JPS60227151A - 疲れ寿命監視の為の用具及びその作製方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、疲れ（疲労）監視技術に関し、更に詳しくは
構造物内部の疲れ破壊の６行のめやすを与える為の用具
及びその様な用具を作成する為の方法に関する。

（発明の背景） 疲れに基く潜在的なｊｉＩｌ造上の破壊現象は、主に疲
れ破壊が通常、構造物の重要な帯域に於て突然起こる事
から、構造設計上の最も問題の多い厄介な分野の一つと
されている。疲れ現象の多くの面は未だ解明されていな
いが、疲れの進行は全ての材料に於て存在するミクロ的
な疵或いは欠陥から始まるものである事が一般的に知ら
れている。成る状況下ではミクロ的な欠陥は急速に成長
して合体し、クラックの形態のマクロ的な欠陥を形成す
る。このマクロ的なりラックの成長及び伝播が疲れ破壊
現象の直接の原因である。然し乍らその様ナマクロ的な
りラックの出現は疲れの進行上比較的遅い時期に生じ、
従ってその後切迫して生じる疲れ破壊の然るべき軸告手
段として用いることはもはや出来ない。

材料に固有のミクロ的な欠陥を成長させそして合体させ
る主な要因は、強い応力場或いは歪場（今後応力場と称
する）の存在である。その様な強い応力場即ち応力集中
は、一般的に構造物内の穴、切欠或いは他の類似の幾何
学的断続部の様な、急な不連続部分即ち１応力集中誘起
体１の近くで発生する。かくして、疲れ破壊はその様な
応力集中誘起体において或いはその近くで発生し、そし
て成る臨界的な応力、即ち臨界的な歪を越えた時はいつ
でも開始されると思われる。従って、疲労は、航空機、
機械要素、圧力容器、橋梁等の如く、没後的なそしてし
ばしば変動性の負荷のかかる多くの中速において、主要
な設計考慮事項の一つである。

従来、模造設計者は、使用材料の既知の耐久限界より十
分下の水準に構造物の重要な帯域に存在する応力を維持
する様な方法で構造設計を行うことによって、疲れ破壊
現象の問題を回避しようと試みて来た。それ故、峻小半
径の穴、すみ肉等が構造設計に取入れられ、そして比較
的滑らかな構造物を提供し、それによって疲れ破壊の可
能性を減少させる為に、′穏やか１な応力集中誘起体だ
けしか構造物中に使用されないようにされた。この型式
の設計手法は結果的に構造物を全体的に安全なものとし
且つ疲れ破壊現象が比較的生じないものとしたが、同時
に構造上の効率において認めがたい程の負担を招き、こ
れは結局過大な製作費をもたらした。

疲れを補償するよう構造物の設計を行う時及び構造物の
潜在疲れ寿命の評価を試みようとするに当り、設計者は
一般的に、実験的なデータ及びそれまでに開発された経
験的な設計法則の川合わせを頼りとして設計を行う。実
験的な疲れデータは殆どのｗｆＤｉ料に於て、材料に与
えられた応力水準の関１１として疲れ破壊現象をｄ４　
Ｊ’ｌ’ｊする負荷トイ’ｊ　ｊｌ’ｉ。

し獲の表示を４１．え供するＳ−ｎ曲線のｊｌつで占積
されて来た。然し乍ら、実−〆（的データにはかなりの
バラつきが存在しておりそしてそれらは適用される繰返
し応力が一定の４飛巾であるような構造物に対してだけ
しか厳密に適用しえない。反復負荷を受ける殆どの実際
の構造物は、一般的に変動する水準の応力を様々の繰返
し数にわたって受ける。かくして、成る特定の構造物の
疲れ寿命はその特定の個々の応力履歴に大きく依存する
。

実験上の８−ｎ曲線データを実際の負荷状況に当てはめ
るに際し、経験的法則及び手法が提案された。これらの
経験的法則は、累積的損傷の法則（そのうちのもつとも
一般的なものはミノアの法則である）として呼称された
が、良く適合しないことが分った。例えば、構造物に２
つの相異なる応力水準が力えられるという最も簡単な場
合でさえも、構造物の疲れ寿命は応力水準の適用の順序
に依存する事が実験的に実証されている。

