JPS59187242A - セラミツクの破壊強度予知方法 - Google Patents
セラミツクの破壊強度予知方法Info
- Publication number
- JPS59187242A JPS59187242A JP6051783A JP6051783A JPS59187242A JP S59187242 A JPS59187242 A JP S59187242A JP 6051783 A JP6051783 A JP 6051783A JP 6051783 A JP6051783 A JP 6051783A JP S59187242 A JPS59187242 A JP S59187242A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- stress
- si3n4
- fracture strength
- fracture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 18
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 17
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 4
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/388—Ceramics
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミックの破壊強度予知方法に関し、特にシ
リコンナイトライド（Ｓ１３Ｎ４ ）セラミックの破壊
強度予知方法に関する。
リコンナイトライド（Ｓ１３Ｎ４ ）セラミックの破壊
強度予知方法に関する。
最近、エンジンのピストン頂部（クラウン部）等のよう
に強度が要求される箇所にＳｉ３Ｎ４セラミックを配設
することが提案されている。しかし、上記セラミックの
運用に際し又は、強度上の信頼性を確認し、実用性のあ
る材料であるか否かを判断する必要がある。
に強度が要求される箇所にＳｉ３Ｎ４セラミックを配設
することが提案されている。しかし、上記セラミックの
運用に際し又は、強度上の信頼性を確認し、実用性のあ
る材料であるか否かを判断する必要がある。
従来、かかるセラミックの強度の判断は、セラミックに
対して実負荷相当の荷重をかけ、このときセラミックが
破壊したか否かによって行なっていた。また、セラミッ
クの破壊強度は、実際にセラミックが破壊に至るまで荷
重をかけ、セラミックが破壊したときの応力によって求
めるようにしていた。
対して実負荷相当の荷重をかけ、このときセラミックが
破壊したか否かによって行なっていた。また、セラミッ
クの破壊強度は、実際にセラミックが破壊に至るまで荷
重をかけ、セラミックが破壊したときの応力によって求
めるようにしていた。
すなわち、従来、セラミンクの強度士の信頼性あるいは
破壊強度を知るためには、セラミックの破壊が伴なって
いた。
破壊強度を知るためには、セラミックの破壊が伴なって
いた。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、Ｓｉ３Ｎ４
セラミックを破壊することなくその破壊強度を予知する
ことができる破壊強度予知方法を提供することを目的と
する。
セラミックを破壊することなくその破壊強度を予知する
ことができる破壊強度予知方法を提供することを目的と
する。
この発明によれば、Ｓｉ３Ｎ４セラミックは破壊に至る
前に破壊に結びつく現象、すなわち微小破壊に伴なう音
響放射が発生すること圧着目し、予め応力との関係を求
めておき、この関係に基づいて破壊強度の被予知Ｓｉ３
Ｎ４セラミックを破壊することなくその破壊強度を予知
するようにしている。
前に破壊に結びつく現象、すなわち微小破壊に伴なう音
響放射が発生すること圧着目し、予め応力との関係を求
めておき、この関係に基づいて破壊強度の被予知Ｓｉ３
Ｎ４セラミックを破壊することなくその破壊強度を予知
するようにしている。
以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明によるセラミックの破壊強度予知方法を原
理的に説明する。Ｓｉ３Ｎ４セラミックは、静的に加圧
していくと、その破壊に至る前に破壊に結びつく現象と
して、微小な破壊過程にともなう音響放射（Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ Ｅｍｌａｓｌｏｎ）を発生する。そして、Ｓｔ
３Ｎ４セラミツクの破壊強度と前記音響放射時の応力
との間には、−所定の関係があることが実験的に確認す
ることが、できた。
理的に説明する。Ｓｉ３Ｎ４セラミックは、静的に加圧
していくと、その破壊に至る前に破壊に結びつく現象と
して、微小な破壊過程にともなう音響放射（Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ Ｅｍｌａｓｌｏｎ）を発生する。そして、Ｓｔ
３Ｎ４セラミツクの破壊強度と前記音響放射時の応力
との間には、−所定の関係があることが実験的に確認す
ることが、できた。
したがって、予め複数のＳｉ ３Ｎ４セラミツクからそ
の破壊強度と音響放射時の応力との関係式を求めておけ
ば、破壊強度の被予知Ｓｉ３Ｎ４セラミックを破壊する
ことなく前記関係式に基づいてその破壊強度を予知する
