JPS614939A - Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法 - Google Patents
Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法Info
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- JPS614939A JPS614939A JP12502684A JP12502684A JPS614939A JP S614939 A JPS614939 A JP S614939A JP 12502684 A JP12502684 A JP 12502684A JP 12502684 A JP12502684 A JP 12502684A JP S614939 A JPS614939 A JP S614939A
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- actuator
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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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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- 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、き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１足供するＪＩｃ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１足供するＪＩｃ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
はき裂がすでに存在している場合、その強度が欠陥ある
いはき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Ａ鋼の方がＢ鋼より高かったとしても、それぞ
れの材料に同じ寸法のき裂が存在する場合、破壊強度は
８Ｍ４の方がＡ鋼よりも高くなることがある。
はき裂がすでに存在している場合、その強度が欠陥ある
いはき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Ａ鋼の方がＢ鋼より高かったとしても、それぞ
れの材料に同じ寸法のき裂が存在する場合、破壊強度は
８Ｍ４の方がＡ鋼よりも高くなることがある。
そこで、き裂等を起点として外力の増加を伴うことなく
破壊が急速に進行する際、すなわち不安定破壊か生しる
際に材料が示す抵抗値である゛破壊靭性値”からき裂等
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。
破壊が急速に進行する際、すなわち不安定破壊か生しる
際に材料が示す抵抗値である゛破壊靭性値”からき裂等
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“Ｊ１ｃ値”により求めるＪ＋Ｃ破壊靭性
試験方法は、外力の増加とともに破壊が進行して（安定
破壊）、不安定破壊に至る破壊過程において１．安定破
壊の開始点の検出の仕方によリ” Ｒ曲線法”、“除荷
コンプライアンス法゛等に分類される。
試験方法は、外力の増加とともに破壊が進行して（安定
破壊）、不安定破壊に至る破壊過程において１．安定破
壊の開始点の検出の仕方によリ” Ｒ曲線法”、“除荷
コンプライアンス法゛等に分類される。
Ｒ曲線法は、き装発生後のき裂成長に対する抵抗値を“
Ｊ積分”で評価し、これを成長してきたき裂長さに対し
てプロットして求められる“８曲線”を外挿し、き裂の
発生点における“Ｊ値”を求める方法である。
Ｊ積分”で評価し、これを成長してきたき裂長さに対し
てプロットして求められる“８曲線”を外挿し、き裂の
発生点における“Ｊ値”を求める方法である。
例えば、複数本の、コンパクト試験片（ＣＴ試験片）を
用意し、試験に先立って所定長さの疲労き裂を入れてお
く （第６図参照）。そして、変位制御で各ＣＴ試験片
に異なる変位を与えるように荷重を作用させ（第７図ａ
参照）、このときの荷重・荷重線変位を記録しく同図す
参照）、加熱着色によりき裂にマーキングを施した後、
ＣＴ試験片を破断分離して、成長したき裂長さ△ａを測
定する。この後、各試験片のＪ積分を計算し、また鈍化
直線と８曲線を求め、そして該鈍化直線と８曲線との交
点からＪ１ｃ値を求める（同図Ｃ参照）。
用意し、試験に先立って所定長さの疲労き裂を入れてお
く （第６図参照）。そして、変位制御で各ＣＴ試験片
に異なる変位を与えるように荷重を作用させ（第７図ａ
参照）、このときの荷重・荷重線変位を記録しく同図す
参照）、加熱着色によりき裂にマーキングを施した後、
ＣＴ試験片を破断分離して、成長したき裂長さ△ａを測
定する。この後、各試験片のＪ積分を計算し、また鈍化
直線と８曲線を求め、そして該鈍化直線と８曲線との交
点からＪ１ｃ値を求める（同図Ｃ参照）。
しかし、上述のＲ曲線法では、８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。
の試験片を必要とし、手間がかかる。
これに対し、除荷コンプライアンス法では、一本の試験
片の荷重・変位曲線からき裂成長量を間接的に測定して
８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。
