WO2016136836A1 - 歪検出用構造体 - Google Patents

Abstract

　本発明は歪検出用構造体に関する。歪検出用構造体は、歪みを検出する検査対象物に取り付けられるセラミックス製の本体（１２）と、該本体（１２）に形成され、所定の歪み以上で破壊する応力集中部（１４）とを有する。本体（１２）全体の一方向の寸法をＬｍ、応力集中部（１４）の一方向の寸法をＬｃとしたとき、Ｌｃ＜Ｌｍであり、応力集中部（１４）は、一方向についての薄肉部分で構成されていてもよい。

Description

歪検出用構造体

　本発明は、歪検出用構造体に関し、例えば金属製のフレームや、圧力容器、コンクリート構造物、鉄筋コンクリート構造物等の歪検出用に好適な歪検出用構造体に関する。なお、「歪」及び「歪み」という場合は、現象としての歪みと物理量としての歪量とを含み、明らかに歪量を示す場合は、「歪量」と記す。

　従来、建築物や構造物の機械的歪みや変位を測定する変位検出装置として、特開２０００－０６５５０８号公報記載の変位検出装置があり、また、構造物の疲労損傷を評価する装置として、特開２００２－０１４０１４号公報記載の構造物の疲労損傷評価装置がある。一般的にこのような建築物や構造物はその主たる応力を鋼材で構成された構造体で支えるように建設される。

　主として建築に用いられる鋼材としては軟鋼（ＳＳ４００等）が有り、その引張強度４２６Ｐａに対して、長期間の静荷重では安全率３（１４０ＭＰａ）、片振りの繰返し荷重では安全率５（８５ＭＰａ）で設計される。また、軟鋼の降伏点（耐力）は２４５ＭＰａとされている。

　軟鋼のヤング率が約２００ＧＰａであることからそれぞれの応力での弾性変形歪量は０．０７％、０．０４％、０．１２％となり、このような歪量が発生したことを定量的に検出できると構造物の損傷程度を評価する上で有効となる。しかしながら、その歪量は微小であるため、検出するためには以下に記述するような高度で複雑な計測装置が必要であった。

　特開２０００－０６５５０８号公報記載の変位検出装置は、建築物や構造物等の構造部材に取り付けられ、構造部材に発生する歪みや変位量を変倍するテコ機構と、該テコ機構により拡大もしくは縮小された変位量を検出する変位検出器とで構成される。

　特開２００２－０１４０１４号公報記載の疲労損傷評価装置は、評価対象構造物の変形量を検出する変形量検出手段と、該変形量検出手段によって検出された変形量に応じた評価対象構造物の疲労損傷率を検出する疲労損傷率検出手段と、該疲労損傷率検出手段によって検出された疲労損傷率を積算する疲労損傷率積算手段とを具備する。

　特開２０００－０６５５０８号公報記載の変位検出装置の変位検出器が必要であり、この変位検出器として、マイクロスイッチ等のスイッチ類を使用することから、電源や各種センサへの配線が必要であり、検出作業等が面倒である。

　特開２００２－０１４０１４号公報記載の疲労損傷評価装置の変形量検出手段は、機械的構造で済むことから、電源や配線は必要ないが、第１固定板、第２固定板、可動棒及び回動軸で構成することから、構造が複雑である。

　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、高度で複雑で、且つ、高価な電源や電気配線を必要とせず、構造物に生じた歪を安価な装置や目視（双眼鏡等を使用しての目視を含む）で確認することができる歪検出用構造体を提供することを目的とする。

　さらに、長期間にわたって使用される構造物に、台風や地震等の自然災害によって予期せざる負荷が発生したときに、当該期間中に於いて許容応力を超えるような歪量の発生の履歴の有無を容易に検出することを目的とする。

［１］　本発明に係る歪検出用構造体は、塑性変形することなく弾性変形する材料からなり、歪みを検出する対象物（検査対象物）に取り付けられることにより、所定の歪み以上の弾性変形で破壊することを特徴とする。

　塑性変形すること無しに所定の歪以上の弾性変形で破壊する材料としては、セラミックスやガラス材料があるが、ガラス材料の場合、雰囲気中の水分の影響で微小なクラックが進展して強度劣化が起こることがあるので、長期間にわたって歪量検出を行うためには、耐久性に優れたセラミックス材料が望ましい。ここで用いられるセラミックスは、検査対象物の許容応力に相当する歪量と同等以上の歪量で破壊することが好ましい。すなわち、歪検出用構造体の強度（σ：ＭＰａ）とヤング率（Ｅ：ＧＰａ）の比率（σ／Ｅ）が０．０４％以上であることが好ましい。さらに好ましくは０．１％以上であり、特に好ましくは０．３％以上である。

　さらに、検査対象物が一定の温度条件で使用される場合は、歪検出用構造体の熱膨張係数は特に配慮する必要は無いが、屋外に設置された建物や構造体では測定期間中に気温の変化に伴う温度変化が起こる。このような場合は、温度変化の影響を無くすために、検査対象建築物を構成する構造体との熱膨張係数の差が±２ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは±１ｐｐｍ／Ｋ以下であることが望ましい。このようなセラミックス材料を選定することにより、温度変化の影響無しに屋外に設置された構造物の長期間にわたる歪量を検出することが可能となる。例えば検査対象物が鋼材や鉄筋コンクリートである場合には、熱膨張係数が同等のジルコニアやフォルステライト等を選定すれば、温度変化の影響無しに歪量の検出が可能になる。

［２］　さらに、歪検出用構造体の本体に所定の歪み以上で破壊するように応力集中部を設けてもよい。これにより、検査対象物に負荷がかかって、例えば検査対象物に所定の歪みが生じると、歪検出用構造体の本体にも所定の歪みが生じ、応力集中部が選択的に破壊することになる。これにより、応力集中部が破壊されているかどうかを確認することで、検査対象物に所定の歪みが発生したかどうかを確認することができる。応力集中部の構造を工夫して応力集中のレベルを任意に設定すると、歪量の検出レベルの異なる歪検出セラミックスが作製可能となる。このような歪量の検出レベルの異なる歪検出セラミックスを複数設置することにより、検査対象物に生じた任意の歪量を、すなわち、応力を検出することが可能になる。さらにこの確認は、応力集中部における破損の有無を確認するだけでよいので肉眼でも簡単に行うことができる。従って、本発明の歪検出用構造体を用いることで、高価で複雑な電源や電気配線を必要とせず、長期間にわたって検査対象物に生じた歪みを事後であっても、目視（双眼鏡等を使用しての目視を含む）や簡易的な電気信号の有無等で安価に簡単に検出確認することができる。

　本発明において、先ず、強度とヤング率の比率（σ／Ｅ）の異なる材料を選定することにより任意の歪量で破損する歪検出セラミックスを作製することができる。塑性変形を起こさないセラミックスでは所定の応力下の歪量（ε）は次式で示される。
　　　　　　　　　ε＝σ／Ｅ・・・・・・（１）