しかし、上記累積的損傷の法則はどれも異なる応力水準
の構造物に対する適用順序に差異が生じうろことを考慮
して居ない。更に、累積した疲れ損傷は非破壌検査によ
っては決定出来ず、それ故構造物の材料の詳細なミクロ
的検査が不十分であると、所定の時点での構造物部材の
累積拶傷を正確に決定する方法は無い。

つまり、構造物の実際の負荷履歴が知られない以上、そ
して正確に予測出来ない以上、疲れを考慮した構造設計
を実施することは、非効率であるばかりか非常に当り外
れがある。従って、疲れ損傷を監視し大惨事発生の可能
性を最小限とする為に損傷した構造物を修理し或いは交
換するといった対策を購じうるに十分な時間をもって迫
りつつある疲れ破壊を贅告する為に、特定の構造物の残
存する疲れ寿命の信頼し祈る推定を提供する手段が必要
とされている。

本発明は、任意の所望の構造部材に対する残存する疲れ
寿命の、再現性のよい、信頼【７行る推定を提供出来る
、比較内面Ｉηな疲れ監視用ｒＡ、より成る。本川ｌは
疲れ寿命を監視するべき構造部材に取付けられ、実際の
構造部材が受けると全く石１−の歪履歴及び環境の下に
置かれる。木；旧ｉは小型で迂っ製作費が安く、シかも
必要に応して特定の構造物用捨及び構造材料に合わせて
製作しで３Ｌる。

（発明の概要） 簡単に言えば、本発明は部材の疲れ寿命を監視する為の
用具である。この用具は被監視部材と同一の材料で作成
された少くとも１つの、好ましくは複数の実質的に平ら
な、細長の試１喚片から戊り、これら試験片は被監視部
材に平行に取付けられるので全ての試験片が前記部材と
同じ歪履歴を受ける。各々の試験片は、局部的な応力年
中を誘起するように設計された少くとも一対の切欠がら
成る特別の切欠模様を有している。各々の切欠対の一つ
の切欠は試験片の長手方向の夫々の側辺に配置され、対
向する切欠は実質的に同一の形状寸法をしている。切欠
対の＠腺は然るべく　ｙ′Ｊ４ばれた方向に沿って配向
付けられるべきである。各々の試験片の切欠模様は強さ
が比較的４■やかなものから非゛ボに厳しいものにまで
変化する応力場を生成する。

局部的な応力領域の厳しさの程度は切欠模様の形状寸法
によって制御される。滑らかな形状はｔ青やかな応力集
中を生み出し、一方鋭い断芹形状−は厳しい応力を生み
出す。この様にして、全ての試験片に同一の歪履歴を適
用する結果、各々の試験片の切欠の先端部分には相異な
る応力集中が発現し、各々の試験片の寿命は異ったもの
となる。夫々の試験片の疲れ寿命は被監、視部材の本来
の疲れ寿命の成る割合を構成する。本発明は前述の用具
を作製する方法をも包含している。

（実施例の説明） 第１図には構造部材（図示せず）の疲れ寿命を監視する
為の装置１０が示される。疲れ嫉視装置１０は、複数の
独立した試験片１２，１４．１６．１８及び２０から成
る。５枚のこうした試験片の使用が好ましい。試験片１
２．ｉ４．１６．１８及び２０は実質上平ら（好ましく
は厚さ約０．５ミリ）であり且つ長手方向の長さ約２５
ミリ及び横幅約６５ミリ寸法の、全体的に長方形状のも
のである。試験片の前記寸法は現在好ましいものである
が、試験片の長さ、幅及び厚さが特定の用途に対して変
更し得、本発明が特定の寸法の試験片に限定されない事
を銘記されたい。

試験片１２．１４．１６．１８及び２０は好ましくは被
監視構造部材（図示せず）と同一の材料で作製される。

好ましい実施例に於て、被監視構造部材（図示せず）は
高い強度と軽量性が必要とされる航空機の製造及び他の
構造物に広く用いられ、７０７５−Ｔ６アルミニウムと
して知られる高力アルミニウム合金より成る。７０７５
−Ｔ６アルミニウムを好ましい実施例に使用したのは本
発明の主旨を例示する目的の為だけであり、試験片が他
の金属、プラスチック等の様な他の材料、好ましくは特
定の被監視構造部材に使用したものと同一の材料で作製
し得る事は明らかである。

