JPH0454447A - 疲労損傷計測方法 - Google Patents
疲労損傷計測方法Info
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- JPH0454447A JPH0454447A JP2164158A JP16415890A JPH0454447A JP H0454447 A JPH0454447 A JP H0454447A JP 2164158 A JP2164158 A JP 2164158A JP 16415890 A JP16415890 A JP 16415890A JP H0454447 A JPH0454447 A JP H0454447A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 52
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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、各種産業プラントの寿命、余寿命評価を行う
際に不可欠な構造林料の疲労、劣化、損傷の度合を超音
波を用いて非破壊的に計測する疲労損傷計測方法に関す
るものである。
際に不可欠な構造林料の疲労、劣化、損傷の度合を超音
波を用いて非破壊的に計測する疲労損傷計測方法に関す
るものである。
［従来の技術］
各種産業プラントの安全性、信頼性、経済性を向上させ
るために、稼動中のプラントを構成する機器、構造物な
どを非破壊的に検査し、余寿命を予測する上で重要な役
割を果たしてきた従来の超音波計測方法は、探触子から
被検査材の板厚方向に超音波を入射し、被検査材の底面
がら反射したエコーが現れる時間差および振幅差を計測
装置を用いてそれぞれ測定し、プラント稼動前、すなわ
ち健全材（新材）について同じ計測を行って得られた時
間差および振幅差のデータを用いて音速変化量および減
衰率変化量を求め、これらの変化量の大きさとクリープ
損傷量の対応関係からクリープの進行状態を把握し、機
器などの安全性を確認するようにしていた。
るために、稼動中のプラントを構成する機器、構造物な
どを非破壊的に検査し、余寿命を予測する上で重要な役
割を果たしてきた従来の超音波計測方法は、探触子から
被検査材の板厚方向に超音波を入射し、被検査材の底面
がら反射したエコーが現れる時間差および振幅差を計測
装置を用いてそれぞれ測定し、プラント稼動前、すなわ
ち健全材（新材）について同じ計測を行って得られた時
間差および振幅差のデータを用いて音速変化量および減
衰率変化量を求め、これらの変化量の大きさとクリープ
損傷量の対応関係からクリープの進行状態を把握し、機
器などの安全性を確認するようにしていた。
［発明が解決しようとする課題〕
しかし、前述の計測方法においては、音速変化量および
減衰率変化量が微小であり、損傷量の計測精度をそれ程
期待できず、また被検査材の底面に腐蝕または孔食が発
生し、板厚が不同になった場合、その影響がエコーに強
く現われ、音速変化量および減衰率変化量の測定を困難
にする問題がある。
減衰率変化量が微小であり、損傷量の計測精度をそれ程
期待できず、また被検査材の底面に腐蝕または孔食が発
生し、板厚が不同になった場合、その影響がエコーに強
く現われ、音速変化量および減衰率変化量の測定を困難
にする問題がある。
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決し、損傷量
の計測精度の向上が図れると共に、被検査材の底面に腐
蝕等が発生している場合でも計測できる疲労損傷計測方
法を提供することにある。
の計測精度の向上が図れると共に、被検査材の底面に腐
蝕等が発生している場合でも計測できる疲労損傷計測方
法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明者等は、構造材料が疲労した場合、構造材料の表
層部に劣化現象が顕著に現われること、健全材と痛んだ
材料では表層部を伝播した超音波の周波数特性が変わる
こと、および周波数分析したものを面積で表して比較す
れば、大きな値で定量的に比較でき、計測精度の向上が
期待できることを見出し、本発明を完成するに至ったも
のである。
層部に劣化現象が顕著に現われること、健全材と痛んだ
材料では表層部を伝播した超音波の周波数特性が変わる
こと、および周波数分析したものを面積で表して比較す
れば、大きな値で定量的に比較でき、計測精度の向上が
期待できることを見出し、本発明を完成するに至ったも
のである。
本発明は、被検査材の表層部に沿って超音波を発信し、
該超音波の表面波を受信して得られたデータを周波数分
析して周波数とその強度の関係を表す周波数分布曲線を
求め、該曲線から所定周波数領域の周波数分布面積を算
出し、一方上記被検査材と同材質の健全材を段階的に疲
労させて求めた周波数分布面積と損傷量の関係を表すマ
スターデータを予め作製しておき、上記算出した周波数
分布面積をマスターデータと比較して被検査材の損傷量
を求めるようにしたものである。なお、マスターデータ
としては、例えば疲労がゼロの６のに対する面積比を縦
軸にとり、破断点を１（１００％）とした損傷比を横軸
にとってグラフ化したものであってもよい。
該超音波の表面波を受信して得られたデータを周波数分
析して周波数とその強度の関係を表す周波数分布曲線を
求め、該曲線から所定周波数領域の周波数分布面積を算
出し、一方上記被検査材と同材質の健全材を段階的に疲
労させて求めた周波数分布面積と損傷量の関係を表すマ
スターデータを予め作製しておき、上記算出した周波数
分布面積をマスターデータと比較して被検査材の損傷量
