JPH04204038A - 材料疲労試験における歪制御方法 - Google Patents
材料疲労試験における歪制御方法Info
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- JPH04204038A JPH04204038A JP32949690A JP32949690A JPH04204038A JP H04204038 A JPH04204038 A JP H04204038A JP 32949690 A JP32949690 A JP 32949690A JP 32949690 A JP32949690 A JP 32949690A JP H04204038 A JPH04204038 A JP H04204038A
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- Japan
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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、歪を塑性歪とクリープ歪に分割して材料疲労
試験を行うための歪制御方法に関するものである。
試験を行うための歪制御方法に関するものである。
〔従来の技術］
一般に材料の変形は、時間に依存しない変形（塑性変形
）と時間に依存する変形（クリープ変形）とに大別され
る。そして、材料に生じる全歪εは、ε＝ε。十ε、７
＝εｅ十ε、＋ε。
）と時間に依存する変形（クリープ変形）とに大別され
る。そして、材料に生じる全歪εは、ε＝ε。十ε、７
＝εｅ十ε、＋ε。
で表される。式中、ε８は弾性歪、ε、、、は非弾性歪
、ε９は塑性歪、ε、はクリープ歪である。
、ε９は塑性歪、ε、はクリープ歪である。
従来、材料に引張・圧縮荷重を繰り返し加えて試験する
際に、第４図に示すように、最大引張荷重を加えたとき
の歪ＥＩを一定に保持して材料にクリープ歪ε。を生し
させるＰＣ試験法を採用することがある。
際に、第４図に示すように、最大引張荷重を加えたとき
の歪ＥＩを一定に保持して材料にクリープ歪ε。を生し
させるＰＣ試験法を採用することがある。
従来、この試験を行う場合、歪を一定に保持している期
間の制御は、時間管理か又はレベル管理によって行って
いた。
間の制御は、時間管理か又はレベル管理によって行って
いた。
しかし、この従来の方法では、試験の開始から終了まで
非弾性歪ε１、（ε２＋ε。）と、塑性歪ε２及びクリ
ープ歪ε、の各々とを一定値にそれぞれ保っておくこと
ができず、完全な歪分割法とは言い難かった。
非弾性歪ε１、（ε２＋ε。）と、塑性歪ε２及びクリ
ープ歪ε、の各々とを一定値にそれぞれ保っておくこと
ができず、完全な歪分割法とは言い難かった。
よって本発明は、上述した状況に鑑み、試験の開始から
終了まで、非弾性歪量とこの歪を構成する塑性歪及びク
リープ歪の各々とを一定に保って材料の疲労試験を行う
ことのできる歪制御方法を提供することを課題としてい
る。
終了まで、非弾性歪量とこの歪を構成する塑性歪及びク
リープ歪の各々とを一定に保って材料の疲労試験を行う
ことのできる歪制御方法を提供することを課題としてい
る。
〔課題を解決するための手段］
上記課題を解決するため本発明により成された材料疲労
試験における歪制御方法は、第１図のヒステリシスルー
プに示すように、（ａ）予め定めた最大引張歪Ｅ１とな
るまで試験片に加える歪を増大し、（ｂ）このとき試験
片に加わる歪と荷重とによって試験片のヤング率直線１
１を求め、（ｃ） 該ヤング率直線ｌ、と最大引張歪Ｅ
１とに基づいて塑性歪ε２とクリープ歪εゎとの分割点
