JPS6134439A - Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 - Google Patents
Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法Info
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- JPS6134439A JPS6134439A JP15518484A JP15518484A JPS6134439A JP S6134439 A JPS6134439 A JP S6134439A JP 15518484 A JP15518484 A JP 15518484A JP 15518484 A JP15518484 A JP 15518484A JP S6134439 A JPS6134439 A JP S6134439A
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- JP
- Japan
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- load
- stress relaxation
- compliance
- unloading
- test piece
- Prior art date
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-
- 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
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、亀裂等の欠陥が生じた機械、構造物等がどの
程度の外力まで耐えられるかを知るのに基本となるデー
タを提供するＪ１ｃ破壊靭性試験方法に関するものであ
る。
程度の外力まで耐えられるかを知るのに基本となるデー
タを提供するＪ１ｃ破壊靭性試験方法に関するものであ
る。
機械、構造物等の設計に際しては、使用する材料の強度
特性データ（例えば降伏強度、引張強度、疲労限度等で
いずれも応力により表示される。）に基づいて稼動中に
生じる応力がこれらの値を越えないようにしている。
特性データ（例えば降伏強度、引張強度、疲労限度等で
いずれも応力により表示される。）に基づいて稼動中に
生じる応力がこれらの値を越えないようにしている。
しかし、機械、構造物の部材にかなり大きな欠陥あるい
は亀裂がすでに存在している場合、その強度が・欠陥あ
るいは亀裂の寸法の増大とともに低下することは経験に
より知られている。このような場合の強度特性は、あま
り大きな欠陥を含まない平滑試験片を用いて測定した前
記強度特性データと一致しない。例えば、平滑試験片の
引張強度はＡｌＩ２の方がＢｍより高かったとしても、
それぞれの材料に同じ寸法の亀裂が存在する場合、破壊
強度はＢｗＩの方がＡ鋼よりも高くなることがある。
は亀裂がすでに存在している場合、その強度が・欠陥あ
るいは亀裂の寸法の増大とともに低下することは経験に
より知られている。このような場合の強度特性は、あま
り大きな欠陥を含まない平滑試験片を用いて測定した前
記強度特性データと一致しない。例えば、平滑試験片の
引張強度はＡｌＩ２の方がＢｍより高かったとしても、
それぞれの材料に同じ寸法の亀裂が存在する場合、破壊
強度はＢｗＩの方がＡ鋼よりも高くなることがある。
そこで、亀裂等を起点として外力の増加を伴うことなく
破壊が惣速に進行する際、すなわち不安定破壊が生じる
際に材料が示す抵抗値である“破壊靭性値”から亀裂等
の欠陥が生じた材料の破壊強度を求める試験方法が提案
されている。
破壊が惣速に進行する際、すなわち不安定破壊が生じる
際に材料が示す抵抗値である“破壊靭性値”から亀裂等
の欠陥が生じた材料の破壊強度を求める試験方法が提案
されている。
破壊靭性値を“Ｊｌｃ値”により求めるＪ１ｃ破壊靭性
試験方法としては、“８曲線法”、“除荷コンプライア
ンス法”等の方法が知られている。
試験方法としては、“８曲線法”、“除荷コンプライア
ンス法”等の方法が知られている。
２曲線法と除荷コンプライアンス法はともに“９曲線”
を求め、この９曲線と純化直線とからＪｌｃ値を求める
方法であるが、９曲線の求め方が相違している。
を求め、この９曲線と純化直線とからＪｌｃ値を求める
方法であるが、９曲線の求め方が相違している。
上述の２曲線法でば９曲線を求めるのに多数の試験片を
必要とし、手間がかかるが、除荷コンプライアンス法で
は一率の試験片の荷重・変位曲線から亀裂酸Ｐｔ量を間
接的に測定して９曲線を求めるため、試験時間の大幅な
短縮を図ることができる。
必要とし、手間がかかるが、除荷コンプライアンス法で