　強度σがセラミックスの強度に達したときに破損が起き、そのときの歪量（ε）は（１）式で示される。後述する表１に各種材料のσ／Ｅの値を示すが、その値は各セラミックスやガラス材料が破損するときの歪量を示している。例えば応力集中部のないアルミナＡからなる歪検出セラミックスは０．１４％の歪量で破損する。同様に窒化珪素Ａ又はマイカからなる歪検出セラミックスは０．２０％の歪量で破損する。

［３］　さらに、任意の歪量で破損するように応力集中部を設けた場合を以下に説明する。前記本体全体の一方向の寸法をＬｍ、前記応力集中部の前記一方向の寸法をＬｃとしたとき、Ｌｃ＜Ｌｍであり、前記応力集中部は、前記一方向についての薄肉部分で構成されていてもよい。これにより、応力集中部の一方向の寸法Ｌｃを適宜変更することによって、所定の歪みで本体を破壊することができる。例えばジルコニアＢに所定の応力集中部を設けることにより、０．５６％以下の任意の変位で破損する歪検出セラミックスを設計することが可能になる。

［４］　この場合、前記一方向は、前記本体の長手方向と直交し、且つ、厚さ方向と直交する方向であってもよい。

［５］　本発明において、前記本体は、前記応力集中部の一次破壊によって誘起される二次破壊によって、前記所定の歪みが生じたことを可視化する構造（可視化構造）を有することが好ましい。これにより、可視化構造の状態を目視にて確認することで、本体に所定の歪みが生じたかどうかを簡単に確認することができる。

［６］　この場合、前記可視化構造は、前記二次破壊によって前記本体の一部を脱落させる薄肉部位を有してもよい。これにより、本体に歪みが生じて、応力集中部が破壊（一次破壊）すると、その破壊を起点として、薄肉部位の破壊（二次破壊）が誘起され、本体の一部が脱落することになる。これにより、本体の一部が脱落しているかどうかを確認することで、検査対象物に所定の歪みが発生したかどうかを確認することができる。この確認は、肉眼で簡単に行うことができる。

［７］　この場合、前記本体の長さＬａが１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、幅Ｌｍが５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、前記本体の中央部の厚さｔａが０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下、前記本体の各両端部の厚さｔａｅが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、前記中央部の厚さｔａより厚く、前記薄肉部位の厚さｔｂが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で、前記中央部の厚さｔａより薄いことが好ましい。

［８］　さらに、前記薄肉部位が枠状に設けられ、前記本体の一部は、前記薄肉部位で囲まれた部分であってもよい。これにより、本体に歪みが生じて、応力集中部が破壊（一次破壊）すると、その破壊を起点として、薄肉部位に亀裂が生じる。亀裂は、本体の一部の存在によって薄肉部位に沿って枠状に拡大し、薄肉部位の破壊（二次破壊）が誘起される。

［９］　また、前記薄肉部位に少なくとも１つの貫通孔が形成されていてもよい。この場合、応力集中部が破壊（一次破壊）して、薄肉部位に亀裂が生じると、貫通孔の存在により、亀裂の進展が早まり、早期に、且つ、確実に本体の一部を脱落させることができる。

［１０］　［５］～［９］において、前記可視化構造は、前記二次破壊によって露出する可視部材を有してもよい。これにより、本体の一部が脱落することで、可視部材が露出することから、観測者が可視部材の露出を確認することで、本体に所定の歪みが発生したことを容易に知ることができる。

［１１］　［５］～［９］において、前記可視化構造は、前記二次破壊によって電気的特性が変化する導電性セラミックスを有してもよい。

［１２］　［２］～［４］において、前記本体に１つの貫通孔を有し、前記貫通孔の湾曲部分が前記応力集中部の一部を構成していてもよい。

［１３］　この場合、前記貫通孔は矩形状であって、且つ、前記応力集中部の一部を構成する２つの頂部がそれぞれ湾曲形状となっていてもよい。

［１４］　本発明において、前記本体を構成するセラミックスがジルコニアを含むことが好ましい。

［１５］　本発明において、前記所定の歪みは、対象物が弾性変形する範囲の歪みであることが好ましい。

［１６］　本発明において、前記本体の両端部はそれぞれ肉厚に形成されて、前記本体の中央部と前記両端部との間にそれぞれ段差が形成されていてもよい。この場合、各前記段差と前記本体の中央部との境界部分を湾曲状に形成することで、境界部分での応力集中を緩和することができるため好ましい。

［１７］　この場合、前記境界部分は、０．５ｍｍＲ以上の湾曲状に形成されていることが好ましい。なお、０．５ｍｍＲは湾曲状の曲率半径を示す。

［１８］　［１６］又は［１７］において、前記両端部の各肉厚部を利用して、前記本体が検査対象物に固定されることが好ましい。

［１９］　［１８］において、前記両端部の各前記肉厚部が前記対象物に接着固定され、前記両端部における各前記肉厚部の前記本体の長さ方向に沿った長さを前記肉厚部の長さＬａｅ、前記肉厚部の前記本体の幅方向に沿った長さを前記肉厚部の幅Ｌｍｅとしたとき、各前記肉厚部について、それぞれ前記肉厚部の長さＬａｅ×前記肉厚部の幅Ｌｍｅにて得られる各前記肉厚部の面積が互いに等しく、各前記肉厚部の前記面積は、前記対象物が所定の歪量に到達した時に当該歪検出用構造体に発生する荷重を支えるのに十分な面積を有することが好ましい。

［２０］　この場合、前記両端部の各前記肉厚部が前記対象物に接着固定する接着剤の引張りせん断接着強さをＦ（Ｎ／ｍｍ²）、各前記肉厚部の面積をＡ（ｍｍ²）、前記対象物が所定の歪量に到達した時に当該歪検出用構造体に発生する荷重をＬとしたとき、
　　　Ａ＞Ｌ／Ｆ
であることが好ましい。

　本発明に係る歪検出用構造体によれば、高価で複雑な電源や電気配線を必要とせず、構造物に生じた歪を安価な装置や目視（双眼鏡等を使用しての目視を含む）で確認することができる。さらに、長期間にわたって使用される構造物に、台風や地震等の自然災害によって予期せざる負荷が発生したときに、当該期間中に於いて許容応力を超えるような歪量の発生の履歴の有無を容易に検出することができる。