ε、Ｃを求め、（ｄ）該分割点ε、Ｃと前記ヤング率直
線ｌ、とによって推定されるクリープ歪（ε。１−εｐ
ｃ）が所定値ε。となるまで、前記試験片に加わる前記
最大引張歪Ｅ、を保持し、（ｅ）その後前記分割点εｐ
ｃと前記ヤング率直線ｌ、とによって推定される塑性歪
（ε９Ｉ＋εｐｅ）が所定値ε２となるまで、前記試験
片に加わる歪を減少し、（ｆ）以後上記（ａ）からのス
テ・レプを試験片が破断するまで繰り返すことを特徴と
している。
試験における歪制御方法は、第１図のヒステリシスルー
プに示すように、（ａ）予め定めた最大引張歪Ｅ１とな
るまで試験片に加える歪を増大し、（ｂ）このとき試験
片に加わる歪と荷重とによって試験片のヤング率直線１
１を求め、（ｃ） 該ヤング率直線ｌ、と最大引張歪Ｅ
１とに基づいて塑性歪ε２とクリープ歪εゎとの分割点
ε、Ｃを求め、（ｄ）該分割点ε、Ｃと前記ヤング率直
線ｌ、とによって推定されるクリープ歪（ε。１−εｐ
ｃ）が所定値ε。となるまで、前記試験片に加わる前記
最大引張歪Ｅ、を保持し、（ｅ）その後前記分割点εｐ
ｃと前記ヤング率直線ｌ、とによって推定される塑性歪
（ε９Ｉ＋εｐｅ）が所定値ε２となるまで、前記試験
片に加わる歪を減少し、（ｆ）以後上記（ａ）からのス
テ・レプを試験片が破断するまで繰り返すことを特徴と
している。
〔作 用］
上記方法において、最大引張歪Ｅｌ、クリープ歪ε。及
び塑性歪ε２を予め定めている。そして先ず、最大引張
歪Ｅ１となるまで試験片に加える歪を増大したときの歪
と荷重とによって求めたヤング率直線１１を求めている
。次に、このヤング率直線ｌ、と最大引張歪Ｅ、とを利
用して塑性歪ε、とクリープ歪ε。との分割点εｐｃを
求めている。上記のように求めた分割点εｐｃとヤング
率直線１１とによって所定値ε。となるクリープ歪（ε
Ｃ１−εｐｃ）が推定できるので、試験片に加わる最大
引張歪を保持している期間が簡単に決定できる。また、
分割点ε９ｃとヤング率直線ｌ、とによって所定値ε２
となる塑性歪（ε９ｌ−ｊ−εｐＣ）が推定できるので
、試験片に加わる歪をどこまで減少するかも簡単に決定
できる。よって、以上のことを試験片が破断するまで繰
り返すことで、試験の間、試験片に加える塑性歪ε２、
クリープ歪ε。
び塑性歪ε２を予め定めている。そして先ず、最大引張
歪Ｅ１となるまで試験片に加える歪を増大したときの歪
と荷重とによって求めたヤング率直線１１を求めている
。次に、このヤング率直線ｌ、と最大引張歪Ｅ、とを利
用して塑性歪ε、とクリープ歪ε。との分割点εｐｃを
求めている。上記のように求めた分割点εｐｃとヤング
率直線１１とによって所定値ε。となるクリープ歪（ε
Ｃ１−εｐｃ）が推定できるので、試験片に加わる最大
引張歪を保持している期間が簡単に決定できる。また、
分割点ε９ｃとヤング率直線ｌ、とによって所定値ε２
となる塑性歪（ε９ｌ−ｊ−εｐＣ）が推定できるので
、試験片に加わる歪をどこまで減少するかも簡単に決定
できる。よって、以上のことを試験片が破断するまで繰
り返すことで、試験の間、試験片に加える塑性歪ε２、
クリープ歪ε。
及び非弾性歪ε、□を一定に保つことができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の方法を荷重−歪のヒステリシスループを
示す第１図を参照して説明する。
示す第１図を参照して説明する。
同図において、まず荷重及び歪の加わっていない試験片
に目標値をＥ、とする、例えば１秒当たり１パーセント
の割りで増大する歪を加えると、試験片に加わる荷重と
歪は０点からＡ点に至る曲線上を変化する。所定の歪Ｅ
、が生じたら、０点からＡ点までの荷重及び歪のデータ
に基づいてヤング率直線１．を計算によって求める。そ