は一率の試験片の荷重・変位曲線から亀裂酸Ｐｔ量を間
接的に測定して９曲線を求めるため、試験時間の大幅な
短縮を図ることができる。
この除荷コンプライアンス法によれば、理想亀裂が入っ
た例えばコンパクト試験片（以下ＣＴ試験片と略記する
。第２図参照）に所定の変位レベルまで荷重を作用した
後、荷重をわずかに除荷し、その際の荷重・変位曲線の
傾き（コンプライアンス）を求める。この操作を複数回
繰返すことにより、一本ＯＣＴ試験片から一連のコンプ
ライアンスを求め（第３図参照）、このコンプライアン
スから計算によって亀裂成長量を求める。
た例えばコンパクト試験片（以下ＣＴ試験片と略記する
。第２図参照）に所定の変位レベルまで荷重を作用した
後、荷重をわずかに除荷し、その際の荷重・変位曲線の
傾き（コンプライアンス）を求める。この操作を複数回
繰返すことにより、一本ＯＣＴ試験片から一連のコンプ
ライアンスを求め（第３図参照）、このコンプライアン
スから計算によって亀裂成長量を求める。
しかし、試験片に所定の変位レベルまで荷重を□）
作用させて除荷する際、応力緩和の影響が生じる・
ため、この応力緩和に合わせて除荷するようにしている
が、応力緩和が非常に長いため除荷時間が長時間となる
上に、応力緩和の影響が残り正確なコンプライアンス（
Ｊ＋ ｃ値）を求めることかできない問題があった。
ため、この応力緩和に合わせて除荷するようにしている
が、応力緩和が非常に長いため除荷時間が長時間となる
上に、応力緩和の影響が残り正確なコンプライアンス（
Ｊ＋ ｃ値）を求めることかできない問題があった。
そこで、この問題を解決するために本出願人は、除荷に
際し、応力緩和がほぼ無視し得る程度まで減少するのを
待って除荷を開始するＪＩＣ破壊靭性試験方法を提案し
た。
際し、応力緩和がほぼ無視し得る程度まで減少するのを
待って除荷を開始するＪＩＣ破壊靭性試験方法を提案し
た。
この試験方法では、応力緩和を待つまでの間、ＣＴ試験
片に荷重を作用させるアクチュエータによりＣＯＤ （
開口変位、第２図参照）が変化しないように制御してい
た。
片に荷重を作用させるアクチュエータによりＣＯＤ （
開口変位、第２図参照）が変化しないように制御してい
た。
しかしこのようにすると、不安定破壊域では問題がない
ものの、安定破壊域（外力の増加とともに破壊が進行す
る。）では金属分子間の再生現象が生じたり、加工硬化
が住じたりして、安定破壊域内でのコンプライアンスが
正確に求められない １問題があった。
ものの、安定破壊域（外力の増加とともに破壊が進行す
る。）では金属分子間の再生現象が生じたり、加工硬化
が住じたりして、安定破壊域内でのコンプライアンスが
正確に求められない １問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、応力緩和の影響をなくし、かつ安定破壊
域内で正確なコンプライアンスを求めることができる。
するところは、応力緩和の影響をなくし、かつ安定破壊
域内で正確なコンプライアンスを求めることができる。
Ｊｔｃ破壊靭性試験方法を提供することである。
本発明は上記目的を達成するため、“除荷コンプライア
ンス法”により“Ｊｌｃ値゛を求めるＪ１ｃ破壊靭性試
験方法において、除荷に際し、応力緩和がほぼ無視し得
る程度まで減少した後、除荷を開始するようにし、かつ
安定破壊域では応力緩和を待つまでの間、試験片に作用
する荷重を一定に制御することを特徴としている。
ンス法”により“Ｊｌｃ値゛を求めるＪ１ｃ破壊靭性試
験方法において、除荷に際し、応力緩和がほぼ無視し得
る程度まで減少した後、除荷を開始するようにし、かつ
安定破壊域では応力緩和を待つまでの間、試験片に作用
する荷重を一定に制御することを特徴としている。
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の試験方法を実施するための装置の一例
を示している。図中符号１はＣＴ試験片、２は変位針、
３ばロードセル、４ばＸ−Ｙ記録針、５ばアクチュエー
タ、６は制御器である。
を示している。図中符号１はＣＴ試験片、２は変位針、
３ばロードセル、４ばＸ−Ｙ記録針、５ばアクチュエー
タ、６は制御器である。
ＣＴ試験片１の一側縁には開口部１ａが設けられていて
、該開口部１ａに予め理想亀裂１ｂが入っている。なお
、ＣＴ試験片１以外に三点曲げ法で用いる理想亀裂の入
った試験片を使用してもよい。
、該開口部１ａに予め理想亀裂１ｂが入っている。なお
、ＣＴ試験片１以外に三点曲げ法で用いる理想亀裂の入
った試験片を使用してもよい。
変位計２は開口変位（ＣＯＤ、第２図参照）を測定する
もので、例えばクリップゲージからなる。
もので、例えばクリップゲージからなる。
ロードセル３は、アクチュエータ５によりＣＴ試験片１
に作用する荷重を検出する。
に作用する荷重を検出する。
