JPH0324979B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0324979B2 JPH0324979B2 JP12502684A JP12502684A JPH0324979B2 JP H0324979 B2 JPH0324979 B2 JP H0324979B2 JP 12502684 A JP12502684 A JP 12502684A JP 12502684 A JP12502684 A JP 12502684A JP H0324979 B2 JPH0324979 B2 JP H0324979B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- test piece
- curve
- stress relaxation
- displacement
- 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.)
- Expired
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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
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
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 Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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。
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。
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。
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鋼の方がＢ鋼より高かつたとしても、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Ｂ鋼の方がＡ鋼よりも高くなることがあ
る。
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鋼の方がＢ鋼より高かつたとしても、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Ｂ鋼の方が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。
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“J1c値”により求めるJ1c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。
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。
“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、試験時間の大幅な短縮を図ることができ
る。
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
が入つた例えば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
から計算によつて亀裂成長量を求める。
が入つた例えば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
から計算によつ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（J1c値）を求
めることができない問題があつた。
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（J1c値）を求
めることができない問題があつた。
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、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。
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。
上記目的を達成するため本発明により成された
J1c破壊靭性試験方法は、理想亀裂が入つた試験
片に所定の変位レベルまで荷重を作用した後、前
記試験片に作用する荷重を僅かに除荷し、その際
の荷重・変位曲線の傾きからJ1c値を求めるJ1c破
壊靭性試験方法において、前記除荷を、前記所定
の変位レベルを保持した状態での応力緩和がほぼ
無視し得る程度まで前記試験片に作用する荷重が
減少した後開始することを特徴としている。
J1c破壊靭性試験方法は、理想亀裂が入つた試験
片に所定の変位レベルまで荷重を作用した後、前
記試験片に作用する荷重を僅かに除荷し、その際
の荷重・変位曲線の傾きからJ1c値を求めるJ1c破
壊靭性試験方法において、前記除荷を、前記所定
の変位レベルを保持した状態での応力緩和がほぼ
無視し得る程度まで前記試験片に作用する荷重が
減少した後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。
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はアクチユエータ、６は制御器である。
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はアクチユエータ、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が入つて
いる。なお、CT試験片１の代わりに３点曲げ試
験片を使用してもよい。
れていて、該開口部１ａに理想亀裂１ｂが入つて
いる。なお、CT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、例えばクリツプゲージからな
る。
測定するもので、例えばクリツプゲージからな
る。
ロードセル３は、アクチユエータ５によりCT
試験片１に作用する荷重を検出する。
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。
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。
制御部６は、第５図に示すフローチヤートにし
たがつてアクチユエータ５を制御する。
たがつてアクチユエータ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。
説明する。
アクチユエータ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
なつてCODがCOD1になつたら、アクチユエータ
５をサーボ弁により制御してCOD1が変化しない
ようにする。すると、変形によつて生じた内部応
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
なつたとき（応力緩和の影響を無視し得るように
なつたとき）、制御器６によりアクチユエータ５
を動作させて一気に除荷する。この除荷によつて
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。
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
なつてCODがCOD1になつたら、アクチユエータ
５をサーボ弁により制御してCOD1が変化しない
ようにする。すると、変形によつて生じた内部応
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
なつたとき（応力緩和の影響を無視し得るように
なつたとき）、制御器６によりアクチユエータ５
を動作させて一気に除荷する。この除荷によつて
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、再びアクチユエータ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になつた時点でアクチユエータ５をサーボ
弁により制御してCOD2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。
CT試験片１に作用する荷重を増加し、CODが
COD2になつた時点でアクチユエータ５をサーボ
弁により制御してCOD2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“Saxinaの式” an＝Aa＋Ba・f1（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。
…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“Saxinaの式” an＝Aa＋Ba・f1（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−a0（a0は荷重の作用点から理想亀裂
1b先端までの距離） ＝Aa＋Baf1（Ks・Cn）＋…… −（Aa＋Baf1（Ks・C0）＋……） ＝Baf1Ks（Cn−C0）＋…… 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。
1b先端までの距離） ＝Aa＋Baf1（Ks・Cn）＋…… −（Aa＋Baf1（Ks・C0）＋……） ＝Baf1Ks（Cn−C0）＋…… 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。
Jn＝An／Bbｆ（an／Ｗ）
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
ロツトすることによりＲ曲線を求め、また鈍化直
線を求めて、これらＲ曲線と鈍化直線との交点か
ら“J1c値”を求める（第７図参照）。
ロツトすることによりＲ曲線を求め、また鈍化直
線を求めて、これらＲ曲線と鈍化直線との交点か
ら“J1c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、亀裂の入つ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。
り、亀裂の入つ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、理想亀裂
が入つた試験片に所定の変位レベルまで作用した
荷重の除荷を、上記所定の変位レベルを保持した
状態での応力緩和がほぼ無視し得る程度まで試験
片に作用する荷重が減少した後開始するようにし
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J1c値を求めることができる。
が入つた試験片に所定の変位レベルまで作用した
荷重の除荷を、上記所定の変位レベルを保持した
状態での応力緩和がほぼ無視し得る程度まで試験
片に作用する荷重が減少した後開始するようにし
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
は本発明の試験方法を実施例するための装置の一
例を示すブロツク図、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
アクチユエータの動作を示すフローチヤート、第
６図は試験片の拡大斜視図、第７図はＲ曲線と鈍
化直線からJ1c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
つた荷重・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…アクチユエータ、６…制御部。
は本発明の試験方法を実施例するための装置の一
例を示すブロツク図、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
アクチユエータの動作を示すフローチヤート、第
６図は試験片の拡大斜視図、第７図はＲ曲線と鈍
化直線からJ1c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
つた荷重・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…アクチユエータ、６…制御部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 理想亀裂が入つた試験片に所定の変位レベル
まで荷重を作用した後、前記試験片に作用する荷
重を僅かに除荷し、その際の荷重・変位曲線の傾
きからJ1c値を求めるJ1c破壊靭性試験方法におい
て、 前記除荷を、前記所定の変位レベルを保持した
状態での応力緩和がほぼ無視し得る程度まで前記
試験片に作用する荷重が減少した後開始する、 ことを特徴とするJ1c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 JPS614939A (ja) | 1986-01-10 |
| JPH0324979B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134440A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Saginomiya Seisakusho Inc | Ｊ↓１ｃ破壊靭性試験方法 |
| JPS6134439A (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS614939A (ja) | 1986-01-10 |
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