して、この求めたヤング率直線１１に平行なＡ点を通る
直線１２と横軸（歪量）との交点εｐｃを演算によって
求める。
に目標値をＥ、とする、例えば１秒当たり１パーセント
の割りで増大する歪を加えると、試験片に加わる荷重と
歪は０点からＡ点に至る曲線上を変化する。所定の歪Ｅ
、が生じたら、０点からＡ点までの荷重及び歪のデータ
に基づいてヤング率直線１．を計算によって求める。そ
して、この求めたヤング率直線１１に平行なＡ点を通る
直線１２と横軸（歪量）との交点εｐｃを演算によって
求める。
次に、歪Ｅ１を一定に保ち、この状態で所定のクリープ
歪εゎが生しる点εｃ１を推定によって求める。すなわ
ち、歪Ｅ１を一定に保っているときクリープ歪ε。の発
生によって低下する荷重と歪Ｅ１とによって定まる点Ｂ
を通るヤング率直線１１に平行な直線１３と横軸との交
点ε。１を求め、この交点εｃ１の値と上記交点ε９ｅ
の値との差（εｃ１−εＩＩＣ）が所定のクリープ歪ε
、に等しくなる点Ｂを求める。
歪εゎが生しる点εｃ１を推定によって求める。すなわ
ち、歪Ｅ１を一定に保っているときクリープ歪ε。の発
生によって低下する荷重と歪Ｅ１とによって定まる点Ｂ
を通るヤング率直線１１に平行な直線１３と横軸との交
点ε。１を求め、この交点εｃ１の値と上記交点ε９ｅ
の値との差（εｃ１−εＩＩＣ）が所定のクリープ歪ε
、に等しくなる点Ｂを求める。
上記点Ｂが求まったら、所定の変化率の歪制御によって
圧縮を開始する。そして、この圧縮の過程において、所
定の塑性歪ε２が生しる点ε２．を推定によって求める
。、すなわち、圧縮過程において変化する荷重及び歪Ｅ
２とによって定まる点Ｃを通るヤング率直線１１に平行
な直線１４と横軸との交点ε２．を求め、この交点ε２
．と上記交点ε、。の値との和（ε２１＋εｐＣ）が所
定の塑性歪ε２に等しくなる一点Ｃを求める。
圧縮を開始する。そして、この圧縮の過程において、所
定の塑性歪ε２が生しる点ε２．を推定によって求める
。、すなわち、圧縮過程において変化する荷重及び歪Ｅ
２とによって定まる点Ｃを通るヤング率直線１１に平行
な直線１４と横軸との交点ε２．を求め、この交点ε２
．と上記交点ε、。の値との和（ε２１＋εｐＣ）が所
定の塑性歪ε２に等しくなる一点Ｃを求める。
上記点Ｃが求まったら、目標値をＥｌとする所定の変化
率の歪制御によって引張を開始する。この引張によって
、試験片に加わる荷重と歪は０点からＡ点に至る曲線上
を変化する。所定の歪Ｅ。
率の歪制御によって引張を開始する。この引張によって
、試験片に加わる荷重と歪は０点からＡ点に至る曲線上
を変化する。所定の歪Ｅ。
が生したら、０点からＡ点までの荷重及び歪のデータに
基づいてヤング率直線ｌ、を計算によって求める。
基づいてヤング率直線ｌ、を計算によって求める。
そして、以後はこのヤング率直線ｌ、を上記直線ｌ、に
代えて用いて上述したと同様のことを試験片が破断する
まで行うことによって、試験中、塑性歪ε、及びクリー
プ歪ε、と非弾性歪ε１、（ε９＋ε。）とを一定に保
持し続けることができる。
代えて用いて上述したと同様のことを試験片が破断する
まで行うことによって、試験中、塑性歪ε、及びクリー
プ歪ε、と非弾性歪ε１、（ε９＋ε。）とを一定に保
持し続けることができる。
第２図は上述した歪制御方法を実施するための装置を示
し、同図において、１は予め定めたプログラムによって
動作するマイクロコンピュータ（ｃＰＵ）によって構成
された制御器である。
し、同図において、１は予め定めたプログラムによって
動作するマイクロコンピュータ（ｃＰＵ）によって構成
された制御器である。
この制御器１は、上述した最大引張歪Ｅ１、塑性歪ε９
、クリープ歪ε。、歪変化率などに関する各種のデータ
を格納したメモリを内蔵し、試験片ＴＰの歪を検出する
