JPH0457214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は材料の疲労試験装置に係り、特に、疲
労破壊した時点で疲労破壊による材料の変化が大
きく現れないような材料であつても疲労破壊点を
明瞭に判別できるものに関する。

［従来の技術］ 一般に、材料の疲労試験は、材料に繰り返して
荷重を加えたとき、その材料が破壊するに至るま
での繰り返し回数を求めることによつて行われ
る。

即ち、例えば、材料の２つの部位をおさえ、そ
の一方の部位から一定振幅の繰り返し変位を加え
たときに他方の部位に加わる荷重の振幅を測定
し、この荷重振幅が材料の疲労破壊により急激に
減少するに至るまでの繰り返し回数を測定するも
のである。

この場合、材料の疲労破壊点の検出は第４図に
示されるように、測定荷重振幅が２つの設定レベ
ルＡとＢとの範囲内になつたことを検出するか、
あるいは、第５図に示されるように荷重振幅のピ
ーク位置が２つの設定レベルＣとＤとの範囲から
外れたことを検出することによつて行われてい
た。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような従来の装置で第６図Ａに
その正面図、第６図Ｂにその平面図がそれぞれ示
されている原子炉燃料集合体における支持格子に
設けられているスプリングのように比較的複雑に
折曲げられた板状体の疲労試験を行つた場合、そ
の疲労破壊点を判別することが極めて困難であつ
た。

第７図は、この場合における測定荷重振幅の推
移を示す図であるが、顕微鏡による観察によれば
図中Ｋ点で既に疲労破壊が起こつているにも拘わ
らず、測定荷重振幅の減少はほとんど判別出来な
い程度の変化しかなく、この状態がある時間続い
た後、K'点に至つて始めて測定荷重振幅の急激
な減少、即ち、破断がみられた。

この原因は、前記支持格子のように比較的複雑
な形状の板状体では一部が疲労破壊しても他の部
位が完全に破壊されなかつたり、あるいは、全部
が破壊してもその破壊された一方の部位が他方の
部位に引つ掛かつて一定時間見掛け上の強度を保
持したりするものと推定されるが、これに対する
有効な対策がなかつたものである。

本発明の目的は、このような欠点を除去した材
料の疲労試験装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明は、材料に繰り返して荷重を加える荷重
印加手段と、この荷重印加手段によつて荷重が加
えられたときに材料に作用する荷重変化を測定す
る材料変化検出手段とを備えた疲労試験装置にお
いて、前記材料変化検出手段から送出される材料
に作用する荷重変化に対応する交番状の信号が入
力されて、この交番状の信号を平均化して略直線
状の信号に変換する信号処理手段を設けたことを
特徴とし、疲労破壊点や破断点を前記略直線状の
変化曲線上に変曲点として表示させ、その時点を
顕著化する。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例に係る材料の疲労試験
装置を示すブロツク図である。

第１図において、符号１は荷重印加手段を構成
する疲労試験装置本体であり、この疲労試験装置
本体１には材料に任意の変位を加える振動発生装
置が内蔵されている。

又、前記疲労試験装置本体１の上部には前記振
動発生装置に結合された変位伝達棒２が立設され
ており、この変位伝達棒２の上部には試験片３を
載置する試験片載置台４が取り付けられている。

更に、前記疲労試験装置本体１には２本の支柱
５，５が立設され、これら支柱５，５の上端部に
は梁６が立設されており、この梁６の下部中央に
は材料変化検出手段を構成するロードセル７が取
り付けられているとともに、該ロードセル７には
検出棒８が取り付けられている。

この検出棒８はその先端部が前記試験片載置台
４に対向するように設けられており、該試験片載
置台４に載置された試験片に接触して該試験片に
加わる荷重その他の試験片の変化を前記ロードセ
ル７に伝達するものである。

このロードセル７は前記検出棒８によつて伝達
された荷重その他の機械的変化を電気的変化に変
換してその電気的信号を出力端子から送出するも
のである。

又、前記ロードセル７の出力端子はロードアン
プ９の入力端子に接続され、このロードアンプ９
の出力端子は、材料に作用する荷重変化に対応し
た交番状の信号が入力されるとともに、この交番
状の信号を平均化して略直線状の信号に変換し出
力する信号処理手段を構成する交流−直流変換器
１０の入力端子に接続されているとともに、該交
流−直流変換器１０の出力端子は記録計１１の入
力端子に接続されている。