ことができる。
の破壊強度と音響放射時の応力との関係式を求めておけ
ば、破壊強度の被予知Ｓｉ３Ｎ４セラミックを破壊する
ことなく前記関係式に基づいてその破壊強度を予知する
ことができる。
第１図は本発明に係る加圧試験機の概略図で、特に３点
曲げ試験機に関して示している。この試験機は、Ｓｉ３
Ｎ４セラミンク１を矢印入方向に徐々−に加圧する加圧
部２．５ｊ３Ｎ４セラミツク１を自由支持すｉへ支持部
、３およ謀ｉ４順加圧時ｆｉｉＳ４３Ｎ４．−セラむツ
ク１から発生する音響を捕えるＡＥセンサ５および６か
ら構成されている。
曲げ試験機に関して示している。この試験機は、Ｓｉ３
Ｎ４セラミンク１を矢印入方向に徐々−に加圧する加圧
部２．５ｊ３Ｎ４セラミツク１を自由支持すｉへ支持部
、３およ謀ｉ４順加圧時ｆｉｉＳ４３Ｎ４．−セラむツ
ク１から発生する音響を捕えるＡＥセンサ５および６か
ら構成されている。
まず、この試験機により複数のＳｉ３Ｎ４セラミツク１
の静的破壊試験を行なう。そして、ＡＥセンサ５および
６がＳｉ３Ｎ４セラミツク１から発生する音響を捕捉し
たときの加圧力とＳｉ３Ｎ４セラミツク１の断面係数、
支持部３および４のスパンとから音響放射時の応力謂。
の静的破壊試験を行なう。そして、ＡＥセンサ５および
６がＳｉ３Ｎ４セラミツク１から発生する音響を捕捉し
たときの加圧力とＳｉ３Ｎ４セラミツク１の断面係数、
支持部３および４のスパンとから音響放射時の応力謂。
を求め、またＳｉ３Ｎ４セラミツク１が破壊したときの
加圧力とＳｉ３Ｎ４セラミツク１の断面係数、支持部３
および４のスパンとから破壊強度σ３を求める。なお、
５１３Ｎ４セラミンク１から発生する微小破壊に伴なう
一音響は、超音波で減衰を伴ない、またその発生は間欠
的かつランダムであるため、試験機から発生する他の音
響例えば加圧時の擦れによって発生する音響と容易に区
別することかできる。
加圧力とＳｉ３Ｎ４セラミツク１の断面係数、支持部３
および４のスパンとから破壊強度σ３を求める。なお、
５１３Ｎ４セラミンク１から発生する微小破壊に伴なう
一音響は、超音波で減衰を伴ない、またその発生は間欠
的かつランダムであるため、試験機から発生する他の音
響例えば加圧時の擦れによって発生する音響と容易に区
別することかできる。
第２図は上記静的破壊試験に基づいて求めたＳｉ３Ｎ４
セラミツク１の破壊強度σ８′と音響放射時の応力σＡ
０との関係を示すグラフである。このグラフからも明ら
かなように、Ｓｉ３Ｎ４セラミツク１の破壊強度σ８と
音響放射時の応力σＡ８との間には所定の関係がある。
セラミツク１の破壊強度σ８′と音響放射時の応力σＡ
０との関係を示すグラフである。このグラフからも明ら
かなように、Ｓｉ３Ｎ４セラミツク１の破壊強度σ８と
音響放射時の応力σＡ８との間には所定の関係がある。
この関係を示す実験式として、次式、
を得ることができる。なお、上記関係は、同一材質のＳ
ｉ３Ｎ４セラミンクであれば、その形状にかかわらず一
定であることが確められている。
ｉ３Ｎ４セラミンクであれば、その形状にかかわらず一
定であることが確められている。
次に、上記第（１）式を用いてＳｉ３Ｎ４セラミックの
破壊強度を予知する方法についで説明する。
破壊強度を予知する方法についで説明する。
まず、破壊強度を予知しようとする被予知Ｓｉ３Ｎ４セ
ラミック、すなわちＳｉ３Ｎ４セラミンクからなるセラ
ミック部品を加圧試験機（図示せず）にセットし、この
加圧試験機によってセラミック部品を静的に加圧する。
ラミック、すなわちＳｉ３Ｎ４セラミンクからなるセラ
ミック部品を加圧試験機（図示せず）にセットし、この
加圧試験機によってセラミック部品を静的に加圧する。
なお、この加圧試験機は、第１図に示す３点曲げ試験機
に限定されない。
に限定されない。
この加圧試験機ではセラミンク部品に予め設定した応力
が加わるか若しくはセラミック部品から音響放射が行な
われるまで徐々にセラミック部品を加圧する。なお、セ
ラミンク部品への加圧の上限（予め設定した応力）を設
けた理由は、セラミック部品から微小破壊にともなう前
置放射が行なわれる甘で常にセラミック部品を加圧する
ことは、そのセラミック部品に対して好しくないからで
ある。ここで、上記予め設定した応力として、セラミッ
ク部品の使用応力”１７ｊは許容応力とし、例えばその
応力を７０ ’ｆ ／ｖｒ：とする。
が加わるか若しくはセラミック部品から音響放射が行な
われるまで徐々にセラミック部品を加圧する。なお、セ
ラミンク部品への加圧の上限（予め設定した応力）を設
けた理由は、セラミック部品から微小破壊にともなう前
置放射が行なわれる甘で常にセラミック部品を加圧する
ことは、そのセラミック部品に対して好しくないからで
ある。ここで、上記予め設定した応力として、セラミッ
ク部品の使用応力”１７ｊは許容応力とし、例えばその
応力を７０ ’ｆ ／ｖｒ：とする。
いま、セラミック部品に７０峙／ｍｍの応力を加えたと
きにセラミンク部品から音響放射が行なわれない場合に
は９．このセラミック部品は合格品であると適格審査す
ることがで赦る。なぜならば、とのセラミック部品は、
７０’ｆ ／ ｍ：の応力下において微小破壊が発生し
ていないことが確認され、かつ前記第（１）式に基づい
て少なくとも８３．４９５ （ｋｆ／１ｎ１：）以上の
応力が加わらなければ破壊しないことが保証されるから
である。
きにセラミンク部品から音響放射が行なわれない場合に