図１Ａは第１の実施の形態に係る歪検出用構造体（第１歪検出用構造体）を上面から見て示す平面図であり、図１Ｂは図１ＡにおけるＩＢ－ＩＢ線上の断面図であり、図１Ｃは図１ＡにおけるＩＣ－ＩＣ線上の断面図である。 図２Ａは第２の実施の形態に係る歪検出用構造体（第２歪検出用構造体）を上面から見て示す平面図であり、図２Ｂは図２ＡにおけるＩＩＢ－ＩＩＢ線上の断面図であり、図２Ｃは図２ＡにおけるＩＩＣ－ＩＩＣ線上の断面図である。 図３Ａは第３の実施の形態に係る歪検出用構造体（第３歪検出用構造体）を上面から見て示す平面図であり、図３Ｂは図３ＡにおけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線上の断面図であり、図３Ｃは図３ＡにおけるＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線上の断面図である。 図４Ａは可視化構造を構成する薄肉部位の形成位置の一例を示す断面図であり、図４Ｂは上記薄肉部位の形成位置の他の例を示す断面図である。 第３歪検出用構造体の本体と検査対象物（二点鎖線で示す）との間に可視部材を設置した例を示す断面図である。 図６Ａは第４の実施の形態に係る歪検出用構造体（第４歪検出用構造体）を上面から見て示す平面図であり、図６Ｂは図６ＡにおけるＶＩＢ－ＶＩＢ線上の断面図であり、図６Ｃは図６ＡにおけるＶＩＣ－ＶＩＣ線上の断面図である。 図７Ａは第５の実施の形態に係る歪検出用構造体（第５歪検出用構造体）を上面から見て示す平面図であり、図７Ｂは図７ＡにおけるＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線上の断面図であり、図７Ｃは図７ＡにおけるＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線上の断面図である。 図８Ａは第６の実施の形態に係る歪検出用構造体（第６歪検出用構造体）を上面から見て示す平面図であり、図８Ｂは図８ＡにおけるＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線上の断面図であり、図８Ｃは図８ＡにおけるＶＩＩＩＣ－ＶＩＩＩＣ線上の断面図である。 図９Ａは第２歪検出用構造体の他の例を上面から見て示す平面図であり、図９Ｂは図９ＡにおけるＩＸＢ－ＩＸＢ線上の断面図であり、図９Ｃは図９ＡにおけるＩＸＣ－ＩＸＣ線上の断面図である。 図１０Ａは第３歪検出用構造体の他の例を上面から見て示す平面図であり、図１０Ｂは図１０ＡにおけるＸＢ－ＸＢ線上の断面図であり、図１０Ｃは図１０ＡにおけるＸＣ－ＸＣ線上の断面図である。 図１１Ａは本体の両端部をそれぞれ肉厚に形成した第１の例を示す断面図であり、図１１Ｂは第１の例を上面から見て示す平面図である。 図１２Ａは本体の両端部をそれぞれ肉厚に形成した第２の例を示す断面図であり、図１２Ｂは第３の例を示す断面図である。

　以下、本発明に係る歪検出用構造体の実施の形態例を図１Ａ～図１２Ｂを参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「～」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

　先ず、第１の実施の形態に係る歪検出用構造体（以下、第１歪検出用構造体１０Ａと記す）は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、歪みを検出する対象物（検査対象物：図示せず）に取り付けられるセラミックス製の本体１２からなる。また、本体１２の中央部１２ｃを除く両端部１８ａ及び１８ｂは、検査対象物に例えばボルト締めや、接着剤等を使用して取り付けられる取付部を構成する。

　第１歪検出用構造体１０Ａの強度（σ：ＭＰａ）とヤング率（Ｅ：ＧＰａ）の比率（σ／Ｅ）は、０．０４％以上であることが好ましい。さらに好ましくは０．１％以上であり、特に好ましくは０．３％以上である。また、検査対象建築物を構成する構造体との熱膨張係数の差は±２ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは±１ｐｐｍ／Ｋ以下であることが望ましい。

　ここで、第１歪検出用構造体１０Ａについての実験例を示す。この実験例は、本体１２のサイズを一定にし、材料を変えた場合の歪みの変化を確認した。すなわち、実施例１～２４及び比較例１及び２について、本体１２の長手方向に引張荷重をかけて、本体１２が破壊したときの歪量（歪み）を確認した。全ての実施例１～２４及び比較例１～２は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、いずれも本体１２の一方向（ｙ方向）の寸法、すなわち、幅Ｌｍ（図１Ａ参照）が２０ｍｍである。ここで、一方向とは、本体１２の長手方向（ｘ方向）と直交し、且つ、厚さ方向（ｚ方向）と直交する方向である。また、いずれも本体１２の厚さｔａ（図１Ｂ参照）は０．５ｍｍである。結果を下記表１に示す。

　次に、第２の実施の形態に係る歪検出用構造体（以下、第２歪検出用構造体１０Ｂと記す）は、図２Ａ～図２Ｃに示すように、歪みを検出する対象物（検査対象物：図示せず）に取り付けられるセラミックス製の本体１２と、該本体１２に形成され、所定の歪み以上で破壊する応力集中部１４とを有する。なお、本体１２の検査対象物への取り付けは、既知の方法で取り付けることが可能で、例えばボルト締めや、接着剤等を使用して取り付けることが可能である。

　本体１２の形状は、任意の形状を採用できるが、検査対象物の取付面が平面状であれば、例えば図２Ａ～図２Ｃに示すように、平板状（代表的には直方体状）であってもよい。この場合、稜線部分に面取り（Ｃ面やＲ面）がされていてもよい。以下、本体１２が平板状である場合を主体に説明を行う。

　第２歪検出用構造体１０Ｂは、本体１２の中央に、平面（上面）から見て円形状の貫通孔１６を有する。従って、応力集中部１４は、本体１２のうち、貫通孔１６によって薄肉となっている部分である。すなわち、本体１２全体の一方向（ｙ方向）の寸法、すなわち、幅をＬｍ（図２Ａ参照）、応力集中部１４の一方向の寸法をＬｃ（図２Ｃ参照）としたとき、Ｌｃ＜Ｌｍである。つまり、応力集中部１４は、一方向についての薄肉部分で構成されている。

　なお、貫通孔１６を上面から見た形状は、円形状のほか、楕円形状、トラック形状、矩形状等を採用することができる。また、本体１２の両端部１８ａ及び１８ｂは、検査対象物に例えばボルト締めや、接着剤等を使用して取り付けられる取付部を構成する。

　所定の歪みは、検査対象物が許容応力を超えて変形したかどうかを判断する範囲の歪みであり、例えば０．１％や０．２％等が選択される。この場合、検査対象物としては、例えば圧力容器、金属製のフレーム（重機のフレーム、プレス機のフレーム、静水圧をかける装置のフレーム等）や、電柱、鉄塔、コンクリート構造物、鉄筋コンクリート構造物等が含まれる。もっとも、応力歪線図で降伏点が明確に現れる検査対象物であれば、降伏点を挟んだ前後の範囲で歪量を選択可能である。降伏点が明確に現れない検査対象物であれば、０．２％耐力相当の応力発生時の歪量を挟んだ前後の範囲で歪量を選択可能である。

　所定の歪みとして、降伏点未満の検査対象物の弾性変形する範囲の歪みを選択する理由の１つは以下の通りである。すなわち、通常、構造物に弾性変形する範囲の歪みが生じても、元に戻ることから、歪みが生じていたかどうか、すなわち、負荷がかかっていたかどうかが分かりにくい。そこで、例えば定期的に、第２歪検出用構造体１０Ｂにおける応力集中部１４の破壊を確認し、破壊していれば、新しい第２歪検出用構造体１０Ｂに取り換えるという作業を繰り返すことで、０．１％程度の歪みが何回発生したかを知ることができ、検査対象物の老朽化の分析に役立てることができる。もちろん、検査する周期を短くすることで、０．１％程度の歪みが発生した回数をより正確に知ることができる。