試験片１２，１４．１６．１８及び２０は、被監視構造
部材（図示せず）が受けるのと同一の実際の歪Ｗｉ歴及
び環境の下に置かれる様にして位置決めされた単一のゲ
ージに組込まれる。このことは全体に、試験片が被監視
構造要素に直接的に取付は或いは固着され、そして構造
要素の使用寿命（図示せず）を通してそのままとされる
事を意味する。試験片はビン或いは接着剤、若しくはス
ポット溶接等の他の然るべき方式の結合手段によって部
材に１固着される。各々の試験片が同一の歪を確実に受
ける様、試験片は被監視部材に互いに平行に増付けられ
且つ固着される。本用具は被監視構造要素の危険（重要
）部分に設置する必要は無いが、部材と同一の歪履歴及
び環境を受ける様な方法で設置すべきである。好ましく
は、試験片の軸線は被監視部材が受けることが予測され
る最大の主引張歪の方向に配向される。上記の如く試験
片を位置決めする事によって、被監視構造部材の累積損
傷の判定に関与する前述の困難さは回避される。

本発明の基本前搗け、疲れの基本原耶が累積損傷を正確
に判定し、また残存の疲れ寿命を予測するに十分詳しく
はまだ解明されていない以上、疲労は監視用具１０が被
監視部材と同じ特性を有し且つ同じ歪履歴及び環境の下
に智かれる様にして監視すべきであることを保証するこ
とである。然し乍ら、各々の試験片中に強い応力集中即
ち応力張化場をヰみ出す所定の応力集中誘起体即ち応力
集中用切欠模様を導入する事によって試験集中には加速
された疲れ損傷が発生する。その様な応力集中誘起体を
導入することによって試験片と部材とが同一の歪１！ｌ
ｕ歴を受けると仮定した場合、各々の試験片の寿命は確
実に被監視構造部材の寿命よりも短くなる。試験片内部
の応力集中誘起体の厳しさの程度を変化させる（Ｉ！Ｉ
Ｉち切欠模様を変える）ことによって、各々の試験片は
被監視構造部材の予測寿命のかなり正確にしてしかも再
現性のある、成る割合において疲れ破壊を受けるよう特
別に作製することが出来る。かくして、各々の試験片の
破損は、被監視構造部材の疲れ寿命の本来の寿命の一部
の終了の全般的に〜信頼出来るめやすを提供する。

個々の試験片の彼れ破損は、被監視部材の本来の・一部
が尽きたことのめやすを提供し且つそれによって構造部
材の予測残存疲れ寿命を表示する為或いは本来の疲れ破
壊が迫りつつある事の警告を与える為に、好適な方法例
えば目視検査或いは遠隔手段を用いる事によって探知し
得る。もし試験片に導入される応力集中誘起体の厳しさ
の程度が被監視部材における応力集中誘起体より僅かに
厳しい条件から出発して適当な範囲にわたって段階を追
って厳しさを増加しつつ変化されるなら部材の疲れ寿命
は比較的正確に監視出来る。以下に明らかにされる如く
、応力誘起体の厳しさの程度は試験片内部の切欠の模様
によって主に制御される。

同じく以下に明らかにされる如く、応力集中誘起体の寸
法は被監視構造部材の特定の材質によって変化し、そし
て以下に詳細を述べる如き本発明の原理に従って予め決
定し得る。

本実施例の試験片１２．１４．１６．１８及び２０は切
欠模様の厳しさの程度が左から右へ順に大きくなる様、
（即ち試験片１４の切欠模様の厳しさの程度が試験片１
２のそれよりも大きい様に）順に並べられる。かくして
、本実施例の試験片１２．１４．１６．１８及び２０は
逆の順序に夫々の疲れ破壊点に達するものと予測される
。切欠模様の厳しさの程度は、試験片１２のノツチ２２
に示されるような著しい寸法形状上の断続部を持たない
比較内機やかなものから、試験片２０の複合Ｔ字形切欠
の様に複数の紛失な断続部のある比較的厳しいものまで
にわたっている。