を求めるようにしたものである。なお、マスターデータ
としては、例えば疲労がゼロの６のに対する面積比を縦
軸にとり、破断点を１（１００％）とした損傷比を横軸
にとってグラフ化したものであってもよい。
［作用］
被検査材の表層部を伝播する超音波の表面波は、周波数
が高くなるほど、鋭い指向性を示し、表層部の微小な変
化に応じて散乱、反射の影響を受は易い。従って、受信
した表面波のデータを周波数分析して周波数とその強度
の関係を示す周波数分布曲線を求めると、その曲線は健
全材のそれに比べて被検査材の疲労が進行するにつれ、
かつ周波数が高い領域はどＰ著な差異を生じる。
が高くなるほど、鋭い指向性を示し、表層部の微小な変
化に応じて散乱、反射の影響を受は易い。従って、受信
した表面波のデータを周波数分析して周波数とその強度
の関係を示す周波数分布曲線を求めると、その曲線は健
全材のそれに比べて被検査材の疲労が進行するにつれ、
かつ周波数が高い領域はどＰ著な差異を生じる。
しかし、曲線同士の比較では損傷量を定量的に求めるこ
とは困難である。そこで、上記曲線から所定周波数領域
の周波数分布面積を積分により算出すれば、大きな値と
して定量的に比較することが可能となる。この場合、健
全材を段階的に疲労させて求めた周波数分布面積と損傷
量の関係を表すマスターデータを予め作製しておき、上
記算出した周波数分布面積をマスターデータと比較する
ことにより、被検査材の損傷量ないし余寿命を精度よく
求めることができる。従って、従来の音速あるいは減衰
率の変化量で損傷量を計測するよりも計測精度が向上し
、しかも被検査材の底面に腐蝕等が発生している場合で
も計測が可能である。
とは困難である。そこで、上記曲線から所定周波数領域
の周波数分布面積を積分により算出すれば、大きな値と
して定量的に比較することが可能となる。この場合、健
全材を段階的に疲労させて求めた周波数分布面積と損傷
量の関係を表すマスターデータを予め作製しておき、上
記算出した周波数分布面積をマスターデータと比較する
ことにより、被検査材の損傷量ないし余寿命を精度よく
求めることができる。従って、従来の音速あるいは減衰
率の変化量で損傷量を計測するよりも計測精度が向上し
、しかも被検査材の底面に腐蝕等が発生している場合で
も計測が可能である。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する
。
。
第１図は本発明方法を実施するための計測装置を示し、
図において１は各種産業プラントの被検査材、２はその
被検査材１の表面に当接される探触子である。この探触
子２は被検査材１の表層部に沿って超音波を発信する発
信子３と、この発信子３から発信され被検査材１の表層
部に沿って伝播した超音波の表面波を受信する受信子４
とを所定の間隔を隔てて一体に組込んで構成されている
。
図において１は各種産業プラントの被検査材、２はその
被検査材１の表面に当接される探触子である。この探触
子２は被検査材１の表層部に沿って超音波を発信する発
信子３と、この発信子３から発信され被検査材１の表層
部に沿って伝播した超音波の表面波を受信する受信子４
とを所定の間隔を隔てて一体に組込んで構成されている
。
上記探触子２は、超音波パルスを発信子３に送ると共に
受信子４からの超音波パルスを受ける超音波送受信器（
パルサ・レシーバ）５およびこの超音波送受信器５から
出力される電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器６を介してコンピュータ７に電気的に接続されてい
る。このコンピュータ７は表面波を受信して得られたデ
ータを次のように演算処理してその処理結果を出力する
ようになっている。
受信子４からの超音波パルスを受ける超音波送受信器（
パルサ・レシーバ）５およびこの超音波送受信器５から
出力される電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器６を介してコンピュータ７に電気的に接続されてい
る。このコンピュータ７は表面波を受信して得られたデ
ータを次のように演算処理してその処理結果を出力する
ようになっている。
先ず、■受信データを周波数分析し、これに基づいて第
２図に示すように周波数とその強度の関係を表す周波数
分布曲線を求める。図示例では被検査材１と同材質の健
全材（疲労がゼロの新材）の周波数分布曲線も同時に示
されている。
２図に示すように周波数とその強度の関係を表す周波数
分布曲線を求める。図示例では被検査材１と同材質の健
全材（疲労がゼロの新材）の周波数分布曲線も同時に示
されている。
■この周波数分布曲線から所定周波数領域の周波数分布
面積Ａ（点線のハツチングで示す）を算出する。この場
合、周波数分布面積は周波数分布曲線を所定の積分範囲
、好ましくは高い周波数領域の積分範囲で積分すること
により求められる。
面積Ａ（点線のハツチングで示す）を算出する。この場
合、周波数分布面積は周波数分布曲線を所定の積分範囲
、好ましくは高い周波数領域の積分範囲で積分すること
により求められる。
一方、■上記被検査材と同材質の健全材をＰｉｌｌｅｔ
的に疲労させて求めた周波数分布面積と損傷量の関係を
表すマスターデータを予め作製しておく。
的に疲労させて求めた周波数分布面積と損傷量の関係を
表すマスターデータを予め作製しておく。
なお、マスターデータとしては、第３図に示すように疲
労がゼロの周波数分布面積Ｂに対する面積比Ａ／Ｂを縦
軸にとり、破断点を１ （１００％）とした損傷比を横
軸にとってグラフ化したものであってもよい、グラフの
縦軸および横軸には最大値を１とし、０から１の間を等
分した目盛が付けられている。損傷比は健全材に繰返し
応力を与え、例えば１万回の繰返し応力で破断したとす