　本体１２を構成するセラミックスとしては、ジルコニアを含むことが好ましい。破壊時の歪みが０．５６％であり、応力集中部１４を設けることにより、検査対象物が弾性変形する範囲の歪み、例えば０．１％や０．２％等で本体１２を破壊させることができる。しかも、ジルコニアは、熱膨張係数が炭素鋼（軟鋼材）や鉄筋コンクリートの熱膨張係数とほぼ同じであることから、温度変化分を補償することができる。これは、温度変化に影響されることなく、歪みを検出できることにつながり、検出精度の向上を図る上でも有利である。

　本体１２の大きさは、破断の視認性と所望の形状のセラミックス部材が製作可能な大きさから限定される。すなわち、歪検出セラミックスに破断が生じたかどうかを目視等のような簡易的な方法で確認するためには、遠方からの視認性等の観点から本体１２の幅Ｌｍは５ｍｍ以上で、本体１２の長さＬａは１０ｍｍ以上であることが望ましい。一方、セラミックスにて構成されたセラミック部材の製造プロセスは、セラミック粉体を成形し、その後、焼成によって製造する。この場合、成形体の強度が小さく、焼成時には数１０％の大きな焼成収縮を伴うことから、変形が小さく設計通りの寸法の本体１２を製造するためには、大きなサイズとすることには自ずと制約がある。すなわち、本体１２の幅Ｌｍは１００ｍｍ以下で、本体１２の長さＬａは３００ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、本体１２の厚さｔａに関しては、厚さｔａの厚い方が製作が容易になる傾向にあるが、歪検出の際に発生する荷重が増大して、検査対象物への固定方法が難しくなる。このため、本体１２の厚さｔａは３ｍｍ以下であることが望ましい。また、厚さｔａが薄すぎると成形や焼成時に割れや変形が起こるため、０．３ｍｍ以上の厚さｔａが好ましい。

［第１実験例］
　ここで、第２歪検出用構造体１０Ｂの第１実験例を示す。セラミックスとしてジルコニアＢ（上記表１参照）を使用した。この実験例は、本体１２のサイズ並びに貫通孔１６の径Ｄａを変えた場合の歪みの変化、破断の視認性の可否並びに製作の可否を確認した。歪みについては、本体１２の長手方向に引張荷重をかけて、本体１２が破壊したときの歪みを確認した。

（サンプル１～７）
　サンプル１～７は、図２Ａ～図２Ｃに示すように、いずれも本体１２の長さＬａが１００ｍｍ、幅Ｌｍ（本体１２の一方向の長さ）が３０ｍｍ、本体１２の厚さｔａ（図２Ｂ参照）が１ｍｍである。貫通孔１６の径Ｄａは、サンプル１が４ｍｍ、サンプル２が８ｍｍ、サンプル３が９ｍｍ、サンプル４が１１ｍｍ、サンプル５が１５ｍｍ、サンプル６が１９ｍｍ、サンプル７が２６ｍｍである。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さ、すなわち、本体１２の長さ方向に沿った長さＬａｅはそれぞれ２０ｍｍである。サンプル１～７は、この両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定された。

（サンプル８）
　サンプル８は、本体１２の幅Ｌｍが５ｍｍ、長さＬａが１０ｍｍ、厚さｔａが０．３ｍｍである。貫通孔１６の径Ｄａは０．６７ｍｍである。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅはそれぞれ２．５ｍｍである。サンプル８は、この両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定された。

（サンプル９）
　サンプル９は、本体１２の幅Ｌｍが１００ｍｍ、長さＬａが３００ｍｍ、厚さｔａが３ｍｍである。貫通孔１６の径Ｄａは８７ｍｍである。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅはそれぞれ５０ｍｍである。サンプル９は、この両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定された。

（比較例３）
　比較例３は、本体１２の幅Ｌｍが１００ｍｍ、長さＬａが３００ｍｍ、厚さｔａが０．２ｍｍである。貫通孔１６の径Ｄａは６３ｍｍである。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅはそれぞれ５０ｍｍである。比較例３は、この両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定された。

（比較例４）
　比較例４は、本体１２の幅Ｌｍが３ｍｍ、長さＬａが７ｍｍ、厚さｔａが０．３ｍｍである。貫通孔１６の径Ｄａは１．９ｍｍである。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅはそれぞれ２ｍｍである。比較例４は、この両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定された。

（比較例５）
　比較例５は、本体１２の幅Ｌｍが１２０ｍｍ、長さＬａが３５０ｍｍ、厚さｔａが１ｍｍである。貫通孔１６の径Ｄａは７６ｍｍである。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅはそれぞれ５０ｍｍである。比較例５は、この両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定された。

＜評価結果＞
　サンプル１～９、並びに比較例３～５の評価結果を内訳と共に下記表２に示す。なお、表２において、両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅを「端部長」と表記した。

　表２から、サンプル１～９は、破断の視認性が良好で、製作も可能であることがわかる。一方、比較例３は、製造過程でクラックが発生しており、破壊時の歪も視認性も評価できなかった。比較例４は、製造は可能であったが、サイズが小さいため、破断の視認性が悪く、破断を目視にて認識することが困難であった。比較例５は、製造過程での変形が大きく、製作不可で破壊時の歪並びに視認性を評価することができなかった。

［第２実験例］
　第２実験例は、第２歪検出用構造体１０Ｂの長さＬａ（端部１８ａの一端から端部１８ｂの一端までの距離）を１００ｍｍ、幅Ｌｍを３０ｍｍ、厚さｔａを０．５ｍｍとした場合に、貫通孔１６の径Ｄａを変化させたときの歪みの変化を確認した。両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅはそれぞれ２０ｍｍである。すなわち、下記表３に示すサンプル１１～１３について、両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定し、本体１２の長手方向に引張荷重をかけて、本体１２が破壊したときの歪みを確認した。貫通孔１６の径Ｄａは、サンプル１１が４ｍｍ、サンプル１２が１１ｍｍ、サンプル１３が１９ｍｍである。結果を下記表３に示す。なお、表３において、両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅを「端部長」と表記した。

　表３から、貫通孔１６の径Ｄａを変化させることで、所定の歪みで本体１２を破壊することができることがわかる。これは第１実験例のサンプル１～７の結果（表２参照）からも明らかである。すなわち、応力集中部１４の一方向の寸法Ｌｃを適宜変更することによって、所定の歪みで本体１２を破壊することができる。

　このように、第２歪検出用構造体１０Ｂにおいては、検査対象物に負荷がかかって、例えば検査対象物に所定の歪みが生じると、第２歪検出用構造体１０Ｂの本体１２にも所定の歪みが生じ、応力集中部１４が破壊することになる。例えば応力集中部１４に亀裂が入ったり、破断することとなる。これにより、応力集中部１４が破壊されているかどうかを確認することで、検査対象物に所定の歪みが発生したかどうかを確認することができる。この確認は、肉眼で簡単に行うことができる。

　従って、第２歪検出用構造体１０Ｂを用いることで、電源や電気配線を必要とせず、検査対象物に生じた歪みを安価で、目視（双眼鏡等を使用しての目視を含む）で確認することができる。