片の荷重・変位曲線からき裂成長量を間接的に測定して
８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、例えば疲労き裂
が入ったＣＴ試験片に所定の変位レヘルまで荷重を作用
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、一本のＣＴ試験片から一連のコ
ンプライアンスを求め（第８図参照）、このコンプライ
アンスから計算によってき裂成長量を求める。そして、
コンプライアンスを求めた各点における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、その後Ｒ曲線
法と同様にしてＪ１ｃ値を求める。。
が入ったＣＴ試験片に所定の変位レヘルまで荷重を作用
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、一本のＣＴ試験片から一連のコ
ンプライアンスを求め（第８図参照）、このコンプライ
アンスから計算によってき裂成長量を求める。そして、
コンプライアンスを求めた各点における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、その後Ｒ曲線
法と同様にしてＪ１ｃ値を求める。。
しかし、試験片゛に所定の変位レヘ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 （第９図参照）、正確なコンプライア
ンス（ＪＩｃ値）を求めることができない問題があった
。
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 （第９図参照）、正確なコンプライア
ンス（ＪＩｃ値）を求めることができない問題があった
。
本発明は」１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、短時間でかつ正確にコンプライアンス
を求めることができるＪ１ｃ破壊靭性試験方法を提供す
ることである。
とするところは、短時間でかつ正確にコンプライアンス
を求めることができるＪ１ｃ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に、除荷コンプライア
ンスによりＪ１ｃ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、除荷を開始することを特徴としている。
ンスによりＪ１ｃ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は変位計、
３はロードセル、４はＸ−Ｙ記録計、５はアクチュエー
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は変位計、
３はロードセル、４はＸ−Ｙ記録計、５はアクチュエー
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に予じめ疲労き裂１ｂが入っている。
、該開口部１ａに予じめ疲労き裂１ｂが入っている。
変位計２は塑性開口変位（ＣＯＤ、第６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。
するもので、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記録計４は、変位計２とロードセル３から変位信
号、荷重信号を入力して荷重・荷重変位曲線を記録する
。
号、荷重信号を入力して荷重・荷重変位曲線を記録する
。
制御部６は、第５図に示すフローヂ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１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４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
、アクチュエータ５をサーボ弁により制御してＣ０Ｄ１
が変化しないようにする。すると、変形によって生じた
内部応力が減少する応力緩和が始まる。この応力緩和は
ロードセル３により検出され、第２図に示すように、最
初荷車（内部応力）が急激に減少し、時間の経過ととも
に綴るやかに減少する。この荷重の減少速度（微盆値ｄ
Ｌ／ｄｔ）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３図参照）により、コンプラ
イアンスを求める。
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４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
、アクチュエータ５をサーボ弁により制御してＣ０Ｄ１
が変化しないようにする。すると、変形によって生じた
内部応力が減少する応力緩和が始まる。この応力緩和は
ロードセル３により検出され、第２図に示すように、最
初荷車（内部応力）が急激に減少し、時間の経過ととも
に綴るやかに減少する。この荷重の減少速度（微盆値ｄ
Ｌ／ｄｔ）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３図参照）により、コンプラ
イアンスを求める。
そして、町びアクチュエータ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ＣＯＤ２になった
時点でアクチュエータ５をサーボ弁により制御してＣＯ
Ｄ ２が変化しないようにし、上述の場合と同様にして