は９．このセラミック部品は合格品であると適格審査す
ることがで赦る。なぜならば、とのセラミック部品は、
７０’ｆ ／ ｍ：の応力下において微小破壊が発生し
ていないことが確認され、かつ前記第（１）式に基づい
て少なくとも８３．４９５ （ｋｆ／１ｎ１：）以上の
応力が加わらなければ破壊しないことが保証されるから
である。
また、セラミック部品に例えば５０ （ｋｌ ／１ｎ、
）の応力が加えられたとき、セラミック部品から音響放
射が行なわれた場合には、応力σＡＥ ＝ ５０ （’
ｔ１ｍ：）を前記第（１）式に代入することにより、こ
のセラミック部品の破壊強度σ３は５４．０７４〜６１
．１９５（騙）の範囲であることが予知できる。
）の応力が加えられたとき、セラミック部品から音響放
射が行なわれた場合には、応力σＡＥ ＝ ５０ （’
ｔ１ｍ：）を前記第（１）式に代入することにより、こ
のセラミック部品の破壊強度σ３は５４．０７４〜６１
．１９５（騙）の範囲であることが予知できる。
以上説明したように本発明によれば、Ｓｉ３Ｎ４セラミ
ックの破壊強度をそのＳｉ３Ｎ４セラミックを破壊する
ことなく予知することができ、また実負荷相当の荷重を
かけた際に、Ｓｉ３Ｎ４セラミックに微小な破壊が発生
したか否かの判断も可能となり、Ｓｉ３Ｎ４セラミック
の強度上の信頼性を確認する際に大きな効果が期待でき
る。
ックの破壊強度をそのＳｉ３Ｎ４セラミックを破壊する
ことなく予知することができ、また実負荷相当の荷重を
かけた際に、Ｓｉ３Ｎ４セラミックに微小な破壊が発生
したか否かの判断も可能となり、Ｓｉ３Ｎ４セラミック
の強度上の信頼性を確認する際に大きな効果が期待でき
る。
第１図は本発明を説明するために用いた加圧部たとぎの
応力との関係を示すグラフである。 １・・・Ｓｉ３Ｎ４セラミック、２・−・加圧部、３，
４・・・支持部、５，６・・・ＡＥセンサ。
応力との関係を示すグラフである。 １・・・Ｓｉ３Ｎ４セラミック、２・−・加圧部、３，
４・・・支持部、５，６・・・ＡＥセンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）予め複数のＳｉ ３Ｎ４セラミツクの静的破壊試
験を行ない、前記Ｓｉ３Ｎ４セラミックの破壊強度とそ
の破壊前に該Ｓｉ３Ｎ４セラミックの微小な破壊によっ
て生ずる音響放射時の応力との関係を求めておき、その
後破壊強度の被予知Ｓｉ３Ｎ４セラミックに予め設定し
１こ応力が加わるまで若しくは該被予知Ｓｉ３Ｎ４セラ
ミックから音響放射が行なわれるまで静的加圧試験を行
ない、音響放射が行なわれないときの前記予め設定した
応力若しくは音響放射時の応力と前記予め求めた関係と
に基づいて前記被予知８１３Ｎ４セラミツクの破壊強度
を予知することを特徴とするセラミックの破壊強度予知
方法。 と、前記σ８とσＡ８との関係は、次式、σＢ＝−１５
−、９１５ ＋ １．４７１ ＸσＡＥただし、（資）
≦σＡ８≦９０ 、（−に４Ｉ／ｍｍ’ ）誤差は３．
５（ｋ＃／罷） となる特許請求の範囲第（１）項記載のセラミックの破
壊強度予知方法。 （３）前記予め設定した応力は、前記被予知Ｓｉ３Ｎ４
セラミックの使用応力または許容応力である特許請求の
範囲第（１）項記載のセラミックの破壊強度予知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6051783A JPS59187242A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | セラミツクの破壊強度予知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6051783A JPS59187242A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | セラミツクの破壊強度予知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59187242A true JPS59187242A (ja) | 1984-10-24 |
Family
ID=13144587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6051783A Pending JPS59187242A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | セラミツクの破壊強度予知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59187242A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01185431A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-25 | Nec Corp | 付着力測定装置 |
| WO2000043747A1 (de) * | 1999-01-22 | 2000-07-27 | Cfi Ceramics For Industry Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zur überlastprüfung von ventilen |
-
1983