ると、その破断点が１とされる。そして、新たな健全材
にチロ（損傷比０．１）、２千回（同０．２）、３千回
（同０，３）というように段階的に繰返し応力を与え、
その時の面積比Ａ／Ｂをグラフ上にプロットすることに
より、マスターデータの連続したマスターカーブが描か
れることになる。コンビニ−タフにはこのようなマスタ
ーデータが予め入力され、記憶される。
労がゼロの周波数分布面積Ｂに対する面積比Ａ／Ｂを縦
軸にとり、破断点を１ （１００％）とした損傷比を横
軸にとってグラフ化したものであってもよい、グラフの
縦軸および横軸には最大値を１とし、０から１の間を等
分した目盛が付けられている。損傷比は健全材に繰返し
応力を与え、例えば１万回の繰返し応力で破断したとす
ると、その破断点が１とされる。そして、新たな健全材
にチロ（損傷比０．１）、２千回（同０．２）、３千回
（同０，３）というように段階的に繰返し応力を与え、
その時の面積比Ａ／Ｂをグラフ上にプロットすることに
より、マスターデータの連続したマスターカーブが描か
れることになる。コンビニ−タフにはこのようなマスタ
ーデータが予め入力され、記憶される。
■上記算出した周波数分布面積をマスターデータと比較
して被検査材１の損傷量を求める。この場合、第３図に
示すようにグラフ上に算出した面積比およびそのマスタ
ーカーブに対する損傷比を表示すればよい０例えば、算
出した面積比が０．９であれば、損傷比は０．５という
ことになる。損傷比が０．５ （５０％）ということは
、この検査時期がプラント建設置＆１０年に当る場合に
は、後１０年の寿命があるということを示すものである
。
して被検査材１の損傷量を求める。この場合、第３図に
示すようにグラフ上に算出した面積比およびそのマスタ
ーカーブに対する損傷比を表示すればよい０例えば、算
出した面積比が０．９であれば、損傷比は０．５という
ことになる。損傷比が０．５ （５０％）ということは
、この検査時期がプラント建設置＆１０年に当る場合に
は、後１０年の寿命があるということを示すものである
。
コンピュータ７にはＣＲＴデイスプレィ８、グリンタ９
あるいはプロッタ１０が接続されており、第２図に示す
ような周波数分布曲線、第３図に示すようなマスターデ
ータおよび検査結果が出力される。
あるいはプロッタ１０が接続されており、第２図に示す
ような周波数分布曲線、第３図に示すようなマスターデ
ータおよび検査結果が出力される。
しかして、各種産業プラントの機器ないしＳ遺物の疲労
損傷を計測する場合には、その被検査材１の表面に探触
子２を直接押し当てればよく、構造物などから試験片を
切取ることなく、非破壊的に計測を行うことができる。
損傷を計測する場合には、その被検査材１の表面に探触
子２を直接押し当てればよく、構造物などから試験片を
切取ることなく、非破壊的に計測を行うことができる。
被検査材１に疲労が生じている場合、発信子３から発信
され被検査材１の表層部に沿って伝播するＢ音波の表面
波は、疲労部分の分子構造の変化などにより散乱あるい
は反射し、残りは受信子４を介して超音波送受信器５に
送られる。この超音波送受信器５からのデータはＡ／Ｄ
変換器６を介してコンピュータ７に入力され、周波数分
析され、周波数分布曲線が求められ、この周波数分布曲
線を所定の周波数範囲で積分することにより周波数分布
面槽が算出され、健全材の周波数分布面積に対する面積
比が算出される。算出された面積比はマスターデータを
収録したグラフ上に表示され、ＣＲＴディスグレイ８な
どにに出力表示される。従って、被検査材１の損傷量を
定量的に認識することができる。
され被検査材１の表層部に沿って伝播するＢ音波の表面
波は、疲労部分の分子構造の変化などにより散乱あるい
は反射し、残りは受信子４を介して超音波送受信器５に
送られる。この超音波送受信器５からのデータはＡ／Ｄ
変換器６を介してコンピュータ７に入力され、周波数分
析され、周波数分布曲線が求められ、この周波数分布曲
線を所定の周波数範囲で積分することにより周波数分布
面槽が算出され、健全材の周波数分布面積に対する面積
比が算出される。算出された面積比はマスターデータを
収録したグラフ上に表示され、ＣＲＴディスグレイ８な
どにに出力表示される。従って、被検査材１の損傷量を
定量的に認識することができる。
なお、この計測方法は被検査材の表面に開口した疲労割
れが発生している場合、その深さ寸法の計測にも適用可
能である。
れが発生している場合、その深さ寸法の計測にも適用可
能である。
［発明の効果〕
以上要するに本発明によれば、被検査材の表層部を伝播
させた超音波表面波の受信データを周波数分析して周波
数分布面積を算出し、この面積を予め作製したマスター
データと比較して被検査材の損傷量を計測するようにし
たので、超音波を板厚方向に伝播させて音速あるいは減
衰率の変化量で＃Ｉ傷量を計測する従来の計測方法に比
して、損ａＩ量の計測精度の向上が図れると共に、被検
査材の底面に腐蝕等が発生している場合でも計測できる
効果を奏する。
させた超音波表面波の受信データを周波数分析して周波
数分布面積を算出し、この面積を予め作製したマスター
データと比較して被検査材の損傷量を計測するようにし
たので、超音波を板厚方向に伝播させて音速あるいは減
衰率の変化量で＃Ｉ傷量を計測する従来の計測方法に比
して、損ａＩ量の計測精度の向上が図れると共に、被検
査材の底面に腐蝕等が発生している場合でも計測できる
効果を奏する。
第１図は本発明方法を実施する装置の構成図、第２図は
周波数分析曲線を示すグラフ、第３図はマスターデータ
を示すグラフである。 図中、１は被検査材である。
周波数分析曲線を示すグラフ、第３図はマスターデータ
を示すグラフである。 図中、１は被検査材である。
Claims (1)
- １、被検査材の表層部に沿って超音波を発信し、該超音