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ＣＯＤ２になった
時点でアクチュエータ５をサーボ弁により制御してＣＯ
Ｄ ２が変化しないようにし、上述の場合と同様にして
コンプライアンスを求める。
この動作を繰返すことにより、ｉｌ’＝、、ｌ 、 ２
、３・・・・・・ｎの各点でのコンプライアンスを求
め、これらコンプライアンスを次式に代入してき裂成長
量を算出する。
、３・・・・・・ｎの各点でのコンプライアンスを求
め、これらコンプライアンスを次式に代入してき裂成長
量を算出する。
ａ＝Ａａ＋Ｂａ−ｆ＋ （Ｋｆ−Ｃ）＋Ｃａ−ｆ ２
（Ｋ ｆ−Ｃ） ＋−・−−−−十Ｆａ−ｆｎ （
Ｋｆ−Ｃ） なお、Ｃはコンプライアンス ａはき裂長 Ａａ〜Ｆ ａは計数 Ｋｆは材料定数である。
（Ｋ ｆ−Ｃ） ＋−・−−−−十Ｆａ−ｆｎ （
Ｋｆ−Ｃ） なお、Ｃはコンプライアンス ａはき裂長 Ａａ〜Ｆ ａは計数 Ｋｆは材料定数である。
この後、ｎ＝’ｌ、２．３・・・・・・ｎの各点におけ
るＪ積分との関係をプロットすることによりＲ曲線を求
める。そして、Ｒ曲線法と同様にＪ＝２δｆＳ△ａによ
り鈍化直線を求め、この鈍化直線とＲ曲線との交点から
Ｊ１ｃ値を求める（第７図Ｃ参照）。
るＪ積分との関係をプロットすることによりＲ曲線を求
める。そして、Ｒ曲線法と同様にＪ＝２δｆＳ△ａによ
り鈍化直線を求め、この鈍化直線とＲ曲線との交点から
Ｊ１ｃ値を求める（第７図Ｃ参照）。
なお、鈍化直線を求める範囲は弾性変形域であり、き裂
の入っていない平滑試験片を用いて求めてもよい。この
場合の方が鈍化直線をきれいに求めることができる。
の入っていない平滑試験片を用いて求めてもよい。この
場合の方が鈍化直線をきれいに求めることができる。
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
するようにしているので、応力緩和に合わせて除荷する
ような場合に比して、試験時間の短縮を図ることができ
、しかも測定データに応力緩和の影響が入らず、正確を
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
するようにしているので、応力緩和に合わせて除荷する
ような場合に比して、試験時間の短縮を図ることができ
、しかも測定データに応力緩和の影響が入らず、正確を
Ｊ１ｃ値を求めることができる。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
の試験力法を実施例するための装置の一例を示すブロッ
ク図、第２図は応力緩和を説明するグラフ、第３図は除
荷操作を説明する説明図、第４図は荷重・変位曲線を示
すグラフ、第５図はアクチュエータの動作を示すフロー
ナヤート、第６図は試験片の拡大斜視図、第７図Ｃ参照
はＲ曲線法によりＪＩｃ値を求めるプロセスを説明する
ためのグラフ、第８図は除荷コンプライアンス法を説明
するだめのグラフ、第９図は応力緩和の影響が入った荷
車・変位曲線の説明図である。 １・・・試験片、１ｂ・・・き裂、２・・・変位計、３
・・・ロードセル、５・・・アクチュエータ、６・・・
制御部。 特 許 出 願 人 株式会社鷺宮製作所第２図 を特開−−÷ 第５■ 第６図 第７図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 階堡結費面 手続補正書（帥 昭和５９年８月３日 特許庁長官志 賀 学 殿 １、 事件の表示 昭和５９年特許願第１２５０２６号 ２、 発明の名称 ハ カイソンセイ？ ゲンホウホウ Ｊ、１ｃ破壊靭性試験方法 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都中野区若宮２丁目５５番５号名称 株式
会ｉｉ令鷲ｆ３ ４、代理人 ５、 補正命令の０１寸 昭和 年
月 日ら、 補正により増加する発明の数 ／ｌ’？ これｔｙＪ頃ルの運り侑止Ｊる。 全文補正明細書 １、発明の名称 Ｊ＋Ｃ破壊靭性試験方法 ２、特許請求の範囲 ″除荷コンプライアンス法”により”Ｊ１ｃ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
することを特徴とするＪ１ｃ破壊靭性試験方法。 ３、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Ｊ＋Ｃ破壊靭性試験方法に関するものであ
る。 〔発明の技術的背景及びその問題点〕 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。 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Ａ＆ｌｉｌの方がＢ＆ｌｉ！より高かったとし
ても、それ・ぞれの材料に同じ寸法のき裂が存在する場
合、破壊強度は８６ｍの方がＡ１１ｌ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
破壊が急速に進行する際、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ｌｌＪ、Ｃ値”により求めるＪ＋Ｃ破壊靭
性試験方法としては、“Ｒ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。 Ｒ曲線法と除荷コンプライアンス法はともに“Ｒ曲線”
を求め、このＲ曲線と鈍化直線とからＪ１ｃ値を求める
方法であるが、Ｒ曲線の求め方が相違している。 上述のＲ曲線法ではＲ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
は一本の試験片の荷重・変位曲線から亀裂成長量を間接
