垂直に走査し、このき裂深さの先
端からのエコーが極大となるときのビーム路程Ｗと使用
した探触子の屈折角αからき裂深さを求める方法であ
る。
裂深さ測定方法の説明図であり、図の１Ｂは斜角探触
子、２Ｂは斜角探触子１Ｂの超音波ビーム、４はき裂で
あり、表面き裂４Ａを深さ方向で示したものである。こ
の斜角波を用いたき裂深さの測定方法は一般に端部エコ
ー法と呼ばれている方法で、き裂４に対して、斜角探触
子１Ｂから斜めに超音波ビーム２Ｂを入射させると、き
裂深さの先端からのエコーが得られる。この斜角探触子
１Ｂをき裂４に対して垂直に走査し、このき裂深さの先
端からのエコーが極大となるときのビーム路程Ｗと使用
した探触子の屈折角αからき裂深さを求める方法であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方法によって、き裂の長さおよび深さの測定を実施
するためには、上記のように探触子の走査が不可欠であ
り、き裂成長過程を連続的に監視するためには、観測者
が定期的に計測作業を行うか、あるいは探触子を自動的
に走査させる装置が必要であった。このため、観測者が
定期的に計測作業を行う場合には、長期間の連続試験が
困難であり、例えば夜間や休日などに計測作業を行うこ
とを余儀無くされるため、多大な人件費が必要となると
いう問題がある。また、探触子を自動的に走査させる場
合、駆動装置が非常に高価で複雑なものになり、さらに
測定箇所が限定された試験では適用が困難になるなどの
問題があった。そこで、本発明は比較的簡単な装置で、
しかも安価に、き裂成長過程を連続で自動計測できる疲
労き裂進展のモニタ方法を得ることを目的とする。
従来方法によって、き裂の長さおよび深さの測定を実施
するためには、上記のように探触子の走査が不可欠であ
り、き裂成長過程を連続的に監視するためには、観測者
が定期的に計測作業を行うか、あるいは探触子を自動的
に走査させる装置が必要であった。このため、観測者が
定期的に計測作業を行う場合には、長期間の連続試験が
困難であり、例えば夜間や休日などに計測作業を行うこ
とを余儀無くされるため、多大な人件費が必要となると
いう問題がある。また、探触子を自動的に走査させる場
合、駆動装置が非常に高価で複雑なものになり、さらに
測定箇所が限定された試験では適用が困難になるなどの
問題があった。そこで、本発明は比較的簡単な装置で、
しかも安価に、き裂成長過程を連続で自動計測できる疲
労き裂進展のモニタ方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
疲労き裂進展のモニタ方法は、被検体の表面き裂長さの
成長が予想される方向に対して斜め方向の位置に表面波
探触子を設置し、この表面波探触子を介して前記被検体
に超音波ビームの送受信を行い、前記表面き裂長さの先
端からの超音波エコーのビーム路程を計測することによ
り表面き裂長さの進展をモニタするものである。
疲労き裂進展のモニタ方法は、被検体の表面き裂長さの
成長が予想される方向に対して斜め方向の位置に表面波
探触子を設置し、この表面波探触子を介して前記被検体
に超音波ビームの送受信を行い、前記表面き裂長さの先
端からの超音波エコーのビーム路程を計測することによ
り表面き裂長さの進展をモニタするものである。
【０００６】本発明の請求項２に係る疲労き裂進展のモ
ニタ方法は、被検体の表面き裂深さの成長が予想される
領域を斜角探触子から送受信される超音波ビームがカバ
ーする位置に前記斜角探触子を設置し、この斜角探触子
を介して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、前
記表面き裂深さの先端からの超音波エコーのビーム路程
を計測することにより表面き裂深さの進展をモニタする
ものである。
ニタ方法は、被検体の表面き裂深さの成長が予想される
領域を斜角探触子から送受信される超音波ビームがカバ
ーする位置に前記斜角探触子を設置し、この斜角探触子
を介して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、前
記表面き裂深さの先端からの超音波エコーのビーム路程