歪検出器２からの歪検出信号と、試験片ＴＰに加わる荷
重を検出する荷重検出器３からの荷重検出信号とをＡ／
Ｄ変換器４ａ及び４ｂを介してそれぞれ入力し、これら
の入力信号を予め定めたプログラムに従って処理じて歪
制御信号を出力する。
、クリープ歪ε。、歪変化率などに関する各種のデータ
を格納したメモリを内蔵し、試験片ＴＰの歪を検出する
歪検出器２からの歪検出信号と、試験片ＴＰに加わる荷
重を検出する荷重検出器３からの荷重検出信号とをＡ／
Ｄ変換器４ａ及び４ｂを介してそれぞれ入力し、これら
の入力信号を予め定めたプログラムに従って処理じて歪
制御信号を出力する。
制御器１が出力する歪制御信号はＤ／Ａ変換器５を介し
て、−人力に歪検出器２からの歪検出信号が入力されて
いる加算点６の十人力に供給されている。加算点６の出
力には、−歪制御信号と歪検出信号との差である偏差信
号が出力され、これがサーボアンプ７を介して図示しな
い電気油圧式アクチュエータのサーボ弁８に供給されて
試験片ＴＰに所定の歪が加えられるようになる。
て、−人力に歪検出器２からの歪検出信号が入力されて
いる加算点６の十人力に供給されている。加算点６の出
力には、−歪制御信号と歪検出信号との差である偏差信
号が出力され、これがサーボアンプ７を介して図示しな
い電気油圧式アクチュエータのサーボ弁８に供給されて
試験片ＴＰに所定の歪が加えられるようになる。
上述の構成において、予め定めたプログラムに従って制
御器１が行う仕事を示す第３図のフローチャートと第１
図とを参照して動作の詳細を以下説明する。
御器１が行う仕事を示す第３図のフローチャートと第１
図とを参照して動作の詳細を以下説明する。
制御器１は電源の投入によって動作を開始し、その最初
のステップにおいて、目標値をＥ、として所定の変化率
で増大する歪制御信号を出力する。
のステップにおいて、目標値をＥ、として所定の変化率
で増大する歪制御信号を出力する。
このことによって試験片ＴＰに加わる引張歪が増大され
、このとき歪検出器２が発生する歪検出信号と荷重検出
器３が発生する荷重検出信号とを続くステップＳ２にお
いてＡ／Ｄ変換器４ａ及び４ｂをそれぞれ介して入力し
、この人力じた歪検出信号と荷重検出信号とを適当なサ
ンプリング周波数でサンプリングしてメモリ内の所定の
エリアに格納する。
、このとき歪検出器２が発生する歪検出信号と荷重検出
器３が発生する荷重検出信号とを続くステップＳ２にお
いてＡ／Ｄ変換器４ａ及び４ｂをそれぞれ介して入力し
、この人力じた歪検出信号と荷重検出信号とを適当なサ
ンプリング周波数でサンプリングしてメモリ内の所定の
エリアに格納する。
その後ステップＳ３に進み、ここで歪検出器２からの歪
検出信号に基づいて歪が目標値巳、に達したか否かを判
定し、このステップＳ３の判定がＹＥＳとなるまで上記
ステップＳ１乃至Ｓ３を繰り返す。ステップＳ３の判定
がＹＥＳとなったらステップＳ４に進み、ここで上記メ
モリに格納した歪検出信号と荷重検出信号とに基づいて
ヤング率直線１．を求め、これをメモリの所定のエリア
に格納してからステップＳ５に進んで上記点εｐＣを求
める。
検出信号に基づいて歪が目標値巳、に達したか否かを判
定し、このステップＳ３の判定がＹＥＳとなるまで上記
ステップＳ１乃至Ｓ３を繰り返す。ステップＳ３の判定
がＹＥＳとなったらステップＳ４に進み、ここで上記メ
モリに格納した歪検出信号と荷重検出信号とに基づいて
ヤング率直線１．を求め、これをメモリの所定のエリア
に格納してからステップＳ５に進んで上記点εｐＣを求
める。
その後ステップＳ６に進み、ここで歪を一定値Ｅ１に保
ってからステップＳ７に進んで、歪検出器２からの歪検
出信号と荷重検出器３からの荷重検出信号とを取込む。