　次に、第３の実施の形態に係る歪検出用構造体（以下、第３歪検出用構造体１０Ｃと記す）について図３Ａ～図３Ｃを参照しながら説明する。

　第３歪検出用構造体１０Ｃは、図３Ａ～図３Ｃに示すように、上述した第２歪検出用構造体１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、応力集中部１４の破壊（一次破壊）によって誘起される二次破壊によって、所定の歪みが生じたことを可視化する構造（以下、可視化構造２０と記す）を有する点で異なる。

　可視化構造２０は、本体１２の中央に一体に形成された、本体１２の厚さよりも薄い円盤状の薄肉部位２２を有する。すなわち、第２歪検出用構造体１０Ｂの貫通孔１６（図２Ａ参照）が薄肉部位２２で閉塞された構造を有する。

　このため、本体１２に歪みが生じて、応力集中部１４が破壊（一次破壊）すると、その破壊を起点として、薄肉部位２２の破壊（二次破壊）が誘起され、該薄肉部位２２の全部又は一部が脱落することになる。これにより、薄肉部位２２の全部又は一部が脱落しているかどうかを確認することで、検査対象物に所定の歪みが発生したかどうかを確認することができる。この確認は、肉眼で簡単に行うことができる。

　薄肉部位２２の形成位置は、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに示す位置が挙げられる。

　（ａ）　図３Ｂに示すように、薄肉部位２２の一方の主面２２ａが本体１２の一主面１２ａと同一となるように形成する。

　（ｂ）　図４Ａに示すように、薄肉部位２２の他方の主面２２ｂが本体１２の他主面１２ｂと同一となるように形成する。

　（ｃ）　図４Ｂに示すように、薄肉部位２２を本体１２の厚さ方向中央に形成する。

　もちろん、（ａ）で示す位置と（ｂ）で示す位置の間でもよいし、（ｂ）で示す位置と（ｃ）で示す位置の間でもよい。薄肉部位２２の肉厚ｔｂ（図３Ｂ参照）は、本体１２の応力集中が緩和されないような肉厚以下であることが望ましいが、余りに薄すぎると、成形・焼成等のセラミック製造プロセスで変形や割れが生じるおそれがある。このため、薄肉部位２２の肉厚ｔｂは、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが望ましい。

　また、図５に示すように、本体１２と検査対象物（二点鎖線で示す）との間であって、少なくとも薄肉部位２２と対向する部分に、可視部材２４を接着剤等で設置しておくことも好ましく採用することができる。この場合、二次破壊した薄肉部位２２の全部又は一部が脱落することで、可視部材２４が露出することから、観測者が可視部材２４の露出を確認することで、本体１２に所定の歪みが発生したことを容易に知ることができる。

　可視部材２４としては、Ａｌ（アルミニウム）等の金属膜や、蛍光塗料や、着色剤等が挙げられる。可視部材２４は、検査対象物に接着剤等を介して取り付けてもよいし、第３歪検出用構造体１０Ｃのうち、検査対象物と対向する部分に接着剤等を介して取り付けてもよい。

　次に、第４の実施の形態に係る歪検出用構造体（以下、第４歪検出用構造体１０Ｄと記す）について図６Ａ～図６Ｃを参照しながら説明する。

　第４歪検出用構造体１０Ｄは、図６Ａ～図６Ｃに示すように、上述した第３歪検出用構造体１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、可視化構造２０を構成する薄肉部位２２が枠状に設けられている点で異なる。枠状の薄肉部位２２にて囲まれた部位は、薄肉部位２２よりも厚さが厚く、錘り２６として機能することとなる。錘りとして機能する部位（以下、錘り部位２６と記す）の厚さは、薄肉部位２２よりも厚く、本体１２の厚さ以下が好ましい。

　このため、本体１２に歪みが生じて、応力集中部１４が破壊（一次破壊）すると、その破壊を起点として、薄肉部位２２に亀裂が生じる。亀裂は、錘り部位２６の存在によって薄肉部位２２に沿って枠状に拡大し、薄肉部位２２の破壊（二次破壊）が誘起される。薄肉部位２２が破壊することによって、錘り部位２６が本体１２から脱落することになる。これにより、錘り部位２６が脱落しているかどうかを確認することで、検査対象物に所定の歪みが発生したかどうかを確認することができる。この確認は、肉眼で簡単に行うことができる。

　この場合も、本体１２と検査対象物との間であって、少なくとも錘り部位２６と対向する部分に、可視部材２４（図５参照）を接着剤等で設置しておくことが好ましい。これにより、薄肉部位２２の二次破壊によって錘り部位２６が脱落することで、可視部材２４が露出することから、観測者が可視部材２４の露出を確認することで、本体１２に所定の歪みが発生したことを容易に知ることができる。

　次に、第５の実施の形態に係る歪検出用構造体（以下、第５歪検出用構造体１０Ｅと記す）について図７Ａ～図７Ｃを参照しながら説明する。

　第５歪検出用構造体１０Ｅは、図７Ａ～図７Ｃに示すように、上述した第４歪検出用構造体１０Ｄとほぼ同様の構成を有するが、枠状に設けられた薄肉部位２２に少なくとも１つの小径の貫通孔２８が形成されている点で異なる。図７Ａの例では、複数の貫通孔２８を薄肉部位２２に沿って等間隔に形成した場合を示す。もちろん、等間隔でなくてもよいし、径の大きさも全て同じでもよいし、異なってもよい。

　この場合、応力集中部１４が破壊（一次破壊）して、薄肉部位２２に亀裂が生じると、複数の貫通孔２８の存在により、亀裂の進展が早まり、早期に、且つ、確実に錘り部位２６を本体１２から脱落させることができる。

　次に、第６の実施の形態に係る歪検出用構造体（以下、第６歪検出用構造体１０Ｆと記す）について図８Ａ～図８Ｃを参照しながら説明する。

　第６歪検出用構造体１０Ｆは、図８Ａ～図８Ｃに示すように、上述した第２歪検出用構造体１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、貫通孔１６の形状が以下の点で異なる。

　すなわち、貫通孔１６は、上から見た形状が円形状ではなく、矩形状であって、且つ、４つの頂部３０ａ～３０ｄのうち、応力集中部１４の一部を構成する２つの頂部３０ａ及び３０ｂがそれぞれ湾曲形状となっている。他の２つの頂部３０ｃ及び３０ｄは湾曲形状でもよいし、角が形成された状態でもよい。

　この第６歪検出用構造体１０Ｆにおいては、応力集中部１４の一部を構成する２つの頂部３０ａ及び３０ｂの曲率半径を変更することで、応力集中部１４の応力集中係数が変化することから、貫通孔１６の大きさをほぼ一定にすることが可能となり、視認性を確保しながら所定の歪みで本体１２を破壊することができる。

　なお、第６歪検出用構造体１０Ｆにおける上記形状、すなわち、上から見た形状が矩形状であって、且つ、４つの頂部３０ａ～３０ｄのうち、応力集中部１４の一部を構成する２つの頂部３０ａ及び３０ｂがそれぞれ湾曲形状となっている形状を、上述した第３歪検出用構造体１０Ｃ～第５歪検出用構造体１０Ｅの可視化構造２０にも適用してもよい。