を計測することにより表面き裂深さの進展をモニタする
ものである。
【０００７】本発明の請求項３に係る疲労き裂進展のモ
ニタ方法は、被検体の表面き裂深さの成長が予想される
領域を斜角探触子から送受信される超音波ビームがカバ
ーする位置に前記斜角探触子を設置し、この斜角探触子
を介して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、前
記表面き裂深さの先端からの超音波エコーのビーム路程
を計測することにより表面き裂の中央でのき裂深さを求
め、また被検体の表面き裂長さの成長が予想される方向
に対して斜め方向の位置に表面波探触子を設置し、この
表面波探触子を介して前記被検体に超音波ビームの送受
信を行い、前記表面き裂長さの先端からの超音波エコー
のビーム路程を計測することにより表面き裂長さを求
め、前記求めた表面き裂中央でのき裂深さと表面き裂長
さとから表面き裂の３次元形状を推定するものである。
ニタ方法は、被検体の表面き裂深さの成長が予想される
領域を斜角探触子から送受信される超音波ビームがカバ
ーする位置に前記斜角探触子を設置し、この斜角探触子
を介して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、前
記表面き裂深さの先端からの超音波エコーのビーム路程
を計測することにより表面き裂の中央でのき裂深さを求
め、また被検体の表面き裂長さの成長が予想される方向
に対して斜め方向の位置に表面波探触子を設置し、この
表面波探触子を介して前記被検体に超音波ビームの送受
信を行い、前記表面き裂長さの先端からの超音波エコー
のビーム路程を計測することにより表面き裂長さを求
め、前記求めた表面き裂中央でのき裂深さと表面き裂長
さとから表面き裂の３次元形状を推定するものである。
【０００８】以上のように本発明に係る疲労き裂進展の
モニタ方法においては、表面き裂の長さ方向の成長、深
さ方向の成長並びに３次元形状の成長をモニタするの
に、従来のように探触子を走査する必要がなく、探触子
を所定位置に固定したままで、表面き裂の成長を自動計
測することができる。従ってき裂発生の検出及び成長の
連続監視が、簡単で安価な装置により、無人で行えるよ
うになる。
モニタ方法においては、表面き裂の長さ方向の成長、深
さ方向の成長並びに３次元形状の成長をモニタするの
に、従来のように探触子を走査する必要がなく、探触子
を所定位置に固定したままで、表面き裂の成長を自動計
測することができる。従ってき裂発生の検出及び成長の
連続監視が、簡単で安価な装置により、無人で行えるよ
うになる。
【０００９】
実施形態１．図１は本発明の実施形態１に係る超音波に
よる表面き裂長さ測定方法の説明図であり、図２は表面
波による超音波ビームの直進性を説明する図である。図
１、２において、１Ａは表面波探触子、２Ａは表面波探
触子１Ａの超音波ビームである。３は表面き裂長さの先
端からの超音波エコーのビーム路程で、これが最短路程
のビームとなる。４Ａは表面き裂、５はき裂先端、６は
表面き裂長さの成長が予想される方向で、ここでは表面
き裂５の一端（図の上部）のみのき裂進展方向を示し
た。
よる表面き裂長さ測定方法の説明図であり、図２は表面
波による超音波ビームの直進性を説明する図である。図
１、２において、１Ａは表面波探触子、２Ａは表面波探
触子１Ａの超音波ビームである。３は表面き裂長さの先
端からの超音波エコーのビーム路程で、これが最短路程
のビームとなる。４Ａは表面き裂、５はき裂先端、６は
表面き裂長さの成長が予想される方向で、ここでは表面
き裂５の一端（図の上部）のみのき裂進展方向を示し
た。
【００１０】超音波の表面波の場合には、超音波ビーム
２Ａは図２に示すように、表面波探触子１Ａに平行に進
行する。図１の測定方法は、この超音波ビーム２Ａが直
進する性質を利用したものであり、被検体の表面き裂５
のある面に、図１に示すように表面き裂進展方向６に対
して斜めのある角度θ（ここでθは９０°より小さい角
度である）を持たせて表面波探触子１Ａを設置して、こ
の表面波探触子１Ａから超音波ビーム２Ａ（一般にパル
ス波又はバースト波によるビーム）を送信する。
２Ａは図２に示すように、表面波探触子１Ａに平行に進
