JPH10311761A

JPH10311761A - 貼付型疲労ゲージ

Info

Publication number: JPH10311761A
Application number: JP12042497A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ito; 久伊藤
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】一個の疲労ゲージで、構造物の疲労累積被害
度およびその進行状況を測定できる精度の高い貼付型疲
労ゲージを提供する。【解決手段】間隔を空けて配設した対向する二つの端
子部４ａ，４ａの間に、複数のゲージ部５₁〜５₂を間
隔を空けて並列に配設し、その両端部をそれぞれ前記端
子部に一体的に接続して形成した抵抗素子１を有する貼
付型疲労ゲージ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の疲労累積
被害度を測定するための貼付型疲労ゲージに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】構造物の疲労累積被害度を測定する方法
は、対象が金属である場合は、それらの材質によって、
磁気歪み効果、超音波減衰特性、超音波遷移温度、Ｘ線
回折角、バルクハウゼンノイズ、電気抵抗、弾性率やフ
ェライト組織の変化等に着目したものがあるが、いずれ
も、実験室でしか適用できない。装置が大掛かりであ
る。また、変化が微量である。などの実用上の問題点が
ある。

【０００３】このため、最近では、簡単に対象物に貼付
することにより電気的に、疲労累積被害度を測定する方
法が考えられている。主なものは次の通りである。 (1) 歪みゲージと同種のもので、疲労度に応じて抵抗
が変化することを利用して被害度を推定するもの。 (2) 微小亀裂を含む犠牲試験片タイプで、亀裂の進展
を測定することにより疲労累積被害度を推定するもの。 (3) 米国のボーイング社で開発されたもので、図４に
示すように、蛇行状に折り曲げ形成した抵抗箔２の歪み
受感部の中央にＵ字状切欠き３を設け、抵抗箔２の両端
部に端子４ａ，４ａを設けて構成した抵抗素子１の電気
抵抗Ｒを測り、疲労累積被害度を推定するもの。なお、
切欠き３は、疲労ゲージの疲労強度を調整するために設
けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(1)の
方法は、疲労ゲージに同一な疲労度を与えても、繰り返
し応力を規則的に負荷する場合と、ランダムに負荷する
場合とにおいて、同一の疲労累積被害度を示すようなゲ
ージ箔の適当な材料が現在のところ無い。また、(2)の
方法は、微小亀裂の進展を目視により測定せざる得ない
こと、また微小亀裂の場合、過大な応力が作用した場合
に亀裂の先端付近に塑性域が広がり、亀裂進展量と疲労
累積被害度が一定の関係にならないという問題がある。
また、(3)の方法は、直列した一枚の抵抗箔を抵抗素子
としているから、疲労累積被害度を１回だけしか測定す
ることができない。従って、切欠きの加工精度の影響を
大きく受け、最も出来の悪い切欠き箇所によって、疲労
ゲージの測定精度が決まってしまうという問題がある。

【０００５】本発明は、一個の疲労ゲージで、構造物の
疲労累積被害度およびその進行状況を測定できる精度の
高い貼付型疲労ゲージを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を、間
隔を空けて配設した対向する二つの端子部の間に、複数
のゲージ部を間隔を空けて並列に配設し、その両端部を
それぞれ前記端子部に一体的に接続して形成した抵抗素
子を有することを特徴とする貼付型疲労ゲージにより達
成する。

【０００７】「作用」疲労ゲージは、応力履歴を受けて
疲労被害を受ける。本発明の疲労ゲージにおいて、も
し、全てのゲージ部が均一ならば、ある疲労累積被害度
に達した時に同時に破断する。しかし、実際には１本づ
つ順次破断していく。その様子を縦軸にゲージ部の破断
率（破断したゲージ部の本数をゲージ部の全本数で割っ
た値）、横軸に応力履歴を受ける時間をとって示すと図
２のようになる。この破断率の変化は、抵抗素子を流れ
る電流変化により知ることができる。また、図３は横軸
に応力履歴を受ける時間、縦軸にゲージ部の破断率の頻
度をとって表した破断頻度分布グラフである。