Ｘ−Ｙ記録針４ば、変位計２とロードセル３か
□ら変位信号、荷重信号を人力して荷重・荷重変位曲
線を記録する。
□ら変位信号、荷重信号を人力して荷重・荷重変位曲
線を記録する。
制御部６は、第５図に示すフローチャートにしたがって
アクチュエータ５を制御する。
アクチュエータ５を制御する。
次に上記装置を使用して本実施例の試験方法を説明する
。 □ アクチュエータ５を動作させてＣＴ試験片ｌに荷重を作
用させる。このとき、ロードセル３により荷重を検出し
、また変位計２によりＣＯＤを検出して、ｘ−ｙ記録計
４により第３図に示すよ・うな荷重・変位曲線を記録す
る。荷重の増加にともなってＣＯＤがＣＯＤ＋になった
ら、荷重の増加を停止し、アクチュエータ５からＣＴ試
験片１に作用する荷重をＣＯＤ １ の時点での荷重に
維持（制御）する。安定破壊域では、ＣＴ試験片Ｊに荷
重を作用させたままでもＣＯＤ １が変化しない。
。 □ アクチュエータ５を動作させてＣＴ試験片ｌに荷重を作
用させる。このとき、ロードセル３により荷重を検出し
、また変位計２によりＣＯＤを検出して、ｘ−ｙ記録計
４により第３図に示すよ・うな荷重・変位曲線を記録す
る。荷重の増加にともなってＣＯＤがＣＯＤ＋になった
ら、荷重の増加を停止し、アクチュエータ５からＣＴ試
験片１に作用する荷重をＣＯＤ １ の時点での荷重に
維持（制御）する。安定破壊域では、ＣＴ試験片Ｊに荷
重を作用させたままでもＣＯＤ １が変化しない。
この状態で変形によって生じた内部応力が減少する応力
緩和を待つ。この応力緩和を待っている間、ＣＴ試験片
１にはＣＯＤ＋の時点での荷重が作用しつづけるので、
“金属分子”間の再生現象が四重される。
緩和を待つ。この応力緩和を待っている間、ＣＴ試験片
１にはＣＯＤ＋の時点での荷重が作用しつづけるので、
“金属分子”間の再生現象が四重される。
応力緩和はロードセル３により検出され、第６図に示す
ように、最初は荷重（内部応力）が急激に減少し、時間
の経過とともに緩るやかに減少する。この荷重の減少速
度（微分値ｄＬ／ｄＬ）は制御器６で算出され、減少速
度が所定値以下、すなわち応力緩和がコンプライアンス
の測定誤差に影響を与えなくなったとき（応力緩和の影
響を無視し得るようになったとき）、制御器６によりア
クチュエータ５を動作させて一気に除荷する。この除荷
によって得られた荷重・変位曲線の傾きθ（第７図参照
）によりコンプライアンスを求める。
ように、最初は荷重（内部応力）が急激に減少し、時間
の経過とともに緩るやかに減少する。この荷重の減少速
度（微分値ｄＬ／ｄＬ）は制御器６で算出され、減少速
度が所定値以下、すなわち応力緩和がコンプライアンス
の測定誤差に影響を与えなくなったとき（応力緩和の影
響を無視し得るようになったとき）、制御器６によりア
クチュエータ５を動作させて一気に除荷する。この除荷
によって得られた荷重・変位曲線の傾きθ（第７図参照
）によりコンプライアンスを求める。
そして、再びアクチュエータ５を動作させてＣＴ試験片
１に作用する荷重を増加し、ＣＯＤがＣＯＤ ２になっ
た時点で荷重を一定に制御して応力緩和を待ち、同様に
してコンプライアンスを求める。
１に作用する荷重を増加し、ＣＯＤがＣＯＤ ２になっ
た時点で荷重を一定に制御して応力緩和を待ち、同様に
してコンプライアンスを求める。
このように安定破壊域内（ｎ−０−Ｋ）でば荷重を一定
に制御して応力緩和を待つ。なお、安定破壊域は試験開
始に設定しておく。
に制御して応力緩和を待つ。なお、安定破壊域は試験開
始に設定しておく。
不安定破壊域になったら、すなわち、ＣＯＤがＣ０Ｄｋ
＋＋ になったら、荷重を一定に制御するのではなく、
アクチュエータ５によりＣ０Ｄｋ ＋１が変化しないよ
うにして応力緩和を待つ。
＋＋ になったら、荷重を一定に制御するのではなく、
アクチュエータ５によりＣ０Ｄｋ ＋１が変化しないよ
うにして応力緩和を待つ。
このようにして、ｎ＝１．２，３．に、に＋１゜・・・
ｎの各点でのコンプライアンスｃｎを求め、これを“５
ａｘｉｎａＯ式” ａｎ＝Ａａ ＋１３ａ ｒｌ （Ｋｓ−Ｃｎ ）−１
−＝なお、Ａａ、Ｂａ・・・は係数 、Ｋｓは材料定数 に代入して得た亀裂圏ざの演算値ａｎに基づいて亀裂成
長量Δａ（Ａａ””ａｎ−ａｏ−、ａｏは荷重の作用点
から理想亀裂１ｂ先端までの距ｇｌｉ）を算出する。ま
た、ａ、ｐＡｎ （Ａｎは第３図の曲線で囲まれた面
積）からＪｎを算出する。
ｎの各点でのコンプライアンスｃｎを求め、これを“５
ａｘｉｎａＯ式” ａｎ＝Ａａ ＋１３ａ ｒｌ （Ｋｓ−Ｃｎ ）−１
−＝なお、Ａａ、Ｂａ・・・は係数 、Ｋｓは材料定数 に代入して得た亀裂圏ざの演算値ａｎに基づいて亀裂成
長量Δａ（Ａａ””ａｎ−ａｏ−、ａｏは荷重の作用点
から理想亀裂１ｂ先端までの距ｇｌｉ）を算出する。ま
た、ａ、ｐＡｎ （Ａｎは第３図の曲線で囲まれた面