的に測定してＲ曲線を求めるため、試験時間ｑ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ＣＴ試験片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８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（第９図参照）、正確なコンプライアンス
（Ｊｉｃ値）を求めることができない問題があった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 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、短時間でかつ正確にコンプライアンスを
求めることができるＪ１ｃ破壊靭性試験方法を提供する
ことである。 〔問題点を解決するだめの手段〕 本発明は上記目的を達成するために、“除荷コンプライ
アンス”により“ＪＩｃ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、除荷を開始することを特徴とし
ている。 〔実施例〕 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は変位計、
３はロードセル、４はＸ−Ｙ記録針、５はアクチュエー
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に理想亀裂１ｂが入っている。なお、Ｃ
Ｔ試験片１の代わりに３点曲げ試験片を使用してもよい
。 変位計２は開口変位（ＣＯＤ、第６図参照）を測定する
もので、（ｐす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。 Ｘ−Ｙ記録計４は、変位計２とロードセル３がら変位信
号、荷重信号を大刀して荷重・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。 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１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４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、アクチュエータ５をサーボ弁により制御してｃｏＤ
ｌが変化しないようにする。すると、変形によって生じ
た内部応力が減少する応力緩和が始まる。この応力緩和
はロードセル３により検出され、第２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／ｄｔ）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・変位曲線の領きθ（第３゛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
た時点でアクチュエータ５をザーボ弁により制御してＣ
０Ｄ２が変化しないようにし、上述の場合と同様にして
コンプライアンスを求める。 この動作を繰返すことにより、ｎ−１、２、３・・・・
・・ｎの各点でのコンプライアンスＣｎを求め、これら
コンプライアンスＣｎを“’５ａｘｉｎａの式゛ ａｎ＝Ａａ＋Ｂａ−ｆ＋ （Ｋｓ ・Ｃｎ）＋−−・
なお、Ａａ、Ｂａ・・・・・・は係数Ｋｓは材料定数 に代入して得た亀裂長さの演算値ａｎに基づいて亀裂成
長量△ａを算出する。 △ａ＝ａｎ−ａｏ （ａｏは荷重の作用点から理゛想亀
裂１ｂ先端までの距離） ＝Ａａ ＋Ｂ ａ ｆ １（Ｋ ｓ −Ｃｎ） 十−
・・・・−、（Ａａ十Ｂａｆ＋ （Ｋｓ−Ｃｏ）＋−
−）＝Ｂａ ｆ ｒ Ｋｓ （Ｃｎ−Ｃｏ ）→−・・
・・・・また、ａｎ、Ａｎ（第４図の曲線で囲まれた面
積）からＪｎを算出する。 なお、Ｂｂは係数である。 この後、亀裂成長量△ａとＪ積分との関係をプロットす
ることにより２曲線を求め、また鈍化直線を求めて、こ
れら２曲線と鈍化直線との交点から“Ｊ＋Ｃ値”を求め
る（第７図参照）。 なお、鈍化直線を求める範囲は弾性変形域であり、亀裂
の入っていない平滑試験片を用いて求めてもよい。この
場合の方が鈍化直線をきれいに求めることができる。 〔発明の効果〕 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
するようにしているので、応力緩和に合わせて除荷する
ような場合に比して、試験時間の短縮を図ることができ
、しかも測定データに応力緩和の影響が入らず、正確な
Ｊｔｃ値を求めることができる。 ４、図面の簡単な説明 図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
の試験方法を実施例するための装置の一例を示すブロッ
ク図、第２図は応力緩和を説明するグラフ、第３図は除
荷操作を説明する説明図、第４図は荷重・変位曲線を示
すグラフ、第５図はアクチュエータの動作を示すフロー
チャート、第６図は試験片の拡大斜視図、第７図は２曲
線と鈍化直線からＪｉｃ値を求める方法を説明するため
のグラフ、第８図は除荷コンプライアンス法を説明する
ためのグラフ、第９図は応力緩和の影響が入った荷重・
変位曲線の説明図である。 １・・・試験片、１ｂ・・・き裂、２・・・変位計、３
・・・ロードセル、５・・・アクチュエータ、６・・・
制御部。 特 許 出 願 人 株式会社鷺宮製作所代 理 人
瀧野 秀雄
の試験力法を実施例するための装置の一例を示すブロッ
ク図、第２図は応力緩和を説明するグラフ、第３図は除
荷操作を説明する説明図、第４図は荷重・変位曲線を示