　上述した図２Ａ～図２Ｃ並びに図３Ａ～図３Ｃでは、第２歪検出用構造体１０Ｂの貫通孔１６並びに第３歪検出用構造体１０Ｃの可視化構造２０の形状、特に、上から見た形状を円形状としたが、その他、上述したように、楕円形状としてもよい。

　この場合、第２歪検出用構造体１０Ｂについては、図９Ａ～図９Ｃに示すように、貫通孔１６のｘ方向の径（ｘ方向の軸）Ｄａｘとｙ方向の径（ｙ方向の軸）Ｄａｙとの比率（Ｄａｘ／Ｄａｙ）を１よりも小さく、あるいは１よりも大きくする。図９Ａの例では、比率（Ｄａｘ／Ｄａｙ）を１よりも小さくした例を示す。

　同様に、第３歪検出用構造体１０Ｃについても、図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、可視化構造２０のｘ方向の径Ｄａｘとｙ方向の径Ｄａｙとの比率（Ｄａｘ／Ｄａｙ）を１よりも小さく、あるいは１よりも大きくする。

　ここで、第２歪検出用構造体１０Ｂ及び第３歪検出用構造体１０Ｃに関する実験例（第３実験例及び第４実験例）について説明する。セラミックスとしてジルコニアＢ（上記表１参照）を使用した。

［第３実験例］
　第３実験例は、図９Ａ～図９Ｃに示す第２歪検出用構造体１０Ｂの長さＬａを５０ｍｍ、幅Ｌｍを３０ｍｍ、厚さｔａを０．５ｍｍ、貫通孔１６のｙ方向の径Ｄａｙを１９ｍｍとした場合に、貫通孔１６のｘ方向の径Ｄａｘを変化させたときの歪みの変化を確認した。両端部１８ａ及び１８ｂの長さＬａｅはそれぞれ１０ｍｍである。すなわち、下記表４に示すサンプル２１～２３について、両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定し、本体１２の長手方向に引張荷重をかけて、本体１２が破壊したときの歪みを確認した。貫通孔１６のｘ方向の径Ｄａｘは、サンプル２１が１９ｍｍ、サンプル２２が９．５ｍｍ、サンプル２３が２．８５ｍｍである。結果を下記表４に示す。なお、表４において、両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅを「端部長」と表記した。

［第４実験例］
　第４実験例は、図１０Ａ～図１０Ｃに示す第３歪検出用構造体１０Ｃの長さＬａを５０ｍｍ、幅Ｌｍを３０ｍｍ、本体１２の厚さｔａを０．５ｍｍ、可視化構造２０の薄肉部位２２の厚さｔｂを０．１ｍｍ、可視化構造２０のｙ方向の径Ｄａｙを１９ｍｍとした場合に、可視化構造２０のｘ方向の径Ｄａｘを変化させたときの歪みの変化を確認した。両端部１８ａ及び１８ｂの長さＬａｅはそれぞれ１０ｍｍである。すなわち、下記表５に示すサンプル３１～３３について、両端部１８ａ及び１８ｂを利用して歪を検出する対象物に固定し、本体１２の長手方向に引張荷重をかけて、本体１２が破壊したときの歪みを確認した。可視化構造２０のｘ方向の径Ｄａｘは、サンプル３１が１９ｍｍ、サンプル３２が９．５ｍｍ、サンプル３３が２．８５ｍｍである。結果を下記表５に示す。なお、表５において、両端部１８ａ及び１８ｂの各長さＬａｅを「端部長」と表記した。

　表４及び表５から、貫通孔１６及び可視化構造２０の形状（上から見た形状）が楕円形状であっても、貫通孔１６及び可視化構造２０の径、例えばｘ方向の径Ｄａｘのみ、あるいはｙ方向の径Ｄａｙのみ、あるいはｘ方向の径Ｄａｘ及びｙ方向の径Ｄａｙを変化させることで、所定の歪みで本体１２を破壊することができることがわかる。すなわち、応力集中部１４の一方向の寸法Ｌｃを適宜変更することによって、所定の歪みで本体１２を破壊することができる。

　なお、上述の例に示すように、楕円形状の２つの径（軸）をそれぞれｘ方向とｙ方向に設定する必要がある。ＤａｘとＤａｙが等しい場合（円の場合）任意の方向に設定してもよい。

　また、上述の楕円形状を、第４歪検出用構造体１０Ｄ及び第５歪検出用構造体１０Ｅの可視化構造２０にも適用してもよい。

　ところで、上述した第１歪検出用構造体１０Ａ～第６歪検出用構造体１０Ｆの本体１２は、両端部１８ａ及び１８ｂと、中央部１２ｃとで構成されている。

　第１歪検出用構造体１０Ａでは、図１Ａ～図１Ｃに示すように、両端部１８ａ及び１８ｂと本体１２の中央部１２ｃとがそれぞれ同じ厚さで、両端部１８ａ及び１８ｂの一主面３２ａと本体１２の中央部１２ｃの一主面１２ａとが面一で、且つ、両端部１８ａ及び１８ｂの他主面３２ｂと本体１２の中央部１２ｃの他主面１２ｂとが面一となっている。

　第２歪検出用構造体１０Ｂや第３歪検出用構造体１０Ｃ等では、本体１２の中央部１２ｃのうち、貫通孔１６や可視化構造２０を除く部分と、両端部１８ａ及び１８ｂとがそれぞれ同じ厚さで、両端部１８ａ及び１８ｂの一主面３２ａと本体１２の中央部１２ｃの一主面１２ａとが面一で、且つ、両端部１８ａ及び１８ｂの他主面３２ｂと本体１２の中央部１２ｃの他主面１２ｂとが面一となっている。

　上述した構成でもよいが、その他、図１１Ａ～図１２Ｂに示すように、両端部１８ａ及び１８ｂの厚さｔａｅを本体１２の中央部１２ｃの厚さｔａよりも大きくしてもよい。すなわち、両端部１８ａ及び１８ｂをそれぞれ肉厚に形成し、本体１２の中央部１２ｃと両端部１８ａ及び１８ｂとの間にそれぞれ段差３４を形成するようにしてもよい。図１１Ａ～図１２Ｂは、第３歪検出用構造体１０Ｃに適用した例を示す。なお、上述した図１Ａ～図１０Ｃに示す例では、中央部１２ｃの厚さと両端部１８ａ及び１８ｂの厚さとが同じであるため、本体１２の厚さを「ｔａ」と表記した。しかし、図１１Ａ～図１２Ｂの例では、両端部１８ａ及び１８ｂの厚さが本体１２の中央部１２ｃの厚さよりも大きいため、中央部１２ｃの厚さを「ｔａ」、両端部１８ａ及び１８ｂの厚さを「ｔａｅ」と表記した。

