JPH0610283Y2 - 亀裂長さ測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ＣＴ試験片等の試験体に生じた亀裂の長さを
測定する測定装置に係り、特に試験体に電流を流すこと
によりその亀裂の両近傍に電圧を発生させ、その電圧に
基づいて亀裂の長さの測定を行う亀裂長さ測定装置に関
する。

従来の技術 一定の形状を有する試験体、例えばＣＴ試験片等に繰り
返し荷重を加えると、ほぼ定まった個所から亀裂が生じ
その長さが徐々に増加していく。このＣＴ試験片の亀裂
を挟んだ両端部から定電流電源等によって電流を流す
と、電流は亀裂の生じていない部分を通って流れてい
く。亀裂の長さが長くなると電流の流れることのできる
断面積が減少するので、亀裂の両近傍間の抵抗値が増加
する。この抵抗値の増加は、亀裂の両近傍間に発生する
電圧の増加として現れる。

この作用に着目し、従来では亀裂の両近傍間に生じる電
圧に基づいて亀裂の長さの測定を行っていた。

考案が解決しようとする問題点 試験体の材質によって導電率が異なるので、同じ亀裂長
さであっても材質の違いによって亀裂の両近傍間に発生
する電圧は異なり、また試験体の置かれた雰囲気温度に
よっても導電率が変化するため、上記の方法により亀裂
長さを測定する場合には、試験体の材質および雰囲気温
度に基づく演算を測定値に対して施す必要があった。

本考案は上記問題を解決するために創案されたもので、
試験体の材質や雰囲気温度に影響されることのない亀裂
長さ測定装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本考案の亀裂長さ測定装置は、
試験体の亀裂を挟んだ一対の端部に給電する一対の電極
と、端部間の電圧を検出する第１のピックアップと、亀
裂を挟む一対の近傍の間の電圧を検出する第２のピック
アップと、第１のピックアップによって検出された電圧
と第２のピックアップによって検出された電圧との比の
演算を行う対比演算回路と、対比演算回路の演算結果に
従って亀裂の長さの演算を行う亀裂長さ演算回路とを備
える。

作用 試験体の両端部に発生する電圧は、材質による導電率お
よび雰囲気温度の２変数の関数と電流値との積として表
され、亀裂の両近傍間に発生する電圧は、亀裂が生じて
いないため電流の流れる部分が試験体の他の部分と同一
の材質であることから、導電率および雰囲気温度の関数
と亀裂長さの関数と電流値との３つの値の積として表さ
れる。これら２つの電圧の比を求める対比演算を行うこ
とにより、導電率および雰囲気温度の関数と電流値が消
去され、亀裂長さの関数のみで表される測定値を得る。
この測定値を基として亀裂長さ演算回路により亀裂の長
さの演算を行う。

実施例 第１図は本考案の一実施例を示す外観斜視図である。試
験体として例えばＣＴ試験片14を用いた例を示してい
る。先端が鋭角状の切込部32が形成され、導電材からな
るＣＴ試験片14の治具取付部33には丸孔が形成され、そ
こには丸棒22が挿入されている。丸棒22の両端は引張治
具21（図面を見易くするために実際より小さく描かれて
いる）に固定され、この引張治具21を介して切込部32を
引き裂く方向に、つまり引張治具21aは上向きに、引張
治具21bは下向きに荷重を発生し、その荷重をＣＴ試験
片14に繰り返し加えることにより荷重試験が行われる。

荷重試験により切込部32の頂部31に亀裂15が発生してい
る。この亀裂15を挟むＣＴ試験片14の一対の端部34に
は、給電用の電極13が導電性接着剤等によって貼り付け
られている（下方のもう一方の電極は図示されていな
い）。一対の端部34間の電圧を検出するための一対の第
１のピックアップ11がＣＴ試験片14の側面の端部中央に
貼り付けられ、亀裂15の両近傍には一対の第２のピック
アップ12が同様に貼り付けられている。