行する。図１の測定方法は、この超音波ビーム２Ａが直
進する性質を利用したものであり、被検体の表面き裂５
のある面に、図１に示すように表面き裂進展方向６に対
して斜めのある角度θ（ここでθは９０°より小さい角
度である）を持たせて表面波探触子１Ａを設置して、こ
の表面波探触子１Ａから超音波ビーム２Ａ（一般にパル
ス波又はバースト波によるビーム）を送信する。
【００１１】この送信された超音波ビーム２Ａ内に表面
き裂４Ａが存在すると、送信波ビーム２Ａはこの表面き
裂４Ａから反射され、同一の表面波探触子１Ａによって
受信されるが、この超音波ビーム２Ａの送受信路程を考
えると、き裂進展方向６に対して９０°より小さな角度
θを持たせて表面波探触子１Ａを設置しておくことによ
り、図１の配置例では、超音波ビーム２Ａのほぼ中心の
ビームで、き裂先端５から反射される最短路程のビーム
３が時間的に一番先に受信される。そして超音波ビーム
２Ａの外周部のビームは送受信路程が長くなった分だけ
時間的に遅れて受信される。上記の超音波の送受信にお
いて、超音波パルスを送信してから、一番先に反射波が
受信されるまでの送受信間隔時間ｔ0 を計測しておく
と、この計測時間ｔ0から換算されるビーム路程と、前
記き裂進展方向６と超音波ビーム２Ａとの間の角度θと
からき裂先端５の位置を算出することができる。これを
初回測定時のき裂先端５の位置とする。
き裂４Ａが存在すると、送信波ビーム２Ａはこの表面き
裂４Ａから反射され、同一の表面波探触子１Ａによって
受信されるが、この超音波ビーム２Ａの送受信路程を考
えると、き裂進展方向６に対して９０°より小さな角度
θを持たせて表面波探触子１Ａを設置しておくことによ
り、図１の配置例では、超音波ビーム２Ａのほぼ中心の
ビームで、き裂先端５から反射される最短路程のビーム
３が時間的に一番先に受信される。そして超音波ビーム
２Ａの外周部のビームは送受信路程が長くなった分だけ
時間的に遅れて受信される。上記の超音波の送受信にお
いて、超音波パルスを送信してから、一番先に反射波が
受信されるまでの送受信間隔時間ｔ0 を計測しておく
と、この計測時間ｔ0から換算されるビーム路程と、前
記き裂進展方向６と超音波ビーム２Ａとの間の角度θと
からき裂先端５の位置を算出することができる。これを
初回測定時のき裂先端５の位置とする。
【００１２】次に表面き裂４Ａが成長してゆき、き裂先
端５が図１のき裂進展方向６に移動してゆくと、き裂先
端５からの超音波エコーのビーム路程が初回よりも徐々
に短くなってゆき、き裂の成長に従い、前記送受信間隔
時間は、ｔ0 ＞ｔ1 ＞ｔ2 と次第に短時間になってゆ
く。従って上記の時間計測を所定の時間間隔で定期的に
行い、この計測時間からビーム路程を換算して求め、そ
れぞれのビーム路程に対する表面き裂長さを算出するよ
うにすれば、表面き裂長さの成長をモニタすることがで
きる。このようにして、表面探触子１Ａを走査させるこ
となく、表面き裂長さの成長をモニタすることができ
る。
端５が図１のき裂進展方向６に移動してゆくと、き裂先
端５からの超音波エコーのビーム路程が初回よりも徐々
に短くなってゆき、き裂の成長に従い、前記送受信間隔
時間は、ｔ0 ＞ｔ1 ＞ｔ2 と次第に短時間になってゆ
く。従って上記の時間計測を所定の時間間隔で定期的に
行い、この計測時間からビーム路程を換算して求め、そ
れぞれのビーム路程に対する表面き裂長さを算出するよ
うにすれば、表面き裂長さの成長をモニタすることがで
きる。このようにして、表面探触子１Ａを走査させるこ
となく、表面き裂長さの成長をモニタすることができ
る。
【００１３】実際の計測装置においては、例えば表面探
触子１Ａをホルダ内に設置し、クランプ等で被検体の表
面にき裂成長予想方向に対して斜めで９０°よりも小さ
いある角度θをもって保持する。そして所定の時間間隔
で定期的に超音波の送受信による測定を行い、その送受
信間隔時間からビーム路程を求めると、き裂成長に伴っ
てき裂先端５からのビーム路程が変化するので、容易に
き裂長さの変化が計算できる。なお図１は、表面き裂４
Ａの一端のみを１個の表面波探触子１Ａを用いてモニタ
する例を示したものであり、表面き裂４Ａの両端をそれ