切欠模様を変化させる主な理由は、ｖＡ鹸片が切欠の近
くで受ける応力の物理的挙動及び数学的記述の顕著外差
異である。緩やかな切欠を有する試験片１２の場合、切
欠の先端に近い部分は乱れの無い即ち切欠の無い場合の
応力から切欠の縁部に生ずる最大応力迄変化する応力の
局部的増大を受ける。前記最大の値は方程式 ％式％ σアは切欠の先端に発生する応力であり、試験片の最大
応力、σは試験片の両端に与えられる一様な引張力、Ｃ
は応力集中係数である。

最大値から乱されない値迄の応力の変化はその時の切欠
Ｉ１１様に正しく依存する関数である。半円形成いは半
楕円形の切欠に対してはその関数は多項式関数である。

緩やかな切欠模様の試験片１２とは対称的′に、境界に
おいて脱失な断続部分から成る厳しい切欠模様を有する
試験片２０に導入される応力は方程式 ％式％ σは切欠同志の間の線に沿う応力、Ｘは切欠尖端を原点
としそして切欠尖端同志間の線に沿っての座標、には応
力度係数、そしてｎは切欠尖端付近°での応力増大の割
合を示すもの（オーダオプストレスシンギュラリテイと
も称される。）である。

前記方程式から明らかな如く、厳しい切欠模様を有する
試験片に於ては、応力は切欠尖端で無限とカる傾向呪あ
り、仮に材料の強さに限界が無ければその通りとなるで
あろう。実際には前記応力は、゛材料により制限されて
疲れ損傷が急速に蓄積する塑性帯域の形成或いは、切欠
のクラックとしての伝播を引起こす。切欠同志の間付近
の応力特性は、応力集中係数（紗やかな切欠に関し）或
いは応力強度係Ｉ！！（厳しい切欠に関し）の何れによ
っても、また応力が切欠からの距離が遠ざかるに従い、
平均的（甜されない）な値にまで戻って減少する時の割
合によっても制御される事が実験的に判明した。これら
２つの因子は、試験片の切欠近くに損傷が蓄積する割合
を制御し従ってそれによって試験片内部でのミクロ的な
りラックと、それに続く疲れ破壊に要する時間をｆｖ制
御、する。かくして、ある臨界的な応力が試験片内部の
ミクロ的な欠陥を成長させる為に必要であるとすると、
応力の強さ或いは応力集中係数自体が発生した応力場の
全体的な大きさを支配し、一方応力の減少の割合が、欠
陥が成長する為には欠陥がどの程度切欠に近くあるべき
かを決定する。ミクロ的な疵が試験片全体に統計的四等
に分布しているものとすると、２つの係数の組合せは、
疲れ損傷が試験片の切欠同志の間部分の内部に発生する
確率の目安と見なす事が出来る。その結果として、試験
片の疲れ寿命が全て異り、しかも確実に被監視構造部材
の疲れ寿命よりもかなり短いものとなる様にする為に、
前記臨界的な因子の制御を与える一連の実際の切欠模様
を試験片内に得ることが望まれる。

切欠模様の厳しさの程度を変化させる為に、切欠の形状
寸法特性が変化され得る事が分った。例えば、もし切欠
が試験片１６に示される如く配向角０が０″で互いに整
列していると、臨界因子は切欠の楔角αの変更に比較的
影響されないことが分った。他方、もし切欠が試験片１
８に示した様に配向角が鉛直から４５＠の角度で整列す
る様に位置決めされると、切欠同志の間の負荷は４帳状
態ではなく剪断状態となり、応力の減少の度合は２つの
切欠の楔角によって強く影響されるものとなる。かくし
て、切欠模様の変化に関連する２つの制御パラメータは
切欠の挟角を表す楔角αと切欠の方向を表す配向角０と
である。楔角と配向角の異なる一連の切欠を使用する事
によって被監視構造部材の紋れ寿命の様々に興った所定
へ割合の疲れ寿命を示す試験片を提供する為に、各々の
試験片の疲れ特命を変化させ且つ制御させることが出来
る。