すグラフ、第５図はアクチュエータの動作を示すフロー
ナヤート、第６図は試験片の拡大斜視図、第７図Ｃ参照
はＲ曲線法によりＪＩｃ値を求めるプロセスを説明する
ためのグラフ、第８図は除荷コンプライアンス法を説明
するだめのグラフ、第９図は応力緩和の影響が入った荷
車・変位曲線の説明図である。 １・・・試験片、１ｂ・・・き裂、２・・・変位計、３
・・・ロードセル、５・・・アクチュエータ、６・・・
制御部。 特 許 出 願 人 株式会社鷺宮製作所第２図 を特開−−÷ 第５■ 第６図 第７図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 階堡結費面 手続補正書（帥 昭和５９年８月３日 特許庁長官志 賀 学 殿 １、 事件の表示 昭和５９年特許願第１２５０２６号 ２、 発明の名称 ハ カイソンセイ？ ゲンホウホウ Ｊ、１ｃ破壊靭性試験方法 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都中野区若宮２丁目５５番５号名称 株式
会ｉｉ令鷲ｆ３ ４、代理人 ５、 補正命令の０１寸 昭和 年
月 日ら、 補正により増加する発明の数 ／ｌ’？ これｔｙＪ頃ルの運り侑止Ｊる。 全文補正明細書 １、発明の名称 Ｊ＋Ｃ破壊靭性試験方法 ２、特許請求の範囲 ″除荷コンプライアンス法”により”Ｊ１ｃ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
することを特徴とするＪ１ｃ破壊靭性試験方法。 ３、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Ｊ＋Ｃ破壊靭性試験方法に関するものであ
る。 〔発明の技術的背景及びその問題点〕 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。 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Ａ＆ｌｉｌの方がＢ＆ｌｉ！より高かったとし
ても、それ・ぞれの材料に同じ寸法のき裂が存在する場
合、破壊強度は８６ｍの方がＡ１１ｌ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
破壊が急速に進行する際、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ｌｌＪ、Ｃ値”により求めるＪ＋Ｃ破壊靭
性試験方法としては、“Ｒ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。 Ｒ曲線法と除荷コンプライアンス法はともに“Ｒ曲線”
を求め、このＲ曲線と鈍化直線とからＪ１ｃ値を求める
方法であるが、Ｒ曲線の求め方が相違している。 上述のＲ曲線法ではＲ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
は一本の試験片の荷重・変位曲線から亀裂成長量を間接
的に測定してＲ曲線を求めるため、試験時間ｑ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ＣＴ試験片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８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（第９図参照）、正確なコンプライアンス
（Ｊｉｃ値）を求めることができない問題があった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 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、短時間でかつ正確にコンプライアンスを
求めることができるＪ１ｃ破壊靭性試験方法を提供する
ことである。 〔問題点を解決するだめの手段〕 本発明は上記目的を達成するために、“除荷コンプライ
アンス”により“ＪＩｃ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、除荷を開始することを特徴とし
ている。 〔実施例〕 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は変位計、
３はロードセル、４はＸ−Ｙ記録針、５はアクチュエー
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に理想亀裂１ｂが入っている。なお、Ｃ
Ｔ試験片１の代わりに３点曲げ試験片を使用してもよい
。 変位計２は開口変位（ＣＯＤ、第６図参照）を測定する
もので、（ｐす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。 Ｘ−Ｙ記録計４は、変位計２とロードセル３がら変位信
号、荷重信号を大刀して荷重・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。 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１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４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、アクチュエータ５をサーボ弁により制御してｃｏＤ
ｌが変化しないようにする。すると、変形によって生じ
た内部応力が減少する応力緩和が始まる。この応力緩和