前記ロードアンプ９は前記ロードセル７の出力
端子から送出された交流的電気信号を増幅してそ
の出力を前記交流−直流変換器１０に加えるもの
であり、この交流−直流変換器１０は入力された
交番状の信号を平均化して略直線状の信号に変換
して出力するものである。

更に、前記記録計１１は前記交流−直流変換器
１０から送出される信号の時間的変化を記録する
ものである。

上述の疲労試験装置によつて材料の疲労試験を
行うときは、まず、試験すべき材料の試験片３を
前記試験片載置台４に載置し、次に、前記検出棒
８を前記試験片３の上部に接触させ、然る後、前
記疲労試験装置本体１内に内蔵されている振動発
生機を作動させて前記試験片３に一定の振幅の繰
り返し変位を加える。

これにより前記試験片３に繰り返し荷重が加え
られ、この繰り返し荷重は前記検出棒８を通じて
前記ロードセル７によつて検出されて交番状の電
気信号に変換される。

この交番状の電気信号は前記ロードアンプ９に
よつて増幅され、前記交流−直流変換器１０によ
つてほぼ直線状の信号に変換されて前記記録計１
１に加えられる。

第２図及び第３図はこのようにして前記記録計
１１によつて記録された疲労試験結果を示すチヤ
ート図である。

図において、縦軸は荷重であり、横軸は時間又
は繰り返し回数である。

又、用いた試験片は前記第６図に示した原子炉
燃料集合体を構成する支持格子に形成されている
スプリングであり、第２図は試験片３に加える繰
り返し変位が比較的小さい場合、第３図はこれに
比較して大きい場合の結果をそれぞれ示してい
る。

第２図及び第３図からあきらかなように、疲労
破壊点K₁及びK₂はそれぞれ信号曲線の変曲点P₁
及びP₂として明瞭に判別でき、更に、破断点
K₁′及びK₂′は信号曲線のP₁′及びP₂′として明瞭に
判別できる。

このように、本実施例によれば、前記支持格子
のように、疲労破壊した時点で測定荷重の変化が
大きく現れないような材料であつても疲労破壊点
又は破断点を明瞭に判別できる。

又、本実施例の装置は従来の一般的な疲労試験
装置に公知の交流−直流変換器を追加するだけで
良いから、極めて容易に得ることができる。

尚、前記実施例にあつては、信号処理手段とし
て交流−直流変換器１０を用いたが、本発明はこ
れらに限られることなく、この信号処理手段とし
て、例えば、ダイオードとコンデンサーとからな
る公知の整流回路を用いても良い。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、本発明は、材料に繰り
返し荷重を加えたときに材料に作用する荷重変化
に対応して得られる交番状の信号が入力され、こ
の交番状の信号を平均化して略直線状の信号に変
換して送出する信号処理手段を設けたことによ
り、疲労破壊した時点で疲労破壊による材料の変
化が大きく現れないような材料の疲労破壊点又は
破断点を、前記直線状の信号の変曲点として顕著
化して、明瞭に判別することを可能にしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る材料の疲労試験
装置を示すブロツク図、第２図及び第３図は第１
図に示される実施例による測定結果を示すチヤー
ト図、第４図及び第５図は従来の疲労試験装置に
よる疲労破壊点の検出を説明するための図、第６
図は原子炉燃料集合体を構成する支持格子に形成
されているスプリングを示す図、第７図は第６図
に示される支持格子の疲労試験を従来の疲労試験
装置によつておこなつた場合の測定結果を示すチ
ヤート図である。 １，２，４……荷重印加手段を構成する疲労試
験装置本体、変位伝達棒及び試験片載置台、７，
８……材料変化検出手段を構成するロードセル及
び検出棒、１０……信号処理手段を構成する交流
−直流変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料に繰り返して荷重を加える荷重印加手段
   と、この荷重印加手段によつて荷重が加えられた
   ときに材料に作用する荷重変化を測定する材料変
   化検出手段とを備えた疲労試験装置において、 前記材料変化検出手段から送出される材料に作
   用する荷重変化に対応する交番状の信号が入力さ
   れて、この交番状の信号を平均化して略直線状の
   信号に変換する信号処理手段を設けたことを特徴
   とする材料の疲労試験装置。