第１図では試験片１２．１４．１６．１８及び２０は各
々異った切欠模様を有している。試験片１２は、夫々実
質上半円形でしかも同一寸法の一対の切欠２２及び２４
より成る最も緩やかな切欠模様を有しており、切欠２２
と２４とは実質的に同じ形状である。加うるに切欠２２
及び２４は横断方向に伸びる一本の軸線２６に沿って実
質１互いに整列しており、その為に配向角は０”である
。

２つの切欠の各々は図示の如く、試験片の長手方向側辺
の各々に配置される。前述の様に、半円形の切欠２２及
び２４或いはこの形の切欠は比較内紛やかで且つ脱失な
断続部が無いことから穏やかな応力集中誘起体と考えら
れる。かくて前述の説明に従えば、試験片１２は穏やか
な応力集中誘起体を備えた構造部材を代表する疲れ寿命
を有するものと見なすことが出来、そしてその疲れ寿命
は以下に説明される他の試験片の疲れ寿命よりも長いも
のである。

試験片１４は同じく、試験片１４の長手方向側辺に各一
つ配置された一対の切欠２８及び３０より成る比較内機
やかな切欠模様を有している・ここでも切欠２８及び３
０は配向角０＠を為すように一本の横断軸線３２に沿っ
て整列している。然し乍ら、試験片１４の一対の切欠は
試験片１２の切欠２２及び２４とは違って夫々実質上半
楕円形であり、両方共はぼ同一の寸法とされている。半
楕円形の切欠２８及び３０は、やはり穏やかな応力集中
誘起体と考えられるが、試験片１２の半円形の切欠２２
及び２４よりも高い応力算定係数を持っている。

従って、同一の歪履歴を受ける場合、試験片１４の疲れ
寿命は試験片１２のそれよりも短いものと予測出来る。

勿論、試験片１４の疲れ寿命も又被監視構造部材の疲れ
寿命の所定の割合を構成する。

試験片１６も又試験片の長手方向側辺に各一つ配置され
た一対の切欠３４及び３６から成る切欠模様を有してい
る。切欠３４及び５６は試験片１２及び１４の切欠と同
様、図示の如く、試験片の長手方向側辺に対して直交す
る一本の軸線３８（方向角０°　）に沿って全体的に整
列している。

しかし、切欠３４及び３６は試験片１２及び１４の切欠
とは異り、比較的脱失な断紗部を提供する為に楔形即ち
Ｖ字形をしている。本実施例に於ては、切欠３４及び５
６の楔角（挟角）αは６０”であるが、本発明は特定の
楔角の切欠に限定されるものでは無い。切欠３４及び３
６間の応力集中は試験片１２及び１４のものよりも火責
いので試験片１６の疲れ寿命は試験片１２又は１４のそ
れよりも短いと予測し得る。

第２図に詳細に示される試験片１８は各々楔角が６０″
の、全体的にＶ字形である一対の切欠４０及び４２より
成る切欠模様を有している。これ迄説明した試験片とは
異り、試験片１Ｂの２つの切欠は試験片１８を横切って
伸延する横方向軸線４４に対して約４５°の角度で互い
に整列している。試験片１Ｂの疲れ寿命は前述の試験片
１２．１４或いは１６のそれよりも短いと予測出来る。

試験片２０の切欠模様は−４６−４８及び５〇−５２の
２対の切欠より構成されている。夫々の切欠は楔角が６
０°の全体にＶ字形をしている。各切欠対は夫々試験片
２０の横方向軸ｉ！５４から±し、そしてその為に試験
片２０の疲れ寿命は他の試験片１２．１４．１・６或い
は１Ｂのそれよりも短いと予測出来る。

７０７５アルミニウムで作成された試験片１２．１４．
１６．１８及び２０が、同様に７０７５アルミニウムで
作られた構造部材の疲れ寿命を監視する為に作製されそ
して使用された。試験片１２．１４．１６．１８及び２
０はゲージに組込まれ同じく７０７５アルミニウム製の
構造部材上に取付けられた。部材の疲れ試験を、梁に試
験片を取付けて行なった場合、夫々の試験片は以下の表
に示される繰返し回数で破壊した。