　図１１Ａ～図１２Ｂに示す例によれば、両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部４０ａ及び４０ｂを利用して本体１２を容易に検査対象物に固定することが可能となる。両端部１８ａ及び１８ｂの厚さｔａｅは、中央部１２ｃと検査対象物の干渉を防止するため１ｍｍ以上あることが望ましい。一方、両端部１８ａ及び１８ｂの厚さｔａｅが厚すぎると、歪検出用構造体の製作時に、中央部１２ｃとの肉厚差が大きくなり過ぎるため、中央部１２ｃが変形したり両端部１８ａ及び１８ｂとの間でクラックが発生したりする。このため、両端部１８ａ及び１８ｂの厚さｔａｅは１０ｍｍ以下であることが望ましい。

　両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部４０ａ及び４０ｂの表面を利用し、さらに、接着剤等により検査対象物に固定する場合には、以下の条件（ａ）及び（ｂ）を満足することが望ましい。肉厚部４０ａ及び４０ｂの表面は、図１１Ａ及び図１１Ｂの例では他主面３２ｂ、図１２Ａの例では一主面３２ａ、図１２Ｂの例では一主面３２ａ又は他主面３２ｂである。
（ａ）　両端部１８ａ及び１８ｂのそれぞれの形状が等しいこと。
（ｂ）　両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部４０ａ及び４０ｂの表面の面積が、検査対象物の所定の歪量に到達した時に歪検出用構造体に発生する荷重を支えるに十分な大きさであること。なお、肉厚部４０ａ及び４０ｂの表面の面積は、例えば図１１Ｂに示すように、本体１２の長さ方向に沿った長さＬａｅ×本体の幅方向に沿った長さ（幅Ｌｍｅ）である。

　また、各段差３４と本体１２の中央部１２ｃとの境界部分は、湾曲状に形成されていることが好ましい。これにより、境界部分での応力集中を緩和することができる。この場合、境界部分の湾曲半径は０．５ｍｍＲ以上であることが好ましい。

［第５実験例］
　第５実験例は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す歪検出用構造体の本体１２の長さＬａを１００ｍｍ、幅Ｌｍを３０ｍｍ、本体１２の厚さ（中央部１２ｃの厚さｔａ）を０．５ｍｍとし、両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部の長さＬａｅ（本体１２の長さ方向に沿った長さ）をそれぞれ２５ｍｍ、両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部の幅Ｌｍｅ（本体１２の幅方向に沿った長さ）をそれぞれ３０ｍｍとし、可視化構造２０の薄肉部位２２の厚さｔｂを０．１ｍｍ、可視化構造２０のｙ方向の径Ｄａｙを１９ｍｍとした場合に、両端部１８ａ及び１８ｂの厚さｔａｅと、中央部１２ｃと両端部１８ａ及び１８ｂとの境界部分の曲率半径（表６において「境界部分」と表記した）並びに可視化構造２０のｘ方向の径Ｄａｘを変化させたときの歪みの変化を確認した。すなわち、下記表６に示すサンプル４１～４３について、本体１２の長手方向に引張荷重をかけて、本体１２が破壊したときの歪みを確認した。両端部１８ａ及び１８ｂの厚さｔａｅは、サンプル４１が１０ｍｍ、サンプル４２が３ｍｍ、サンプル４３が１ｍｍである。可視化構造２０のｘ方向の径Ｄａｘは、サンプル４１が１９ｍｍ、サンプル４２が７．２６ｍｍ、サンプル４３が２．８５ｍｍである。結果を下記表６に示す。なお、第５実験例で使用した歪検出用構造体は、セラミックスとしてジルコニアＢ（上記表１参照）にて構成されている。

　表６から、両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部の厚さｔａｅや、中央部１２ｃと両端部１８ａ及び１８ｂとの境界部分の曲率半径、可視化構造２０の径、例えばｘ方向の径Ｄａｘのみ、あるいはｙ方向の径Ｄａｙのみ、あるいはｘ方向の径Ｄａｘ及びｙ方向の径Ｄａｙを変化させることで、所定の歪みで本体１２を破壊することができることがわかる。すなわち、両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部の厚さｔａｅや、応力集中部１４の一方向の寸法Ｌｃを適宜変更することによって、所定の歪みで本体１２を破壊することができる。

　そして、本体１２を検査対象物に取り付けるための接着剤の引張りせん断接着強さが２０Ｎ／ｍｍ²である場合、両端部１８ａ及び１８ｂの肉厚部４０ａ及び４０ｂはそれぞれ同じ形状であり、接着に利用できる面積は、片側でそれぞれ７５０ｍｍ²（２５ｍｍ×３０ｍｍ）を確保することができるため、１５，０００Ｎの荷重を支えることが可能である。サンプル４１、４２及び４３の破断荷重は、それぞれ約５，５００Ｎから１，３００Ｎの間の値であり、十分な接着強度を確保することができる。

　なお、図１１Ａに示すように、両端部１８ａ及び１８ｂの一主面３２ａと本体１２の中央部１２ｃの一主面１２ａとを面一にし、両端部１８ａ及び１８ｂの他主面３２ｂと本体１２の中央部１２ｃの他主面１２ｂとの間に段差３４を形成してもよい。

　あるいは、図１２Ａに示すように、両端部１８ａ及び１８ｂの一主面３２ａと本体１２の中央部１２ｃの一主面１２ａとの間に段差３４を形成し、両端部１８ａ及び１８ｂの他主面３２ｂと本体１２の中央部１２ｃの他主面１２ｂとを面一にしてもよい。

　あるいは、図１２Ｂに示すように、両端部１８ａ及び１８ｂの一主面３２ａと本体１２の中央部１２ｃの一主面１２ａとの間に段差３４を形成し、両端部１８ａ及び１８ｂの他主面３２ｂと本体１２の中央部１２ｃの他主面１２ｂとの間に段差３４を形成してもよい。

　さらに、各段差３４と本体１２の中央部１２ｃとの境界部分３６を湾曲形状にすることで、境界部分３６での応力集中を緩和することができるため好ましい。この場合、境界部分３６は、０．５ｍｍＲ以上の曲面で形成されていることが好ましい。

　次に、上述した第１歪検出用構造体１０Ａ～第６歪検出用構造体１０Ｆの製造方法について以下に簡単に説明する。第１歪検出用構造体１０Ａ～第６歪検出用構造体１０Ｆを総括していう場合は、歪検出用構造体と記す。

　先ず、第１歪検出用構造体１０Ａ～第６歪検出用構造体１０Ｆの製造方法は、特に限定されず、ドクターブレード法、押し出し法、ゲルキャスト法、粉末プレス法、インプリント法等、任意の方法であってよい。第３歪検出用構造体１０Ｃ～第５歪検出用構造体１０Ｅのように、複雑な形状に対しては、特に好ましくは、ゲルキャスト法を用いて製造する。好適な実施の形態においては、セラミック粉末、分散媒及びゲル化剤を含むスラリーを注型し、このスラリーをゲル化させることによって成形体を得、この成形体を焼結することで、第３歪検出用構造体１０Ｃ～第５歪検出用構造体１０Ｅを得ることができる（特開２００１－３３５３７１号公報参照）。第１歪検出用構造体１０Ａ及び第２歪検出用構造体１０Ｂのように、単純な形状に対しては、ドクターブレード法等のテープ成形方法が好ましい。