- 1983-04-06 JP JP6051783A patent/JPS59187242A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01185431A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-25 | Nec Corp | 付着力測定装置 |
| WO2000043747A1 (de) * | 1999-01-22 | 2000-07-27 | Cfi Ceramics For Industry Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zur überlastprüfung von ventilen |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7716987B2 (en) | Non-contact thermo-elastic property measurement and imaging system for quantitative nondestructive evaluation of materials | |
| US6668654B2 (en) | Method and apparatus for generating specific frequency response for ultrasound testing | |
| US5777228A (en) | Method and apparatus for measuring change in state of object to be measured using flexural and torsional vibrations | |
| US5216921A (en) | Method and apparatus for detecting defects and different-hardness portions of an object with protrusions | |
| JP6165908B1 (ja) | 複合材料の損傷評価方法と装置 | |
| JP2022516440A (ja) | 試験対象物の機械的特性を求めるための装置及び方法 | |
| JPS59187242A (ja) | セラミツクの破壊強度予知方法 | |
| US20050172720A1 (en) | Method and device for detecting changes or damages to pressure vessels while or after undergoing a hydraulic pressure test | |
| US5297435A (en) | Residual stress measurement at fastener holes | |
| KR20200045335A (ko) | 소성 응력 확대 계수 산출 시스템 | |
| JPH0392758A (ja) | 製品検査方法 | |
| US20240142410A1 (en) | Improved support for impact measurements | |
| RU2052809C1 (ru) | Способ определения параметров хрупкого разрушения и образец для его осуществления | |
| Miller | Evaluation of Sonic IR for NDE at Lawrence Livermore National Laboratory | |
| JPH0498141A (ja) | 遠隔式非破壊検査装置 | |
| RU2308028C2 (ru) | Способ контроля дефектности объекта | |
| RU2001134547A (ru) | Способ проведения акустико-эмиссионного контроля с применением одноканальной аппаратуры | |
| SU1516962A1 (ru) | Акустический способ неразрушающего контрол качества изделий из многослойных материалов | |
| JPS6170433A (ja) | 壁体の剥離部検出方法 | |
| SU1024829A1 (ru) | Способ акустического контрол тонкостенных изделий | |
| SU1396047A1 (ru) | Способ виброакустического контрол конструкций | |
| US20240345030A1 (en) | Support bed for impact measurements | |
| SU1201762A2 (ru) | Способ акустического контрол тонкостенных изделий | |
| SU1532822A1 (ru) | Способ определени уровн раст гивающих остаточных напр жений | |
| JP2002168841A (ja) | 複合板界面における剥離検査装置 |