試験片　試験片破壊繰返し回数 １２　５７１．６００回 １４　２８４７００回 １６　２（１９００回 １８　１７４．６００回 ２０　１６４６００同 被監視構造部材は４８６．　ＯＯ０回の繰返し同数で被
れ破壊を生じた。試験データの検討から、試験片が被監
視構造部材の実際の疲れ寿命のおよそ５３％（試験片１
８及び２０）、６０％（試験片１４及び１６）、そして
７５襲（試験片１２）で疲れ破壊の勧告を与えた事を示
している。重ねて行なった試験によって、前記試験結果
は再現性があり、残存する疲れ寿命の比較的信頼性のあ
るめやすを与えるものである事が実証された。試験片２
０及び１４に対する代表的なＳ−ｎ曲線の一部が第３図
に示され、線５６は試験片２０のＳ−ｎ曲線を、そして
線５Ｂは試験片１４の８−ｎ曲線を表わしている。前述
の如く、Ｓ−ｎ曲線は所期の応力水演の関数として疲れ
破壊を引起こす倉荷繰返し数を示すものである。

本発明の好ましい実施例の前述の内容は、７０７５アル
ミニウム製の構造部材の疲れ寿命を頓視する目的上、７
０７５アルミニウムで作製された一組の試験片１２．１
４．１６．１８及び２０に関するものではあるが、同じ
概念と技術が他の材料に関しても適応し得る事は明らか
である。切欠対の数、切欠形状、楔角α及び切欠配向角
θを含む切欠模様が他の材料に於ても変化し得る事も又
明らかである。

加うるに、好ましい実施例は５枚−組の試験片を用いて
いるが、特定の用徐に応じてはより多い或いは少い数の
試験片を用い得る事を銘記されたい。例えば成る場合に
はその部材の疲れ寿命の６０％時点でだけ確聞する必要
があり得る。この様な場合に於ては部材の疲れ寿命のお
よそ６０％の時点を表示する切欠形状を有する試験片だ
けが用いられる。然し乍ら、段階的な破壊を表示し、構
造部材中に存在しているかもしれない未検出の重大な欠
陥からの破壊を防ぎそして一般的に信頼性と安全性を高
める為に１つ以上の試験片を使用するのが好ましい。

ある特定の材料製の部材の疲れ寿命も監視する為の一組
の試験片を開発するに当り、その特定材料製の薄板（好
ましくは厚さ０．５ミリ）が作成され、そしておよそ２
５ミリＸ４５ミリの接散の細長試験片が前記薄板から形
成される。５枚−組の試験片が薄板から切取られそして
各々の組の５枚の試験片には試験片１２．１４．１６．
１８及び２０に関して前述した如き態様で切欠が形成さ
れる。

５枚−組の切欠を形成したに駒片を件部した後、試験片
が所期適用応力水準の結果として疲れ破壊を発生するま
での繰返し回数を表示する為の、夫々異る５枚の試験片
に対する疲労曲線８−ｎを得る為、各々の組における各
試験片毎に疲れ試験が行なわれる。各々の試験片に対す
る８−ｎ曲線が得られたら、相異る試験片の破壊の差が
初期疲れ破壊を警告する所望の差を得るのに適当なもの
であるかどうかを決定する為にそれらが検討される。

もしその差が満足されるものであれば、同一の切欠形状
を持つ５枚−組の試験片が新しく作製され、夫々の試験
片には試験片が破壊する順序を再確認する為に称々の引
張範囲に於て制御された引張力下での共通の疲れ試験が
行なわれる。その後、別の一組の試験片が作製され、各
々の試験片が受けるであろう構造部材の疲れ寿命の、特
定の時点或いは割合を証明する為に被監視構造部材の縮
小見本に於て疲れ試験が行なわれる。

