JPH11239923A - 構成部分内に切欠終端を形成するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 切欠の先端を切欠の主たる延び方向に関
連して少なくともほぼ１８０°だけ方向転換せしめ、そ
の際、この方向転換を切欠・破壊力学的な観点に基づい
て大きな寸法に形成した湾曲部により行って、最大曲率
半径を壁の最大応力発生箇所に位置せしめ、切欠の先端
を、少なくとも著しく負荷軽減される領域内へもたらし
てその箇所に位置決めし、かつ湾曲部の弧の内部の壁部
分を、十分な寸法を有する材料ブリッジを介して壁の残
余部分に結合させたままにする。 【効果】 存在する亀裂のそれ以上の増大が阻止され、
もしくは意図的に設けたスリットの終端の亀裂開始箇所
が排除され、その結果、構成部分が問題なく引き続き負
荷されることができることにある。構成部分内に大きな
孔が形成されず、その結果、例えば熱的流体機械内での
漏れ損失が最小にまで減少させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は構造部分内に切欠終
端を形成するための方法に関する。その場合、切欠（re
cess）の終端は構成部材が負荷を受けても切欠がそれ以
上大きくならないように形成される。

【０００２】

【従来の技術】機械構造物及び装置構造物では、負荷が
著しく高いことにより発生した亀裂がそれ以上増大する
のを阻止する問題、もしくは構造部分の壁内に所期の目
的で加工した負荷軽減スリットの端部における切欠効果
にもとづく亀裂増大を排除する問題がしばしば生じる。
この問題を解決するための従来技術の公知方法は、亀裂
もしくはスリットの先端に十分大きな孔径を有する孔を
穿つことで切欠に孔をあけることにある。

【０００３】以下に切欠という概念は、自然に増大した
亀裂、又は予め指定した方向でのみ亀裂のひろがりを許
容すると共に残余の壁厚内で増大する亀裂の開口がわず
かであることにもとづき最小の漏れ横断面しか生じない
目標破断箇所としての、強度を弱めかつ亀裂を誘発する
切欠、又は所期の目的で構成部分に形成したスリットを
表す。

【０００４】切欠先端に孔をあけてしまうと、不都合に
も、例えば流体機械構造物では不所望である著しい漏れ
横断面が生じる。それゆえ、この理由及び強度の理由
で、実際では上述の問題の永続的な解決をもたらすには
小さすぎる孔径がしばしば選択される。

【０００５】破壊機械技術的な認識にもとづき、亀裂先
端の適当な走出（run out)、要するに切欠終端の適当な
構成により、亀裂もしくは切欠のそれ以上の増大を阻害
しもしくは阻止することができ、その結果、構成部分が
引き続き使用されかつ負荷されることができることは公
知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の前
述の欠点を回避すべく、一面においては切欠内での亀裂
発生又はそれ以上の亀裂増大を確実に阻止すると共に、
他面においては著しい漏れが発生しないように構成部分
内に切欠終端を形成する方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明方法
によれば、請求項１に記載したように、切欠の先端を切
欠の主たる延び方向に関連して少なくともほぼ１８０°
だけ方向転換せしめ、その際、この方向転換を切欠・破
壊力学的な観点に基づいて大きな寸法に形成した湾曲部
により行って、最大曲率半径を壁の最大応力発生箇所に
位置せしめ、切欠の先端を、少なくとも著しく負荷軽減
される領域内へもたらしてその箇所に位置決めし、かつ
湾曲部の弧の内部の壁部分を、十分な寸法を有する材料
ブリッジを介して壁の残余部分に結合させたままにする
ことにより解決される。

【０００８】

【発明の効果】本発明の利点は、存在する亀裂のそれ以
上の増大が阻止され、もしくは意図的に設けたスリット
の終端の亀裂開始箇所が排除され、その結果、構成部分
が問題なく引き続き負荷されることができることにあ
る。その上、本発明にもとづく方法によれば、構成部分
内に大きな孔が形成されず、その結果、例えば熱的流体
機械内での漏れ損失が最小にまで減少させられることが
できる。

【０００９】湾曲が半円ないし４分の３円、半楕円又は
スパイラル又はこれに類した曲線の形状に形成されると
特別有利である。これらの形状は、亀裂発生を阻止しも
しくは亀裂増大を停止させるのに極めて適している。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、実施例及び図１から図５ま
でにつき本発明を説明する。

【００１１】図１は所期の目的で壁１内に形成した切欠
２の断面を示す。この切欠２は例えば適当な製作法（例
えば電子侵食法）により壁１内に形成されている。この
切欠２は壁１の側縁３を起点として壁１の内部へ延びて
いて、一般に０．３ｍｍ以上の幅を有している。

【００１２】本発明によれば、負荷軽減スリット、要す
るにこの切欠２の終端は、切欠２の先端４が切欠２の主
たる延び方向に関連してほぼ１８０°だけ方向転換する
ように形成されており、その結果、負荷軽減スリット２
の終端は壁１内で曲率半径ｒを有する半円の形状で形成
されている。湾曲部６の曲率半径ｒの大きさは切欠・破
壊力学的な観点に基づいて求められており、かつ亀裂発
生又は亀裂増大がどこにも生じないように選択されてい
る。その場合、負荷軽減スリット２の先端４は、著しく
負荷軽減される領域内にもたらされ、かつその領域内に
位置されられ、要するに先端はこの領域内で終わってい
る。