　歪検出用構造体の材料として特に好ましくは、ジルコニア粉末に対して、３ｍｏｌ％のイットリア（Ｙ₂Ｏ₃）助剤を添加した原料を用いる。助剤としては、イットリアが好ましいが、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等も例示することができる。

　ゲルキャスト法は、以下の方法が挙げられる。

（１）　無機物粉体と共に、ゲル化剤となるポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のプレポリマーを、分散剤と共に分散媒中に分散してスラリーを調製し、注型後、架橋剤により三次元的に架橋してゲル化させることにより、スラリーを固化させる。

（２）　反応性官能基を有する有機分散媒とゲル化剤とを化学結合させることにより、スラリーを固化させる。この方法は、本出願人の特開２００１－３３５３７１号公報に記載されている方法である。

　なお、本発明に係る歪検出用構造体は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

　例えば第３歪検出用構造体１０Ｃ～第５歪検出用構造体１０Ｅにおいて、薄肉部位２２を導電性セラミックスにて構成してもよい。この場合、薄肉部位２２の破壊（二次破壊）によって、導電性セラミックスの電気的特性が変化することから、この変化を電気信号として捉え、ディスプレイ等に表示することで、所定の歪みが生じたことを可視化することができる。

Claims (20)

1. 　歪みを検出する対象物に取り付けられるセラミックス製の本体（１２）の強度（σ）とヤング率（Ｅ）の比率（σ／Ｅ）が０．０４％以上であることを特徴とする歪検出用構造体。
2. 　請求項１記載の歪検出用構造体において、
   　歪みを検出する対象物に取り付けられるセラミックス製の本体（１２）に所定の歪み以上で破壊する応力集中部（１４）を有することを特徴とする歪検出用構造体。
3. 　請求項２記載の歪検出用構造体において、
   　前記本体（１２）全体の一方向の寸法をＬｍ、前記応力集中部（１４）の前記一方向の寸法をＬｃとしたとき、Ｌｃ＜Ｌｍであり、
   　前記応力集中部（１４）は、前記一方向についての薄肉部分で構成されていることを特徴とする歪検出用構造体。
4. 　請求項３記載の歪検出用構造体において、
   　前記一方向は、前記本体（１２）の長手方向と直交し、且つ、厚さ方向と直交する方向であることを特徴とする歪検出用構造体。
5. 　請求項２～４のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
   　前記本体（１２）は、前記応力集中部（１４）の一次破壊によって誘起される二次破壊によって、前記所定の歪みが生じたことを可視化する構造（２０）を有することを特徴とする歪検出用構造体。
6. 　請求項５記載の歪検出用構造体において、
   　前記構造（２０）は、前記二次破壊によって前記本体（１２）の一部を脱落させる薄肉部位（２２）を有することを特徴とする歪検出用構造体。
7. 　請求項６記載の歪検出用構造体において、
   　前記本体（１２）の長さＬａが１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、幅Ｌｍが５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、前記本体（１２）の中央部（１２ｃ）の厚さｔａが０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下、前記本体（１２）の各両端部（１８ａ、１８ｂ）の厚さｔａｅが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、前記中央部（１２ｃ）の厚さｔａより厚く、前記薄肉部位（２２）の厚さｔｂが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で、前記中央部（１２ｃ）の厚さｔａより薄いことを特徴とする歪検出用構造体。
8. 　請求項６又は７記載の歪検出用構造体において、
   　前記薄肉部位（２２）が枠状に設けられ、
   　前記本体（１２）の一部は、前記薄肉部位（２２）で囲まれた部分であることを特徴とする歪検出用構造体。
9. 　請求項８記載の歪検出用構造体において、
   　前記薄肉部位（２２）に少なくとも１つの貫通孔（２８）が形成されていることを特徴とする歪検出用構造体。
10. 　請求項５～９のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
    　前記構造（２０）は、前記二次破壊によって露出する可視部材（２４）を有することを特徴とする歪検出用構造体。
11. 　請求項５～９のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
    　前記構造（２０）は、前記二次破壊によって電気的特性が変化する導電性セラミックスを有することを特徴とする歪検出用構造体。
12. 　請求項２～４のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
    　前記本体（１２）に１つの貫通孔（１６）を有し、
    　前記貫通孔（１６）の湾曲部分が前記応力集中部（１４）の一部を構成していることを特徴とする歪検出用構造体。
13. 　請求項１２記載の歪検出用構造体において、
    　前記貫通孔（１６）は矩形状であって、且つ、前記応力集中部（１４）の一部を構成する２つの頂部（３０ａ、３０ｂ）がそれぞれ湾曲形状となっていることを特徴とする歪検出用構造体。
14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
    　前記本体（１２）を構成するセラミックスがジルコニアを含むことを特徴とする歪検出用構造体。
15. 　請求項２～１４のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
    　前記所定の歪みは、前記対象物が弾性変形する範囲の歪みであることを特徴とする歪検出用構造体。
16. 　請求項１～１５のいずれか１項に記載の歪検出用構造体において、
    　前記本体（１２）の両端部（１８ａ、１８ｂ）はそれぞれ肉厚に形成されて、前記本体（１２）の中央部（１２ｃ）と前記両端部（１８ａ、１８ｂ）との間にそれぞれ段差（３４）が形成され、
    　各前記段差（３４）と前記本体（１２）の中央部（１２ｃ）との境界部分（３６）が湾曲状に形成されていることを特徴とする歪検出用構造体。
17. 　請求項１６記載の歪検出用構造体において、
    　前記境界部分（３６）は、０．５ｍｍＲ以上の湾曲状に形成されていることを特徴とする歪検出用構造体。
18. 　請求項１６又は１７記載の歪検出用構造体において、
    　前記両端部（１８ａ、１８ｂ）の各肉厚部（４０ａ、４０ｂ）を利用して、前記本体（１２）が前記対象物に固定されることを特徴とする歪検出用構造体。
19. 　請求項１８記載の歪検出用構造体において、
    　前記両端部（１８ａ、１８ｂ）の各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）が前記対象物に接着固定され、
    　前記両端部（１８ａ、１８ｂ）における各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の前記本体（１２）の長さ方向に沿った長さを前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の長さＬａｅ、前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の前記本体（１２）の幅方向に沿った長さを前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の幅Ｌｍｅとしたとき、各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）について、それぞれ前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の長さＬａｅ×前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の幅Ｌｍｅにて得られる各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の面積が互いに等しく、
    　各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の前記面積は、前記対象物が所定の歪量に到達した時に当該歪検出用構造体に発生する荷重を支えるのに十分な面積を有することを特徴とする歪検出用構造体。
20. 　請求項１９記載の歪検出用構造体において、
    　前記両端部（１８ａ、１８ｂ）の各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）が前記対象物に接着固定する接着剤の引張りせん断接着強さをＦ（Ｎ／ｍｍ²）、各前記肉厚部（４０ａ、４０ｂ）の面積をＡ（ｍｍ²）、前記対象物が所定の歪量に到達した時に当該歪検出用構造体に発生する荷重をＬとしたとき、
    　　　Ａ＞Ｌ／Ｆ
    であることを特徴とする歪検出用構造体。

Images