仮に最初の試験に於て試験片の８−ｎ曲線同志の差が十
分なものではなく然も試験片の寿命の一層の精緻化と修
正が望まれる時には１つ或いはそれ以上の試験片の切欠
模様を変更し得る。暫定の試験片の疲れ寿命を延ばした
いか縮めたいかに応じて楔角αを変更し或いは配向角０
を変更し、或いはその両方を変更し得る。前に指摘した
通り、より小さい楔角はよりきびしい応力集中酵起体を
発現せしめ、従って疲れ寿命はより短くなる。加えて、
配向角０の変更は、切欠尖端同志の間の線上に於て異る
組合せの引張力及び剪断力を発現せしめ、その結果、楔
角に対する感度及び切欠尖端付近の応力減少の度合を変
化せしめる。かくして、これらパラメータは微小欠陥の
成長の可能性を制御する。一度変更が為されたなら、新
たなＳ−ｎ曲線を生ぜしめる為追加的疲れ試験が実施さ
れそして上記過程の残りが行なわれる。

好ましい実施例についての以上の説明により、本発明が
疲れ破壊を受ける構造部材の疲れ寿命を監視する為の用
具を構成することが明らかである。

本用具は可動部分を有さす且つ作製上比較的簡単で安価
であり、然も被監視構造部材の残存疲れ寿命の良好なめ
やすを与える。本発明は又、任意の材料で出来た構造部
材の疲れ寿命を監視する為の一組の試験片を開発する為
の方法をも提供する。

以上、具体例に基づき説明したが本発明の内で多くの変
更を為し得る事を銘記されたい。

【図面の簡単な説明】

！！１図は、本発明に従う疲れ監視用具の好ｆ）７い実
施例を構成する全体に平行な５枚の試験片の平面図、第
２図は第１図の試験片の１つを表わす拡大平面図、そし
て第３図は第１図の２つの試験片の為の代表的な負荷繰
返し回数対応力振幅の相関図（８−ｎ曲線）の一部を表
わすグラフである。 図中主な番号及び記号の名称は以下の通り。 １２．１４．１６．１Ｂ、２０：試験片２２．２４．２
８．５０．５４．３６．４０．４２．４６．４８．５０
．５２：切欠 ５６：試験片２０のＳ−ｎ曲線 ５８：試験片１４のＳ−ｎ曲線 θ：配向角 α：楔角