ってからステップＳ７に進んで、歪検出器２からの歪検
出信号と荷重検出器３からの荷重検出信号とを取込む。
そして続くステップＳ８において、この取込んだ歪検出
信号及び荷重検出信号と上記ステップＳ４で求めたヤン
グ率直線１１とに基づいて上記点εｃ１を推定する。次
に、上記ステップＳ８において推定した点ε。１が、ε
ｃ＋−ε２．＝ε。となる点であるか否かをステップＳ
９において判定し、このステップＳ９の判定がＹＥＳと
なるまで上記ステップＳ６乃至ステップＳ９を繰り返す
。
信号及び荷重検出信号と上記ステップＳ４で求めたヤン
グ率直線１１とに基づいて上記点εｃ１を推定する。次
に、上記ステップＳ８において推定した点ε。１が、ε
ｃ＋−ε２．＝ε。となる点であるか否かをステップＳ
９において判定し、このステップＳ９の判定がＹＥＳと
なるまで上記ステップＳ６乃至ステップＳ９を繰り返す
。
ステップＳ９の判定がＹＥＳとなったらステ、。
プＳＩＯに進み、ここで所定の変化率で減少する歪制御
信号を出力する。このことによって試験片ＴＰに加わる
引張歪が減少され、このとき歪検出器２が発生する歪検
出信号と荷重検品器３が発生する荷重検出信号とを続く
ステップ３１１において取込む。そして続（ステップＳ
１２において、この取込んだ歪検出信号と荷重検出信号
と上記ステップＳ４で求め″たヤング率直線１１ とに
基づいて上記点ε□を推定する。次に、上記ステップＳ
１２において推定した点εｐ１が、εｐ＋＋ε、、Ｃ−
ε２となる点であるか否かをステップＳ１３において判
定し、このステップＳ１’３の判定がＹＥＳとなるまで
上記ステップＳ１０乃至ステップ３１３を繰り返す。
信号を出力する。このことによって試験片ＴＰに加わる
引張歪が減少され、このとき歪検出器２が発生する歪検
出信号と荷重検品器３が発生する荷重検出信号とを続く
ステップ３１１において取込む。そして続（ステップＳ
１２において、この取込んだ歪検出信号と荷重検出信号
と上記ステップＳ４で求め″たヤング率直線１１ とに
基づいて上記点ε□を推定する。次に、上記ステップＳ
１２において推定した点εｐ１が、εｐ＋＋ε、、Ｃ−
ε２となる点であるか否かをステップＳ１３において判
定し、このステップＳ１’３の判定がＹＥＳとなるまで
上記ステップＳ１０乃至ステップ３１３を繰り返す。
上記ステップ３１３の判定がＹＥＳとなったらステップ
Ｓ１４においてメモリ内に構成したカウンタエリアをイ
ンクリメントして試験回数を計数してから上記ステップ
Ｓ１に戻って上述の動作を試験片ＴＰが破断するまで繰
り返す。
Ｓ１４においてメモリ内に構成したカウンタエリアをイ
ンクリメントして試験回数を計数してから上記ステップ
Ｓ１に戻って上述の動作を試験片ＴＰが破断するまで繰
り返す。
以上説明したように本発明によれば、塑性歪とクリープ
歪との分割点とヤング率直線とによって所定値となるク
リープ歪を推定して、試験片に加わる最大引張歪を保持
している期間を決定し、また分割点とヤング率とによっ
て所定値となる塑性歪を推定して、試験片に加わる歪を
どこまで減少するかを決定することを試験片が破断する
まで繰り返しているので、試験の開始から終了まで、非
弾性歪量とこの歪を構成する塑性歪及びクリープ歪の各
々とを一定に保って材料の疲労試験を行うことのできる
。
歪との分割点とヤング率直線とによって所定値となるク
リープ歪を推定して、試験片に加わる最大引張歪を保持
している期間を決定し、また分割点とヤング率とによっ
て所定値となる塑性歪を推定して、試験片に加わる歪を
どこまで減少するかを決定することを試験片が破断する
まで繰り返しているので、試験の開始から終了まで、非
弾性歪量とこの歪を構成する塑性歪及びクリープ歪の各
々とを一定に保って材料の疲労試験を行うことのできる
。
第１図は本発明の詳細な説明するための荷重−歪のヒス
テリシスループ、 第２図は本発明の方法を実施するだめの装置の構成を示
す図、 第３図は第２図中の制御器が行う仕事を示すフローチャ
ート、 第４図は従来のＰＣ試験法を説明するための荷重−歪の
ヒステリシスループである。 ＴＰ・・・試験片、Ｅｌ・・・最大引張歪、ｌ、・・・
ヤング率直線、ε９・・・塑性歪ε２、ε。・・・クリ
ープ歪、ε９ｃ・・・分割点、（ε０．−εｐｃ）・・
・推定されるクリープ歪、（ε９．＋ε２．）・・・推
定される塑性歪、ε１７・・・非弾性歪。
テリシスループ、 第２図は本発明の方法を実施するだめの装置の構成を示
す図、 第３図は第２図中の制御器が行う仕事を示すフローチャ
ート、 第４図は従来のＰＣ試験法を説明するための荷重−歪の
ヒステリシスループである。 ＴＰ・・・試験片、Ｅｌ・・・最大引張歪、ｌ、・・・
ヤング率直線、ε９・・・塑性歪ε２、ε。・・・クリ
ープ歪、ε９ｃ・・・分割点、（ε０．−εｐｃ）・・
・推定されるクリープ歪、（ε９．＋ε２．）・・・推
定される塑性歪、ε１７・・・非弾性歪。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （ａ）予め定めた最大引張歪となるまで試験片に加える
歪を増大し、 （ｂ）このとき試験片に加わる歪と荷重とによって試験
片のヤング率直線を求め、 （ｃ）該ヤング率直線と最大引張歪とに基づいて塑性歪
とクリープ歪との分割点を求め、 （ｄ）該分割点と前記ヤング率直線とによって推定され
るクリープ歪が所定値となるまで、前記試験片に加わる
前記最大引張歪を保持し、 （ｅ）その後前記分割点と前記ヤング率直線とによって
推定される塑性歪が所定値となるまで、前記試験片に加
わる歪を減少し、 （ｆ）以後上記（ａ）からのステップを試験片が破断す
るまで繰り返す、 ことを特徴とする材料疲労試験における歪制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32949690A JPH04204038A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 材料疲労試験における歪制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32949690A JPH04204038A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 材料疲労試験における歪制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204038A true JPH04204038A (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=18222020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32949690A Pending JPH04204038A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 材料疲労試験における歪制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04204038A (ja) |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP32949690A patent/JPH04204038A/ja active Pending
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