【００１３】終端の形状はいずれの場合でも一面におい
ては応力の大きさに、かつ他面においては応力の方向に
依存している。さらに、供用されるスペース並びに最適
化（最小限の漏れでの亀裂開始に対する最大の安全性）
が極めて重要な役割を果たす。すべての運転条件下での
負荷の正確な大きさと方向のようなその他の重要な観点
が公知であり、又はこれを予め考慮することができる。

【００１４】図１は応力の大きさと方向がよく知られて
いる場合のための簡単な形状を示す。

【００１５】図２から図５までには、例えば特殊な場合
に有利であるような終端のその他の形状が示されてい
る。

【００１６】図２は図１と異なり、スリット２の先端４
の方向が、スリット２の主たる延び方向に関連して１８
０°より大きな角度で方向転換されていることを示す。
例えば、切欠２の終端は４分の３円の形状に形成される
ことができるが、その場合でも先端４は著しく又は完全
に負荷軽減される領域内へ延びて終わる。

【００１７】この場合並びに次の実施例では、端部円弧
の内部の壁部分が、なお十分な寸法を有する材料ブリッ
ジ５を介して壁の残余部分に結合されている。

【００１８】図３及び図４は切欠終端が半楕円ないし４
分の３楕円又はそれに類した曲線の形状で形成されてい
る変化実施例を示す。その場合、最大の曲率半径ｒはそ
れぞれ壁内の最大応力発生箇所に位置しており、その結
果、楕円はこれに応じて幅方向の延び及び高さ方向の延
びを種々異にして形成されている。図３から分かるよう
に、切欠２は必ずしも壁１の側縁３を起点としてこれに
垂直に延びる必要はない。

【００１９】図５に示す実施例の切欠では、切欠終端が
スパイラル状に形成されている。このような終端は、負
荷方向が任意に変化することを考慮しなければならない
場合には、亀裂増大に対して最大の抵抗を有する。この
実施例でも本発明のその他のすべての特徴が上述したよ
うに保有される。

【００２０】勿論、本発明は上述の実施例に制限されな
い。切欠２は例えば次ぎのような切欠、すなわち、強度
を弱めると共に亀裂を誘発し、局部的な壁厚に比して小
さな深さを有するように意図的に壁内に加工され、かつ
亀裂を予め指定した形状でのみ形成せしめると共に残余
壁厚内で増大する亀裂が最小の漏れ横断面しか有しない
という利点を有して拡大するような切欠であることもで
きる。

【００２１】さらに、切欠２は例えば、負荷が高すぎる
ため又は壁１内の材料欠陥のために不所望にも生じる亀
裂であることもできる。この亀裂のそれ以上の増大を阻
止し、これによって壁１もしくは構成部分をさらに長時
間にわたり応力に耐えることができるようにするため
に、終端は前述した形状で後から適当な製作法により形
成されることができる。これと代替的に、終端が表面的
には亀裂を誘発する切欠として加工されるか、又は適当
な応力条件の選択により亀裂の拡大方向を変化させ、こ
れにより亀裂先端を主たる拡大方向に対して少なくとも
ほぼ１８０°方向転換させ、その結果、半円又は４分の
３円、半楕円又はスパイラルの形状の湾曲部が亀裂終端
として形成されるように、所期の目的通り亀裂の増大に
影響を与えることができる。その場合、最大の曲率半径
ｒは、既に記載したように最大の応力が発生する箇所に
もたらされ、かつ亀裂先端はそれが著しく又は完全に負
荷軽減される領域内へ走入し、しかもその場合、端部円
弧の内部の壁部分が十分な寸法を有する材料ブリッジを
介して残余の壁部分に結合されたままとなるように壁内
に形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の切欠の断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の切欠の断面図である。

【図３】本発明の第３実施例の切欠の断面図である。

【図４】本発明の第４実施例の切欠の断面図である。

【図５】本発明の第５実施例の切欠の断面図である。

【符号の説明】

１ 壁、 ２ 切欠（スリット、切欠、亀裂）、 ３
壁の側縁、 ４ 切欠の先端、 ５ 材料ブリッジ、
６ 切欠終端の湾曲部、 ｒ 最大の曲率半径

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構成部分の壁（１）の側縁（３）から切
   欠（２）の先端（４）を壁（１）内へ延ばす形式の、構
   成部分内へ切欠終端を形成するための方法において、 切欠（２）の先端（４）を切欠（２）の主たる延び方向
   に関連して少なくともほぼ１８０°だけ方向転換せし
   め、その際、この方向転換を切欠・破壊力学的な観点に
   基づいて大きな寸法に形成した湾曲部（６）により行っ
   て、最大曲率半径（ｒ）を壁（１）の最大応力発生箇所
   に位置せしめ、切欠（２）の先端（４）を、少なくとも
   著しく負荷軽減される領域内へもたらしてその箇所に位
   置決めし、かつ湾曲部の弧の内部の壁部分を、十分な寸
   法を有する材料ブリッジ（５）を介して壁（１）の残余
   部分に結合させたままにすることを特徴とする構成部分
   内に切欠終端を形成するための方法。
2. 【請求項２】 切欠（２）の湾曲部（６）を半円ないし
   ４分の３円の形状に形成する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 切欠（２）の湾曲部（６）を半楕円ない
   し４分の３楕円又はそれに類する曲線の形状に形成する
   請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 切欠（２）の湾曲部（６）をスパイラル
   の形状に形成する請求項１記載の方法。