波の表面波を受信して得られたデータを周波数分析して
周波数とその強度の関係を表す周波数分布曲線を求め、
該曲線から所定周波数領域の周波数分布面積を算出し、
一方上記被検査材と同材質の健全材を段階的に疲労させ
て求めた周波数分布面積と損傷量の関係を表すマスター
データを予め作製しておき、上記算出した周波数分布面
積をマスターデータと比較して被検査材の損傷量を求め
ることを特徴とする疲労損傷計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164158A JP2855800B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 疲労損傷計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164158A JP2855800B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 疲労損傷計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454447A true JPH0454447A (ja) | 1992-02-21 |
| JP2855800B2 JP2855800B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=15787842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164158A Expired - Fee Related JP2855800B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 疲労損傷計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855800B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005300383A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Univ Nihon | コンクリートの腐食診断装置及び診断方法 |
| JP2007017300A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Toshiba Corp | 表面検査装置および表面検査方法 |
| JP2007121166A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2007121123A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超音波法によるコンクリート構造物内の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法及び検査装置 |
| JP2010256279A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Ihi Corp | 浸炭深さ測定方法及び浸炭深さ測定装置 |
| JP2011146568A (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Disco Abrasive Syst Ltd | ウエーハの割れ検出方法及び検出装置 |
| CN108871981A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种金属材料疲劳性能优劣的评价方法 |
| CN109975121A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-05 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表征pbx造型粉可压性的快速评价方法 |
| CN115219184A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-21 | 中国科学技术大学 | 一种基于声学指纹的断路器机械状态检测系统及方法 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2164158A patent/JP2855800B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN108871981B (zh) * | 2018-05-25 | 2021-04-20 | 中国科学院金属研究所 | 一种金属材料疲劳性能优劣的评价方法 |
| CN109975121A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-05 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表征pbx造型粉可压性的快速评价方法 |
| CN109975121B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-07-27 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表征pbx造型粉可压性的快速评价方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2855800B2 (ja) | 1999-02-10 |
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