積）からＪｎを算出する。
なお、Ｂｂば係数である。
この後、亀裂成長量ΔａとＪ積分との関係をプロットす
ることにより８曲線を求め、また純化直線を求めて、こ
れら８曲線と鈍化直線との交点から“ＪＩＣ値”を求め
る（第４図参照）。
ることにより８曲線を求め、また純化直線を求めて、こ
れら８曲線と鈍化直線との交点から“ＪＩＣ値”を求め
る（第４図参照）。
以上説明したように本発明によれば、除荷に際し、応力
緩和がほぼ無視し得る程度まで減少した後、除荷を開始
するようにし、かつ安定破壊域では応力緩和を待つまで
の間、試験片に作用する荷重を一定に制御するので、応
力緩和に合わせて除荷する場合に比して、試験時間の短
縮を図ることができる上に、測定データに応力緩和の影
響が入らず、しかも安定破壊域でのコンプライアンスを
正確に求めることができるようになり、鈍化直線を理論
式から求めるようなことをしなくても実験から求めるこ
とが可能で、正確な“Ｊ１ｃ値”を求めることができる
。
緩和がほぼ無視し得る程度まで減少した後、除荷を開始
するようにし、かつ安定破壊域では応力緩和を待つまで
の間、試験片に作用する荷重を一定に制御するので、応
力緩和に合わせて除荷する場合に比して、試験時間の短
縮を図ることができる上に、測定データに応力緩和の影
響が入らず、しかも安定破壊域でのコンプライアンスを
正確に求めることができるようになり、鈍化直線を理論
式から求めるようなことをしなくても実験から求めるこ
とが可能で、正確な“Ｊ１ｃ値”を求めることができる
。
第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示すブロ
ック図、第２図は試験片の拡大斜視図、第３図は荷重・
変位曲線を示すグラフ、第４図は８曲線と鈍化直線とか
ら“Ｊ１ｃ値”を求める方法を説明するグラフ、第５図
はアクチュエータの動作を示すフロチャート、第６図は
応力緩和の減少状態を示すグラフ、第７図ば除荷操作を
説明する説明図である。 １・・・試験片、１ｂ・・・理想亀裂、２・・・変位計
、３・・・ロードセル、５・・・アクチュエータ、６・
・・制御部。 １４Ｍ −一一
ック図、第２図は試験片の拡大斜視図、第３図は荷重・
変位曲線を示すグラフ、第４図は８曲線と鈍化直線とか
ら“Ｊ１ｃ値”を求める方法を説明するグラフ、第５図
はアクチュエータの動作を示すフロチャート、第６図は
応力緩和の減少状態を示すグラフ、第７図ば除荷操作を
説明する説明図である。 １・・・試験片、１ｂ・・・理想亀裂、２・・・変位計
、３・・・ロードセル、５・・・アクチュエータ、６・
・・制御部。 １４Ｍ −一一
Claims (1)
- “除荷コンプライアンス法”により“Ｊ＿１＿ｃ値”を
求めるＪ＿１＿ｃ破壊靭性試験方法において、除荷に際
し、応力緩和がほぼ無視し得る程度まで減少した後、除
荷を開始するようにし、かつ安定破壊域では応力緩和を
待つまでの間、試験片に作用する荷重を一定に制御する
ことを特徴とするＪ＿１＿ｃ破壊靭性試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15518484A JPS6134439A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15518484A JPS6134439A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134439A true JPS6134439A (ja) | 1986-02-18 |
| JPH0374940B2 JPH0374940B2 (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=15600318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15518484A Granted JPS6134439A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6134439A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614939A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15518484A patent/JPS6134439A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614939A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0374940B2 (ja) | 1991-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |