JPS60162934A - Frp部材の疲労破壊検出装置 - Google Patents

Frp部材の疲労破壊検出装置

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JPS60162934A
JPS60162934A JP59019143A JP1914384A JPS60162934A JP S60162934 A JPS60162934 A JP S60162934A JP 59019143 A JP59019143 A JP 59019143A JP 1914384 A JP1914384 A JP 1914384A JP S60162934 A JPS60162934 A JP S60162934A
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JP
Japan
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frp
carbon
fatigue
filaments
leaf spring
Prior art date
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Pending
Application number
JP59019143A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Inota
猪田 克美
Yoshiaki Kinoshita
木下 喜彰
Noriko Yamamoto
山本 則子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/04Suspension or damping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はF RP部刊の疲労破壊を事前に検出づる疲労
破壊検出装置に関づる。
(従来技術) 近年、例えば自動車のサスペンションに組込むリーフス
プリング等のように繰返し荷重を受Gノる− 1 一 部材をFRPで成形することにより、該部材の強度を確
保しながら自動車の軽量化を図ることが行われている。
そして、この場合、上記FRPとしては、荷重に対して
充分な強度を有しかつ外力を充分に吸収緩和しくqる弾
性をもイノ11!持つガラス綴紐強化FRPが広く実用
に供されている。
ところが、このJ:うなF RP f1月では、月利が
疲労した場合の部材の交換時期の決定が問題どなる。す
なわち、rRPの疲労破壊(J必ずしも分画1破断によ
って起るとは限らないので、外観による疲労破壊の判定
が容易でなく疲労破壊に至るまでの繰り返し数の決定が
困對(である。イのため、金属材料のように、ある荷重
応力とその応力下で破断に至るまでの繰り返し数どで描
かれるS−N曲線を作成するのがガ1しく、このJ:う
なS−N 曲$11から疲労限度を割出してF RP部
材のR命を111定するという方d1は採用できない。
そのため、従来、第5図および第6図に示すように繰り
返し数の増加に伴い剛tQ保持率が低十す− 2 − るとともにひずみが増大するというFRPの特↑ノ1に
鑑みて、剛性が初期の値から20%低下した状態での弾
痕をFRPの疲労限度とみなし、この疲労限度を基にし
てFRP部材の寿命を+ft定することが行われてきた
。尚、上記両図は連続II: 随10’ wt%、短繊
維5Qwt%を含有するガラス繊維強化FRPに応力振
幅aa (a ・10 kq/nuδ、’ +1−12
 r / mJ )の繰り返し荷重を負荷した場合の実
験結果を示したものである。
しかし、上)小のにうに剛性低下率から決定した疲労限
度はあくまで目安に過ぎないので、現実の疲労限度と一
致させるのが難しく、FRP部材の寿命を正確に推定す
ることができないという問題があった。
〈発明の目的) 本発明の目的は、FRP部Hの所定部位に、FRP部材
が疲労限度に至る直前に疲労破壊する複数本のカーボン
製長繊維を配設して該繊維の疲労破壊を検知することに
より、FRP部材の疲労破壊を事前に確実に検出すると
ともに、その誤検出−3− を防止覆ることにある。
(発明の構成) 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、FRP
部材の疲労破壊を事11r+に検出する疲労破壊検出装
置であって、通電検査にJ、って断線の有無が検査され
るカーボン製長繊維を「R「)部(Aの内部もしくは表
面に、複数本並列に一体的にかつ電気的に独立して配設
し、上記複数本のカーボン製置11tのうち所定木数以
上が断線したことを検知することににすF RP 81
1祠の疲労限度を検知づるj:うに構成したしのである
このことにより、何らかの外的要因にJζり一部のカー
ボン製長繊維が断線し、ぞの少数本の断線を通電検査に
より検知した場合には「R1つ部材が未だ疲労限度に達
していないと検出する一方、FRP部月部材リヤレグ率
が高いカーボン製置繊組に繰り返し荷重が加わって所定
本数数十のカーボン製長繊維がFRP部月部材り先に疲
労破壊して断線し、モの所定本数数十の断線を通電検査
ににり検知した場合にはFRP部月部材労限度に)ヱし
たと−4− 検出するようにしたものである。
(発明の効甲) し1こがって、本発明によれば、何らかの外的要因によ
り一部のカーボン製長繊維が断線し、そのことを通電検
査ににり検知した場合にはFRP部材が未だ疲労限度に
達していないと検出する一方、繰り返し荷重が加わって
所定本数数十のノコ−ボ製置良識紺がFRP部材より先
に疲労破壊して断線し、そのことを通電検査により検知
した場合にはFRP部材が疲労限度に達したと検出づる
ようにしたので、FRP部Hの疲労破壊を事前に確実に
検出することかでき、FRP部拐の交換時期の決定を容
易化覆ることができるとともに、外的要因によりカーボ
ン製長繊維が不慮に断線してもFRP部材が疲労限度に
達したと誤検出覆ることを防止して疲労限度の検出を正
確に行うことができる。
(実施例) 以下、本発明の技術的手段の具体例としての実施例を図
面に基づいて説明する。
第1図は自動車のザスペンションに絹イ4(プられ−5
− るガラス繊維強化FRP製リーフスプリングSに本発明
を適用した場合の実施例を示す。該リーフスプリングS
は、図示していないが、両端部1゜1がシャックルを介
して車体に支持されるとともに中間部2の下面にアクス
ルが取付けられるもので、第1図に示すように、両端部
1.1および中間部2でそれぞれ車体おJ:びアクスル
から受けた矢印方向の荷重を弾性変形により吸収緩和す
るようになされている。
該リーフスプリングSの上面部には、通電検査ににって
断線の有無が検査されるカーボン製長繊維3が複数本(
図では5本)並列に一体的にかつ電気的に独立して配設
されている。すなわち、車体おJ:びアクスルから受け
る繰り返し荷重にJ:って高負荷を受けるリーフスプリ
ング上面部にはリーフスプリングSの長手方向に沿って
カーボン製長繊維3・・・が接着されており、該各カー
ボン製長繊紺3の両端はリーフスプリング十面部に設【
プられた端子4に接続されている。そして、疲労破壊検
出時には、該両端子4.4間に、抵抗値の初期−6− 値を調整覆るだめの補助抵抗5.直流電源6.および抵
抗計7を直列に接続してカーボン製長繊維3・・・に通
電しその全抵抗値を計測JるJ:うになされている。而
して、上記カーボン製置霧1 I=ff 3・・・と補
助抵抗5と直流電源6ど抵抗計7とにより疲労破壊検出
装置へが構成されている。
次に、上記実施例の作用について説明するに、リーフス
プリングSが車体およびアクスルから繰り返し荷車を受
(プると、−に記す−フスプリング上面部は該上面部に
接着されたカーボン製良[t3・・・と共に応力集中を
受りる。その際、第2図に示すように、カーボン製置繊
屓13はリーフスプリングSの月利であるFRP部材の
ガラス繊維Sに較べて入フング率が高い上、破断伸びが
0.7%〜1゜6%と小さいので、カーボン製長繊維3
の方がガラス繊維SJ:りも先に疲労破壊して断線する
。そして、この場合、全カーボン製長繊@#3・・・は
り一フスプリング上面部に複数本(図では5本)並列に
配設されているので、応力状態が略等しく同程度に疲労
が進行していることからその大部分(例−7− えば5水中4本以上)が疲労破壊して断線し、その断線
した本数に応じてノJ−ボン製置繊卸3・・・の全抵抗
値は繰り返し荷重を受(づる前での初期値から増大する
。一方、何らかの外的要因、例えば、タイヤで跳ね上げ
た小石によるピ・ンチング等によって一部のカーボン製
長繊維3が不慮に断線しても、その断線によりカーボン
特長Ili@t3・・・の全抵抗値は初期値から若干量
増加J−るに過ぎない。
そのことにより、自動車の車両検査また(、1定期点検
などを行う場合、リーフスプリングSに設置−Jた各端
子1.4に補助抵抗5.直流電源6.おにび抵抗計7を
接続して抵抗値を測定し、イの測定値が初期値より大l
]に増大しておりカーボン製長繊維3・・・のうち所定
本数(例えば4本)以上が断線したことを検知すればリ
ーフスプリング上面部が疲労限度に達したことが判り、
一方、測定値が初期値と同等もしくは初期値を若干士回
る程度でありカーボン製長繊鞘3が断線しておらず、あ
るいはカーボン製長繊維3・・・のうち所定本数未満し
か断線していないことを検知でればリーフスプリ= 8
 − レグ上面部が未だ疲労限度に達していないことが判る。
したがって、上記実施例においては、通電検査によって
断線の有無が検査されるカーボン製長繊143をリーフ
スプリング上面部に、複数本並列に接着し、該複数本の
カーボン製長繊維3・・・のうち所定本数以上が断線し
たことを疲労破壊検出装置Aによって検知することにJ
:す、リーフスプリング上面部ひいてはリーフスプリン
グSが疲労限度に達したことを検知するようにしたので
、リーフスプリングSの疲労破壊を事前に確実に検出す
ることができ、交換時期を逸J−ることなくリーフスプ
リングSを新品に交換することが可能であるとともに、
末だ交換時期に至っていないリーフスプリングSを新品
に交換するという無駄を防止することができる。
また、上記複数本のカーボン製長繊11F 3・・・の
うち所定本数未満しか断線していないことを疲労破壊検
出装置へににって検知した場合にはリーフスプリングS
が疲労限度に達していないと検知する− 9 − ようにしたので、ピッチングその他の外的要因にj:つ
て一部のカーボン繊H3が不慮に断線して−し、リーフ
スプリングSが疲労限度に達したと誤検出することを確
実に防止することができ、疲労限度の検出を正確に行う
ことができる。
次に、具体的実施例について説明するに、第3図は、−
1−記実施例に係るリーフスプリングに対IJて応力振
幅σa −10(h/uuA )の繰り返し荷車を負荷
した場合のカーボン製長繊維のびずみεと全抵抗値Rと
を測定した結果である。同図ににると、ひずみεも全抵
抗値Rも繰り返し数の増加とともに増大しており2X1
05回数以上でカーボン!lI艮繊維の全数が断線した
ために全抵抗値Rが無限大になっているのが判る。した
がって、この場合、全抵抗値Rの測定値が6000以上
になった時にカーボン製長繊維のうち所定本数が断線し
たと検知づることが妥当である。また、全抵抗1直Rの
初期(IYlからの増加量を調べることにJ:り疲労の
進行度をill定することも可能である。
さらに、第4図は上記実施例の変形例を示し、= 10
 − 中間にくびれ部8を有し両端に引張りの繰り返し荷重が
角筒されるガラス繊維強化FRP製強度部々JMの表面
に、荷重方向に沿ってカーボン製長繊肩t 3 ’ を
複数本(図では4本)接着し、該カーボン製長繊維3′
・・・と端子/I’ 、4’ 間に接続される補助抵抗
5.直流電源6.および抵抗計7とにJ−り疲労破壊検
出装置A′を構成したものである。
この場合、くびれ部8では外側に向うほど引張り応力が
増大することに着口してカーボン駅長m紺3′・・・を
くびれ部8の外側に向うほど密に設けることにJ:す、
最先に疲労Jる上記くびれ部外側で多数のカーボン製長
繊維3′・・・を疲労破壊せしめて断線させるにうにし
て強度部材N4の疲労限度を検出する感度を高めるよう
にしている。
尚、上記実施例おにび変形例では疲労破壊検出時にだ(
J補助抵抗5.直流電源6.AS、J:び抵抗泪7を端
子1または4′に接続するようにしたが、常時接続して
例えば抵抗計7を車内のメータパネル等に設けるにうに
してもよく、また抵抗計の代りに電流甜宣電圧計を用い
るようにしてもよい。
= 11 − また、カーボン特長繊軒f3また4j、 3 ’ をF
RP部材SまたはMの表面に接着したが、カーボン製長
繊維3まt、:は3′を樹脂で固めてシート状に成形し
たものをFRP部祠SまたはMの表面に貼付りるように
してもよく、また、カーボン1長11ft3または3′
をFRPΔ((々ΔS3にたはMの内部にM!設するよ
゛うにしてもよい。
ざらに、FRP部材SまたはMはガラス繊維強化FRP
製のものに限らず、例えば芳香族ポリアミド繊Nなどの
伯の強化繊維ににるFRPにより成形されたものであっ
てもJ:い。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の一実施例を例示し、第1図は
全体概略構成図、第2図は応力とひずみとの関係を示す
特性図、第3図はカーボン製長繊維のひずみと抵抗値と
を示す実験結果図であり、第4図は変形例を示す第1図
相当図、第5図は11RPの剛性保持率を示す実験結果
図、第6図はFRPのひずみを示す実験結果図である。 S・・・リーフスプリング、3.3’ ・・・カーボン
製−12− 長繊肩1、△、A′・・・疲労破壊検出装置、M・・・
強度部材。 −13− 6騒鷹 −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)FRP部月部材労破壊を事前に検出Jる疲労破壊
    検出装置であって、通電検査によって断線の有無が検査
    されるカーボン製長繊維をFRP部材の内部もしくは表
    面に、複数本並列に一体的にかつ電気的に独立して配設
    し、上記複数本のカーボン製長繊維のうち所定本数以に
    が断線したことを検知することににすFRP部月部材労
    限度を検知するように構成したことを特徴とづ゛る[=
    RP部材の疲労破壊検出装置。
JP59019143A 1984-02-03 1984-02-03 Frp部材の疲労破壊検出装置 Pending JPS60162934A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02298854A (ja) * 1989-05-15 1990-12-11 Tonen Corp 繊維強化複合材料の欠陥検査方法
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KR20040031530A (ko) * 2002-10-07 2004-04-13 이준희 도전체를 갖는 파괴예측용 유리섬유강화 플라스틱 경화체및 제조방법
EP3128202A1 (en) 2015-08-04 2017-02-08 Istanbul Universitesi Teknoloji Transfer Uygulama ve Arastirma Merkezi Damage assessment in composite leaf springs having electrical conductivity
WO2017194222A1 (de) * 2016-05-09 2017-11-16 Robert Bosch Gmbh Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige feder eines fahrzeugs

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