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　部材の疲れ寿命を監視する為の川じ（１０）にし
   て、被監視部材と同一の材料製の、複Ｖ（の実質上平ら
   な細長の試験片（１２，１４，１６，１８，２０にして
   、全ての試験片が部材と同一の、陸Ｗ　ＩＩＩを受ける
   ように部材と平行に固着され、各々（７）　％　ｐ：片
   が少くとも一対の切欠（２２と２４．２日と３０．３４
   と３６．４０と４２．４６と４８．５０と５２）より成
   る応力集中切欠模様を有し、切欠対の各切欠が試１ゆ片
   の長手方向の各側辺に配置され、切欠対の切欠が実質上
   幾何学的に同一であり且つ実質上相互にづ６列し、夫々
   の試験片（１２，１４，１６，１Ｂ、２０）の切欠模様
   の厳しさの程度が、幾何学的な断続部の無い穏やかなも
   の（２２及び２４）から鋭尖な幾何学的な断続部状を有
   する厳しいもの（４６及び４゛８）迄変化し、全ての試
   験片（１２，１４，１６，１Ｂ、２０）への同一の歪の
   適用によって各々の試験片の切欠（２２と２４．２８と
   ３０，３４と３６．４ｏと４２．４６と４８．５ｏと５
   ２）の近くに相異なる応力集中が発現し、各々の試験片
   （１２，１４，１６，１８，２０）が相異る寿命を有し
   、各々の試験片の疲れ寿命が被監視部材の疲れ寿命の一
   部のみを構成する試験片によって成る疲れ寿命監視用具
   。 ２、　試験片の１つ（１２）は実質上０゛　の配向角（
   θ）でもって共通の横断軸線に沿って整列した、実質上
   楕円形の一対の切欠（２２と２４）より成る切欠模様を
   有している特許Ｍ火の卸囲第１項記載の用具。 ３、　試験片の１つ（１４）は実質上０°の配向角（θ
   ）でもって共通の横断軸線に沿って整列した、実質上楕
   円形の一対の切欠（２８と３０）より成る切欠模様を有
   している特許請求の範囲第１項記載の用具。 ４、　試験片の１つ（１６）は実質上０°の配向角（θ
   ）でもって共通の横断軸線に沿って整列した、７字形の
   一対の切欠（３４と３６）より成る切欠模様を有してい
   る特許請求の範囲第１項記載の用具。 ５、　試験片の１つ（１８）は横断軸線に対して実質上
   ４５°の配向角（θ）でもって整列した、７字形の一対
   の切欠（４０と４２）から成る切欠模様を有している特
   許請求の範囲第１項記戦の用具。 ＆　試■ｐ片の１つ（２０）は二対のＶ字形の切欠模様
   （４６と４８．５０と５２）を有し、各切欠対の１つの
   切欠が試験片の長平方向の各側辺に配置され、各切欠対
   が横断軸線に対して相互に実質上±４５′の配向角（０
   ）で整列している特許請求の範囲第１項記載の用具。 Ｚ　部材の疲れ寿命を監視する為の用具にして、少くと
   も一つの、実質上平らな、細長の、被１ｅλ視部材と同
   一の材料製の試験片（１８）にして、部材に固着され、
   部材と同一の歪履歴を受け、少くとも一対ノ切欠（４０
   と４２）より成る応力集中用切欠を有し、切欠対（４０
   と４２）の１つの切欠が試験片（１Ｂ）の長手方向各側
   辺に配置され、切欠対の切欠（４０と４２）が幾何学的
   に実質上同一で且つ実質上相互に整列し、被監視部材及
   び試験片（１Ｂ）への歪の適用の結果、試験片（１８）
   の切欠（４０と４２）の近くに応力集中が発現し、試験
   片が被監視部材の疲れ寿命の一部のみを構成する疲れ寿
   命を有する試験片Ｃｌ８）によって成る用具。 ８、　試験片の切欠模様は一対の実質−ヒＶ学歴の切欠
   より成る特許請求の範囲第７項記載の用具。 ９７字形の切欠対は実質上６０゛の楔角（α）を有して
   いる特許請求の範囲第８項記載の用具。 １０．７字形の切欠対は横断軸線に対し実質上４５°の
   配向角（θ）で整列している特許請求の範囲第９項記載
   の用具。 １ｔ　特定の材料で作製された部材の疲れ寿命を監視す
   る為の用具（１０）を作製する方法にして、部材を作製
   した材料の薄板を用意する段階と、薄板材料から複数の
   細長試験片（１２，１４，１６，１８，２０）を用意す
   る段階と、少くとも一対の切欠試験片の長手方向の各側
   辺に配置され、切欠対の切欠が実鶏上同−の幾何学的形
   状とされ、各試）倹片（１２，１４，１６，１８，２０
   ）の切欠模様カミ実賃上相互に整列し、各試験片（１２
   ，１４・１６．１８．２０）の切欠模様が変化し、全て
   の試１片Ｇこｉｔする１ＴＴ１−の歪が適用される時各
   試験片が異る寿命を有し、各試験片（１２，１４，１６
   ，１Ｂ、２０）の疲ね寿命カー被監視部材の疲れ寿命の
   一部のみをｒ＆成する４１こ切断する段階とによって成
   る方法。 １２、試験片内部の疲れ一破壊を発＋＋Ｖするに＋１４
   要な繰返し回数を表示する各試験片に対するＳ　−ｎ耐
   久曲線（５６，５８）を生みだす為に各試１−カ片（１
   ２，１４，１６，１８，２０）を検査する段階と、試験
   片の疲れ寿命同志の間の差が疲れ破厩１の所８夫の警告
   差を提供するに適正であるかどうかを１」断する為に、
   相異なる試験片（１２，１４，１６，１Ｂ、２０）の為
   のＳ−ｎ耐久曲線（５６，５８）を比較１−る段階とを
   更に包含する特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １５、試験片同志間の所望の疲れ寿命差を与える為に１
   つ成いはそれ以上の切欠模様を変更する段階を更に含む
   特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、切欠の楔角（α）が変化される特ｆｒ、請求の範
   囲第１３項記載の方法。 １５　切欠の配向角Ｃθ）が変化される特Ｆｆｆｆ求の
   範囲第１３項記載の方法。 １６、各々の試験片の切欠対の％が変化される特許請求
   のｉＩ？ｊ囲第１３項記載の方法。