【０００８】このようにゲージ部の破断時期がばらつく
原因は二つあり、一つはゲージ部の製作精度のばらつ
き、もう一つはミクロレベルでの材料の不均一である。
このうち、後者は実際上、不可避である。図３におい
て、分布の平均値（左右の面積が等しくなる位置）に対
応する横軸ｔ_mは、疲労ゲージの標準疲労強度と考える
ことができ、一方、分布の広がりは材料のばらつき程度
を示している。

【０００９】疲労ゲージの破断頻度分布グラフ（図３参
照）は、多数の疲労ゲージについて試験を行ことにより
決定することができる。また、前記試験により、疲労ゲ
ージの破断率グラフ（図２参照）も決定することができ
る。

【００１０】このように本発明の疲労ゲージについて、
破断頻度分布グラフと破断率グラフを作成しておけば、
破断頻度分布グラフから疲労ゲージの標準疲労強度ｔ_m
を求めることができ、ゲージ部の破断率ｎがわかれば、
破断率グラフから応力履歴を受けた時間ｔを求めること
ができる。そして、ｔ／ｔ_mは、ゲージ部の破断率がｎ
のときの疲労累積被害度を意味する。

【００１１】従って、本発明の疲労ゲージを構造物に貼
付け、抵抗素子に流れる電流の変化からゲージ部の破断
率ｎを求めれば、上述のようにそのときの疲労累積被害
度（ｔ／ｔ_m）を求めることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。

【００１３】図１は、本発明の貼付型疲労ゲージの抵抗
素子の平面図である。抵抗素子１は、ゲージ部、端子部
および端子から構成されている。６、６は一定の間隔を
空けて対向するように配設された端子部、５₁〜５
₅は、ゲージ部で、端子部６、６の間に、一定間隔を空
けて平行して配設され、その両端部を端子部６、６に直
交して接続し、端子部と一体的に形成されている。この
ゲージ部５₁〜５₅と端子部６は、疲労強度特性が既知
の金属箔、蒸着あるいはスパッタリングの手段によって
形成された箔等の材料で作られている。

【００１４】ゲージ部５₁〜５₅は、幅および厚さが同
一の材料で作られいる。そして、測定時に、端子部６が
破断することがないように、端子部６の幅寸法は各ゲー
ジ部５₁〜５₅の幅寸法より大きく作られている。

【００１５】端子部６の中央外側に突出部６ａが形成さ
れおり、この突出部６ａの先端部に端子４ａが形成され
ている。

【００１６】上述のように構成された抵抗素子１は、エ
ポキシ樹脂等の絶縁フィルムからなるゲージベースとラ
ミネートフィルムの間に固定され、端子４ａにゲージリ
ード（リード線）がスポット溶接または半田付けされ、
貼付型疲労ゲージとして使用される。

【００１７】抵抗素子１に繰り返し応力が作用し、ゲー
ジ部５₁〜５₅の内一つ、例えば、ゲージ部５₂が疲労
限度に達すると、最初にゲージ部５₂が破断し、次に、
ゲージ部５₃が疲労限度に達すると、ゲージ部５₃が破
断する。このように疲労限度に達したゲージ部から順次
破断し、それにともなって、端子４ａ〜４ａ間の電気抵
抗Ｒが段階的に変化してゆく。このＲの変化により抵抗
素子を流れる電流が変化する。そして、前述の「作用」
に記載したように、そのときの構造物に負荷した疲労累
積被害度が求められる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の貼付型疲労ゲージは、複数の並
列したゲージ部を有しており、抵抗素子を流れる電流の
変化からゲージ部の破断率の変化を求めることができ、
この破断率から構造物の疲労累積被害度を精度よく求め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の疲労ゲージの抵抗素子の平面図であ
る。

【図２】本発明の疲労ゲージの破断率グラフである。

【図３】本発明の疲労ゲージの破断頻度分布グラフであ
る。

【図４】従来の疲労ゲージの抵抗素子の平面図である。

【符号の説明】

１抵抗素子４ａ端子５₁〜５₅ ゲージ部６端子部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間隔を空けて配設した対向する二つの端
子部の間に、複数のゲージ部を間隔を空けて並列に配設
し、その両端部をそれぞれ前記端子部に一体的に接続し
て形成した抵抗素子を有することを特徴とする貼付型疲
労ゲージ。