ぞれ別個の表面探触子１Ａを用いてモニタする例や、き
裂長さが１つの探触子の幅を越える場合に、複数個の表
面波探触子を並べて超音波ビーム２Ａの幅を大きくして
モニタする例は、図６及び図７において後述する。
触子１Ａをホルダ内に設置し、クランプ等で被検体の表
面にき裂成長予想方向に対して斜めで９０°よりも小さ
いある角度θをもって保持する。そして所定の時間間隔
で定期的に超音波の送受信による測定を行い、その送受
信間隔時間からビーム路程を求めると、き裂成長に伴っ
てき裂先端５からのビーム路程が変化するので、容易に
き裂長さの変化が計算できる。なお図１は、表面き裂４
Ａの一端のみを１個の表面波探触子１Ａを用いてモニタ
する例を示したものであり、表面き裂４Ａの両端をそれ
ぞれ別個の表面探触子１Ａを用いてモニタする例や、き
裂長さが１つの探触子の幅を越える場合に、複数個の表
面波探触子を並べて超音波ビーム２Ａの幅を大きくして
モニタする例は、図６及び図７において後述する。
【００１４】実施形態２．図３は本発明の実施形態２に
係る超音波による表面き裂深さ測定方法の説明図であ
り、図４は斜角波による超音波ビームの拡がりを説明す
る図である。図３、４において、１Ｂは斜角探触子、２
Ｂは斜角探触子１Ｂの超音波ビーム、４はき裂であり、
表面き裂４Ａを深さ方向で示したものである。３，５及
び６は図１と同一のものであり、７は板状の被検体であ
り、例えば板状の鋼材である。斜角探触子１Ｂから被検
体７に入射した超音波ビーム２Ｂは、図４に示すように
進行するにつれて拡がる性質を持つ。図３の測定方法
は、この性質を利用するものである。
係る超音波による表面き裂深さ測定方法の説明図であ
り、図４は斜角波による超音波ビームの拡がりを説明す
る図である。図３、４において、１Ｂは斜角探触子、２
Ｂは斜角探触子１Ｂの超音波ビーム、４はき裂であり、
表面き裂４Ａを深さ方向で示したものである。３，５及
び６は図１と同一のものであり、７は板状の被検体であ
り、例えば板状の鋼材である。斜角探触子１Ｂから被検
体７に入射した超音波ビーム２Ｂは、図４に示すように
進行するにつれて拡がる性質を持つ。図３の測定方法
は、この性質を利用するものである。
【００１５】図３においては、板状の被検体７の一方の
面（図では下の面）に表面き裂４が発生した場合、この
表面き裂４とは逆の面（図では上の面）に設けられた斜
角探触子１Ｂから入射した超音波ビーム２Ｂが、表面き
裂の深さ方向への成長予想範囲をカバーできるような位
置に斜角探触子１Ｂを設置する。そして図１の実施形態
１の場合と同様に、斜角探触子１Ｂを介して板状被検体
７に超音波ビームの送受信を行い、き裂先端５から反射
される最短路程のビーム３による送受信間隔の時間と、
この時間から換算されるビーム路程を計測しておく。次
に表面き裂の深さ方向への成長にともない、き裂先端５
からの超音波エコーのビーム路程が徐々に短くなってゆ
く。従って上記の計測を所定の時間間隔で定期的に行
い、この定期的に計測されるビーム路程から、それぞれ
のビーム路程に対するき裂深さを算出するようにすれ
ば、表面き裂深さの成長をモニタすることができる。従
って斜角探触子１Ｂを走査させずに表面き裂深さのモニ
タが可能となる。
面（図では下の面）に表面き裂４が発生した場合、この
表面き裂４とは逆の面（図では上の面）に設けられた斜
角探触子１Ｂから入射した超音波ビーム２Ｂが、表面き
裂の深さ方向への成長予想範囲をカバーできるような位
置に斜角探触子１Ｂを設置する。そして図１の実施形態
１の場合と同様に、斜角探触子１Ｂを介して板状被検体
７に超音波ビームの送受信を行い、き裂先端５から反射
される最短路程のビーム３による送受信間隔の時間と、
この時間から換算されるビーム路程を計測しておく。次
に表面き裂の深さ方向への成長にともない、き裂先端５
からの超音波エコーのビーム路程が徐々に短くなってゆ
く。従って上記の計測を所定の時間間隔で定期的に行
い、この定期的に計測されるビーム路程から、それぞれ
のビーム路程に対するき裂深さを算出するようにすれ
ば、表面き裂深さの成長をモニタすることができる。従
って斜角探触子１Ｂを走査させずに表面き裂深さのモニ
タが可能となる。
【００１６】また被検体７が板状の場合には、斜角探触
子１Ｂを表面き裂４と同じ面に設置しても、同様にき裂
深さを計測することができる。図５は表面き裂と同じ面
に斜角探触子を設置した場合のき裂深さ測定方法の説明
図である。図５においては、斜角探触子１Ｂから板状被
検体７に入射した超音波ビーム２Ｂは、一旦反対側の底
面で反射されてき裂４に到達し、き裂４からの反射エコ
ーは再び同一経路をたどって斜角探触子１Ｂに受信され
る。従って図５に示すような鏡像の関係から、底面での
反射波がき裂成長予測範囲をカバーできるような位置に
斜角探触子１Ｂを設置すればよい。図５の場合も、き裂
先端５からの超音波反射エコーのビーム路程が最短路程
となるのは、図３の場合と同一である。
子１Ｂを表面き裂４と同じ面に設置しても、同様にき裂
深さを計測することができる。図５は表面き裂と同じ面
に斜角探触子を設置した場合のき裂深さ測定方法の説明
図である。図５においては、斜角探触子１Ｂから板状被
検体７に入射した超音波ビーム２Ｂは、一旦反対側の底
面で反射されてき裂４に到達し、き裂４からの反射エコ
ーは再び同一経路をたどって斜角探触子１Ｂに受信され
る。従って図５に示すような鏡像の関係から、底面での
反射波がき裂成長予測範囲をカバーできるような位置に
斜角探触子１Ｂを設置すればよい。図５の場合も、き裂
先端５からの超音波反射エコーのビーム路程が最短路程
となるのは、図３の場合と同一である。
【００１７】実施形態３．図６は本発明の実施形態３に
係る表面き裂の３次元形状測定方法の説明図である。鋼
製の試験体などを用いる疲労試験の結果等から、鋼製材
料に発生する表面き裂の形状はほぼ半楕円状であること
がわかっている。このことから、き裂の表面長さと中央
部でのき裂深さがわかれば、き裂のおおよその３次元形
状がわかる。従って前記実施形態１と実施形態２の２方
法を組み合わせることにより、表面き裂の中央でのき裂
深さと表面長さを同時に計測し、この計測結果から表面
き裂の３次元形状を特定することができる。図６におい
ては、例えばホルダによって、中央に斜角探触子１Ｂを
設置し、その両側にそれぞれ表面探触子１Ａを設置す
る。そして両側の表面探触子１Ａを用いて表面き裂長さ
の成長を計測し、中央の斜角探触子１Ｂを用いて表面き
裂中央でのき裂深さの成長を計測することにより、表面
き裂の３次元形状の成長をモニタすることができる。
係る表面き裂の３次元形状測定方法の説明図である。鋼
製の試験体などを用いる疲労試験の結果等から、鋼製材
料に発生する表面き裂の形状はほぼ半楕円状であること
がわかっている。このことから、き裂の表面長さと中央
部でのき裂深さがわかれば、き裂のおおよその３次元形
状がわかる。従って前記実施形態１と実施形態２の２方
法を組み合わせることにより、表面き裂の中央でのき裂
深さと表面長さを同時に計測し、この計測結果から表面
き裂の３次元形状を特定することができる。図６におい
ては、例えばホルダによって、中央に斜角探触子１Ｂを
設置し、その両側にそれぞれ表面探触子１Ａを設置す
る。そして両側の表面探触子１Ａを用いて表面き裂長さ
の成長を計測し、中央の斜角探触子１Ｂを用いて表面き
裂中央でのき裂深さの成長を計測することにより、表面
き裂の３次元形状の成長をモニタすることができる。
【００１８】図７は表面き裂長さが大きい場合の図６の
３次元形状測定方法の説明図である。図７においては、
ホルダ等によって、中央に斜角探触子１Ｂを設置し、そ
の両側に表面き裂の長さに応じて必要数の表面波探触子
１Ａを設置する。この例では、左側に４個（図の＃１Ｌ
〜＃４Ｌで示される）と右側に４個（図の＃１Ｒ〜＃４
Ｒで示される）の表面波探触子１Ａを設け、左右４個の
表面波探触子によりそれぞれ別個に合成された２つの超
音波ビーム２Ａを用いて表面き裂の長さの成長を計測す
ることができる。このように図６や図７の方法を用いる
ことにより、いかなる大きさの表面き裂の成長にも対応
してモニタすることができる。
３次元形状測定方法の説明図である。図７においては、
ホルダ等によって、中央に斜角探触子１Ｂを設置し、そ
の両側に表面き裂の長さに応じて必要数の表面波探触子
１Ａを設置する。この例では、左側に４個（図の＃１Ｌ
〜＃４Ｌで示される）と右側に４個（図の＃１Ｒ〜＃４
Ｒで示される）の表面波探触子１Ａを設け、左右４個の
表面波探触子によりそれぞれ別個に合成された２つの超
音波ビーム２Ａを用いて表面き裂の長さの成長を計測す
ることができる。このように図６や図７の方法を用いる
ことにより、いかなる大きさの表面き裂の成長にも対応
してモニタすることができる。
【００１９】なお、前記実施形態１〜３の各方法は、い
ずれも、探触子の保持機構が単純なため、従来方法の探
触子の走査を行う場合に比べて非常に安価に計測が行え
る。また、これらの方法によれば、表面き裂が発生して
時点で、き裂先端からの超音波エコーが現れることか
ら、き裂の発生についても当然モニタできる。従って、
本発明のき裂進展モニタ方法は、き裂の発生が予想され
る鋼製構造物の自動監視装置としても有用である。
ずれも、探触子の保持機構が単純なため、従来方法の探
触子の走査を行う場合に比べて非常に安価に計測が行え
る。また、これらの方法によれば、表面き裂が発生して
時点で、き裂先端からの超音波エコーが現れることか
ら、き裂の発生についても当然モニタできる。従って、
本発明のき裂進展モニタ方法は、き裂の発生が予想され
る鋼製構造物の自動監視装置としても有用である。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検体の
表面き裂長さの成長が予想される方向に対して斜め方向
の位置に表面波探触子を設置し、この表面波探触子を介
して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、前記表
面き裂長さの先端からの超音波エコーのビーム路程を計
測することにより表面き裂長さの進展をモニタするよう
にしたので、従来のように探触子を走査させなくとも表
面き裂長さの成長を自動計測することができる。従って
表面き裂発生の検出及びその長さの成長の連続監視が、
簡単で安価な装置により、無人で行えるようになった。
表面き裂長さの成長が予想される方向に対して斜め方向
の位置に表面波探触子を設置し、この表面波探触子を介
して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、前記表
面き裂長さの先端からの超音波エコーのビーム路程を計
測することにより表面き裂長さの進展をモニタするよう
にしたので、従来のように探触子を走査させなくとも表
面き裂長さの成長を自動計測することができる。従って
表面き裂発生の検出及びその長さの成長の連続監視が、
簡単で安価な装置により、無人で行えるようになった。
【００２１】また本発明によれば、被検体の表面き裂深
さの成長が予想される領域を斜角探触子から送受信され
る超音波ビームがカバーする位置に前記斜角探触子を設
置し、この斜角探触子を介して前記被検体に超音波ビー
ムの送受信を行い、前記表面き裂深さの先端からの超音
波エコーのビーム路程を計測することにより表面き裂深
さの進展をモニタするようにしたので、従来のように探
触子を走査させなくとも表面き裂深さの成長を自動計測
することができる。従って表面き裂発生の検出及びその
深さの成長の連続監視が、簡単で安価な装置により、無
人で行えるようになった。
さの成長が予想される領域を斜角探触子から送受信され
る超音波ビームがカバーする位置に前記斜角探触子を設
置し、この斜角探触子を介して前記被検体に超音波ビー
ムの送受信を行い、前記表面き裂深さの先端からの超音
波エコーのビーム路程を計測することにより表面き裂深
さの進展をモニタするようにしたので、従来のように探
触子を走査させなくとも表面き裂深さの成長を自動計測
することができる。従って表面き裂発生の検出及びその
深さの成長の連続監視が、簡単で安価な装置により、無
人で行えるようになった。
【００２２】また本発明によれば、被検体の表面き裂深
さの成長が予想される領域を斜角探触子から送受信され
る超音波ビームがカバーする位置に前記斜角探触子を設
置し、この斜角探触子を介して前記被検体に超音波ビー
ムの送受信を行い、前記表面き裂深さの先端からの超音
波エコーのビーム路程を計測することにより表面き裂中
央でのき裂深さを求め、また被検体の表面き裂長さの成
長が予想される方向に対して斜め方向の位置に表面波探
触子を設置し、この表面波探触子を介して前記被検体に
超音波ビームの送受信を行い、前記表面き裂長さの先端
からの超音波エコーのビーム路程を計測することにより
表面き裂長さを求め、前記求めた表面き裂中央でのき裂
深さと表面き裂長さとから表面き裂の３次元形状を推定
するようにしたので、斜角探触子と表面波探触子との２
種類の探触子をそれぞれ所定位置に設置することによ
り、従来のように探触子を走査させなくとも表面き裂の
３次元形状の成長を自動計測することができる。従って
表面き裂発生の検出及びその３次元形状の成長の連続監
視が、簡単で安価な装置により、無人で行えるようにな
った。
さの成長が予想される領域を斜角探触子から送受信され
る超音波ビームがカバーする位置に前記斜角探触子を設
置し、この斜角探触子を介して前記被検体に超音波ビー
ムの送受信を行い、前記表面き裂深さの先端からの超音
波エコーのビーム路程を計測することにより表面き裂中
央でのき裂深さを求め、また被検体の表面き裂長さの成
長が予想される方向に対して斜め方向の位置に表面波探
触子を設置し、この表面波探触子を介して前記被検体に
超音波ビームの送受信を行い、前記表面き裂長さの先端
からの超音波エコーのビーム路程を計測することにより
表面き裂長さを求め、前記求めた表面き裂中央でのき裂
深さと表面き裂長さとから表面き裂の３次元形状を推定
するようにしたので、斜角探触子と表面波探触子との２
種類の探触子をそれぞれ所定位置に設置することによ
り、従来のように探触子を走査させなくとも表面き裂の
３次元形状の成長を自動計測することができる。従って
表面き裂発生の検出及びその３次元形状の成長の連続監
視が、簡単で安価な装置により、無人で行えるようにな
った。
【図１】本発明の実施形態１に係る超音波による表面き
裂長さ測定方法の説明図である。
裂長さ測定方法の説明図である。
【図２】表面波による超音波ビームの直線性を説明する
図である。
図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る超音波による表面き
裂深さ測定方法の説明図であるる。
裂深さ測定方法の説明図であるる。
【図４】斜角波による超音波ビームの拡がりを説明する
図である。
図である。
【図５】表面き裂と同じ面に斜角探触子を設置した場合
のき裂深さ測定方法の説明図である。
のき裂深さ測定方法の説明図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る表面き裂の３次元形
状測定方法の説明図である。
状測定方法の説明図である。
【図７】表面き裂長さが大きい場合の図６の３次元形状
測定方法の説明図である。
測定方法の説明図である。
【図８】従来の超音波表面波法を用いた表面き裂長さ測
定方法の説明図である。
定方法の説明図である。
【図９】従来の超音波斜角探傷法によるき裂深さ測定方
法の説明図である。
法の説明図である。
１Ａ 表面波探触子 １Ｂ 斜角探触子 ２Ａ，２Ｂ 超音波ビーム ３ 最短路程のビーム ４Ａ 表面き裂 ４ き裂 ５ き裂先端 ６ き裂進展方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 邦照 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 片岡 福彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 被検体の表面き裂長さの成長が予想され
る方向に対して斜め方向の位置に表面波探触子を設置
し、この表面波探触子を介して前記被検体に超音波ビー
ムの送受信を行い、前記表面き裂長さの先端からの超音
波エコーのビーム路程を計測することにより表面き裂長
さの進展をモニタすることを特徴とする疲労き裂進展の
モニタ方法。 - 【請求項２】 被検体の表面き裂深さの成長が予想され
る領域を斜角探触子から送受信される超音波ビームがカ
バーする位置に前記斜角探触子を設置し、この斜角探触
子を介して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、