第２図は本考案の電気的構成を示すブロック線図であ
る。

ＣＴ試験片14に貼り付けられた電極13には、定電流電源
41が接続されている。第１のピックアップ11は差動増幅
器42に、第２のピックアップ12は差動増幅器43にそれぞ
れ導かれ、差動増幅器42、43の出力は対比演算回路44に
送出されている。その出力は亀裂長さ演算回路45に導か
れ、そこから表示部46へと送り出される。

第３図はＣＴ試験片14を抵抗で示す等価回路図である。
以下に本考案の亀裂長さ測定装置の動作について説明す
る。

抵抗R1、R3は、第１のピックアップ11と第２のピックア
ップ12との間に生じる抵抗を示し、抵抗R2は一対の第２
のピックアップ12の間に発生する抵抗を示している。こ
の回路には定電流電源41により電流Ｉが流れている。

抵抗R1、R3は亀裂15の長さには関係なく一定の値とな
り、ＣＴ試験片14の導電率をｄ、温度をｔで示すと、 Ｒ１＝Ｒ３＝k1×f(d、t) で表される（ｋ１はＣＴ試験片14の形状、および第１の
ピックアップ11の取り付け位置によって定まる定数）。

抵抗R2は亀裂15の長さをｌとすると、ｌの値に従って変
化し、亀裂15近傍の材質は他の部分と同じであることか
ら Ｒ２＝k2×f(d、t)×ｇ（ｌ） として表される（k2はＣＴ試験片14の形状、および第２
のピックアップ12の取り付け位置によって決まる定
数）。

第１のピックアップ11によって検出される電圧V1は Ｖ１＝Ｉ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） 第２のピックアップ12によって検出される電圧V2は Ｖ２＝Ｉ×Ｒ２ である。

対比演算回路44によってＶ２／Ｖ１の演算を行う。Ｖ２
／Ｖ１＝Ｓとすると、Ｓは次式で示すようになる。

つまりＣＴ試験片14の形状、および２組のピックアップ
11、12の取り付け位置によって決まる定数k1、k2と、亀
裂15の長さｌとによって定まる測定値Ｓを得る。

上記した測定値Ｓから亀裂15の長さｌを求める演算は亀
裂長さ演算回路45によって行れ、その演算方法は、亀裂
の長さが異なっていてそれぞれの亀裂の長さが既知の複
数の試験体から実験的に導かれた演算式、あるいは有限
要素法により求められた演算式等が用いられる。その演
算結果は表示部46に導かれて表示される。

なお本考案は上記実施例に限定されず、試験体14につい
ては、３点曲げ試験等で亀裂の発生する位置がほぼ定ま
っている試験体に適用することが可能である。また定電
流電源41については、試験体14に必要な電流を安定して
流せる電流源であるなら定電流電源に限定されない。

考案の効果 本考案の亀裂長さ測定装置は、試験体の両端部から電流
を流し、両端部に発生する電圧と亀裂両近傍に発生する
電圧との比を基として亀裂の長さを演算するようにした
ので、試験体の材質や雰囲気温度に影響されることなく
亀裂の長さの測定を行うことが可能になる。

また表示部46については、他の目的で設けられた表示
部、例えば荷重試験の試験結果等を表示する表示部等と
共用とすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す外観斜視図、第２図は
本考案の電気的構成を示すブロック線図、第３図は試験
体を抵抗で示す等価回路図である。 １１……第１のピックアップ、１２……第２のピックア
ップ、１３……電極、１４……試験体、１５……亀裂、
４４……対比演算回路、４５……亀裂長さ演算回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】試験体に生じた亀裂の長さを測定する亀裂
   長さ測定装置において、前記試験体の前記亀裂を挟んだ
   一対の端部に給電する一対の電極と、前記一対の端部間
   の電圧を検出する第１のピックアップと、前記亀裂を挟
   む一対の近傍の間の電圧を検出する第２のピックアップ
   と、第１のピックアップによって検出された電圧と第２
   のピックアップによって検出された電圧との比の演算を
   行う対比演算回路と、この対比演算回路の演算結果に従
   って前記亀裂の長さの演算を行う亀裂長さ演算回路とを
   備えたことを特徴とする亀裂長さ測定装置。