はロードセル３により検出され、第２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／ｄｔ）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・変位曲線の領きθ（第３゛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
た時点でアクチュエータ５をザーボ弁により制御してＣ
０Ｄ２が変化しないようにし、上述の場合と同様にして
コンプライアンスを求める。 この動作を繰返すことにより、ｎ−１、２、３・・・・
・・ｎの各点でのコンプライアンスＣｎを求め、これら
コンプライアンスＣｎを“’５ａｘｉｎａの式゛ ａｎ＝Ａａ＋Ｂａ−ｆ＋ （Ｋｓ ・Ｃｎ）＋−−・
なお、Ａａ、Ｂａ・・・・・・は係数Ｋｓは材料定数 に代入して得た亀裂長さの演算値ａｎに基づいて亀裂成
長量△ａを算出する。 △ａ＝ａｎ−ａｏ （ａｏは荷重の作用点から理゛想亀
裂１ｂ先端までの距離） ＝Ａａ ＋Ｂ ａ ｆ １（Ｋ ｓ −Ｃｎ） 十−
・・・・−、（Ａａ十Ｂａｆ＋ （Ｋｓ−Ｃｏ）＋−
−）＝Ｂａ ｆ ｒ Ｋｓ （Ｃｎ−Ｃｏ ）→−・・
・・・・また、ａｎ、Ａｎ（第４図の曲線で囲まれた面
積）からＪｎを算出する。 なお、Ｂｂは係数である。 この後、亀裂成長量△ａとＪ積分との関係をプロットす
ることにより２曲線を求め、また鈍化直線を求めて、こ
れら２曲線と鈍化直線との交点から“Ｊ＋Ｃ値”を求め
る（第７図参照）。 なお、鈍化直線を求める範囲は弾性変形域であり、亀裂
の入っていない平滑試験片を用いて求めてもよい。この
場合の方が鈍化直線をきれいに求めることができる。 〔発明の効果〕 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
するようにしているので、応力緩和に合わせて除荷する
ような場合に比して、試験時間の短縮を図ることができ
、しかも測定データに応力緩和の影響が入らず、正確な
Ｊｔｃ値を求めることができる。 ４、図面の簡単な説明 図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
の試験方法を実施例するための装置の一例を示すブロッ
ク図、第２図は応力緩和を説明するグラフ、第３図は除
荷操作を説明する説明図、第４図は荷重・変位曲線を示
すグラフ、第５図はアクチュエータの動作を示すフロー
チャート、第６図は試験片の拡大斜視図、第７図は２曲
線と鈍化直線からＪｉｃ値を求める方法を説明するため
のグラフ、第８図は除荷コンプライアンス法を説明する
ためのグラフ、第９図は応力緩和の影響が入った荷重・
変位曲線の説明図である。 １・・・試験片、１ｂ・・・き裂、２・・・変位計、３
・・・ロードセル、５・・・アクチュエータ、６・・・
制御部。 特 許 出 願 人 株式会社鷺宮製作所代 理 人
瀧野 秀雄
Claims (1)
- 除荷コンプライアンス法によりＪ＿１ｃ値を求めるＪ＿
１ｃ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
ことを特徴とするＪ＿１ｃ破壊靭性試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12502684A JPS614939A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12502684A JPS614939A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614939A true JPS614939A (ja) | 1986-01-10 |
| JPH0324979B2 JPH0324979B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=14900009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12502684A Granted JPS614939A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Ｊ１ｃ破壊靭性試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614939A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134439A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
| JPS6134440A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP12502684A patent/JPS614939A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134439A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
| JPS6134440A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
| JPH0374940B2 (ja) * | 1984-07-27 | 1991-11-28 | ||
| JPH0374941B2 (ja) * | 1984-07-27 | 1991-11-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324979B2 (ja) | 1991-04-04 |
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