前記表面き裂深さの先端からの超音波エコーのビーム路
程を計測することにより表面き裂深さの進展をモニタす
ることを特徴とする疲労き裂進展のモニタ方法。 - 【請求項３】 被検体の表面き裂深さの成長が予想され
る領域を斜角探触子から送受信される超音波ビームがカ
バーする位置に前記斜角探触子を設置し、この斜角探触
子を介して前記被検体に超音波ビームの送受信を行い、
前記表面き裂深さの先端からの超音波エコーのビーム路
程を計測することにより表面き裂の中央でのき裂深さを
求め、また被検体の表面き裂長さの成長が予想される方
向に対して斜め方向の位置に表面波探触子を設置し、こ
の表面波探触子を介して前記被検体に超音波ビームの送
受信を行い、前記表面き裂長さの先端からの超音波エコ
ーのビーム路程を計測することにより表面き裂長さを求
め、前記求めた表面き裂中央でのき裂深さと表面き裂長
さとから表面き裂の３次元形状を推定することを特徴と
する疲労き裂進展のモニタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273851A JPH09113247A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 疲労き裂進展のモニタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273851A JPH09113247A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 疲労き裂進展のモニタ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113247A true JPH09113247A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17533442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7273851A Pending JPH09113247A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 疲労き裂進展のモニタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09113247A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011185921A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-09-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | 損傷長測定システム及び損傷長測定方法 |
| CN112666013A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-04-16 | 四川大学 | 基于热耗散的高效率原位超声疲劳实验系统及其实现方法 |
-
1995
- 1995-10-23 JP JP7273851A patent/JPH09113247A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011185921A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-09-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | 損傷長測定システム及び損傷長測定方法 |
| CN112666013A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-04-16 | 四川大学 | 基于热耗散的高效率原位超声疲劳实验系统及其实现方法 |
| CN112666013B (zh) * | 2020-11-03 | 2022-01-07 | 四川大学 | 基于热耗散的高效率原位超声疲劳实验系统及其实现方法 |
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