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JP2596082B2 - J ▲ Lower 1 ▼ Lower c ▼ Test method - Google Patents
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J ▲ Lower 1 ▼ Lower c ▼ Test method

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JP2596082B2
JP2596082B2 JP19148288A JP19148288A JP2596082B2 JP 2596082 B2 JP2596082 B2 JP 2596082B2 JP 19148288 A JP19148288 A JP 19148288A JP 19148288 A JP19148288 A JP 19148288A JP 2596082 B2 JP2596082 B2 JP 2596082B2
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高明 真弓
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、非線型破壊力学を用いた破壊安全評価方
法のひとつとして位置づけられている弾塑性靭性試験
(所謂J1C試験)に係り、特に、このJ1C試験におけるコ
ンプライアンスを求めるためのデータ処理に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to an elasto-plastic toughness test (so-called J1C test) which is positioned as one of the fracture safety evaluation methods using nonlinear fracture mechanics. On data processing to determine compliance in this J1C exam.

B.従来技術 J1C試験においては、第2図に示すように、疲労予き
裂加工を施した試験片SJに引張荷重Pを加えながら、そ
の荷重Pの大きさを荷重検出器4(例えば、ロードセ
ル)で測定し、その検出信号を荷重増幅器DA4で増幅し
て、荷重測定信号を得ている。一方、切り欠き部分1J
おけるエッジに挿入設置した変位検出器5(例えば、ク
リップゲージ)により荷重線上の変位VL(以下、荷重点
変位と称する)を測定し、その検出信号を変位増幅器DA
5で増幅して、変位測定信号を得ている。そして、荷重
点変位VLの複数レベルにおいてそれぞれ僅かに(例え
ば、10%程度)除荷することにより、第3図に示すよう
な荷重P−荷重点変位VLの関係を表す測定結果、およ
び、第4図に示すような除荷部分を増幅して表した測定
結果を得ている。
B. Prior Art In a J1C test, as shown in FIG. 2, while applying a tensile load P to a test piece S J subjected to fatigue pre-cracking, the magnitude of the load P is measured by a load detector 4 ( for example, measured by the load cell), and amplifies the detection signal by the load amplifier DA 4, to obtain a load measurement signal. On the other hand, a displacement V L (hereinafter, referred to as a load point displacement) on the load line is measured by a displacement detector 5 (for example, a clip gauge) inserted and installed at the edge of the notch portion 1 J , and the detection signal is transmitted to a displacement amplifier DA.
It is amplified by 5 to obtain the displacement measurement signal. Then, slightly respectively, in multiple levels of load point displacement V L (e.g., about 10%) divided by the load, the measurement result representing a third relationship between the load P- load point displacement V L as shown in the figure, and , And a measurement result obtained by amplifying the unloading portion as shown in FIG.

この測定結果から各除荷点,,…における荷重P
−荷重点変位VL曲線の傾きであるコンプライアンスλ
(λ=ΔVL/ΔP:ΔPは除荷時における荷重Pの変化量
であり、ΔVLはそれによる荷重点変位VLの変化量であ
る)と、それまでに加えたエネルギーA(荷重Pの除荷
点,,…までの各積分値)とをそれぞれ演算し、そ
して、その各コンプライアンスλおよびエネルギーAの
演算結果に基づき、J積分値と各除荷点,,…にお
けるき裂進展量との関係を示すJ−Rカーブとよばれる
曲線を求め、このJ−Rカーブから引張限界J積分値J
1Cを決定している。
From this measurement result, the load P at each unloading point,.
-Compliance λ which is the slope of the load point displacement VL curve
(Λ = ΔV L / ΔP: ΔP is a change amount of the load P at the time of unloading, and ΔV L is a change amount of the load point displacement VL due to the change), and energy A (load P , And the integrated values up to,...), And based on the calculation results of the compliance λ and the energy A, the J integrated value and the amount of crack growth at each unloading point,. A curve called a JR curve indicating the relationship with the tension limit J integral value J is obtained from the JR curve.
1C has been determined.

ところで、前記各除荷点,,…におけるコンプラ
イアンスλは、先に説明したように、第4図に示すよう
な拡大された〔荷重(P),荷重点変位(VL)〕のデー
タに基づいて演算されるのであるが、各除荷点部分を更
に拡大して詳細にみると、第5図の模式図に示すよう
に、先ず、引張荷重Pの増加が停止され(停止点H)、
瞬時的にホールドされた後(ホールド部分I:この間も荷
重点変位VLの増加現象が見られる)、除荷が開始され
(除荷開始点JS)、その後、引張荷重Pが前記停止点H
における荷重Pの約10%減となるまで徐々に除荷されて
除荷動作が終了する(除荷終了点Je)。
By the way, the compliance λ at each of the unloading points,... Is based on the expanded data of [load (P), load point displacement (V L )] as shown in FIG. When the unloading points are further enlarged and viewed in detail, as shown in the schematic diagram of FIG. 5, first, the increase in the tensile load P is stopped (stop point H),
After being instantaneously held (holding portion I: an increase in the load point displacement VL is also observed during this period), unloading is started (unloading start point J S ), and then the tensile load P is reduced to the stop point. H
The load is gradually unloaded until the load P decreases by about 10%, and the unloading operation ends (the unloading end point J e ).

このとき、第5図から明らかなように、除荷開始点JS
から除荷終了点Jeに至る間の〔荷重(P),荷重点変位
(VL)〕のデータは直線状にはならず、その両端部(つ
まり、除荷開始点JSの直後および除荷終了点Jeの直前)
において、非線型な個所が生じ、特に、除荷開始点JS
後においてふくらみ部分(言わば荷重点変位VLのオーバ
ーシュート部分)Kが生じるという傾向がある。
At this time, as is clear from FIG. 5, the unloading start point J S
Between reaching the unloading end point J e from the data of [the load (P), the load point displacement (V L)] is not in a straight line, both ends (i.e., immediately after the unloading start point J S and Just before the unloading end point J e )
, There is a tendency that a swelling portion (in other words, an overshoot portion of the load point displacement VL ) K is generated immediately after the unloading start point JS .

そこで、従来は、コンプライアンスλを可及的に精度
良く求めるために、第6図に略示するように、〔荷重
(P),荷重点変位(VL)〕のサンプリングデータのう
ち、その両端部における一定個数のデータをそれぞれカ
ットして、中間部における直線的なサンプリングデータ
のみをコンプライアンスλの演算用データとして採用す
る(一般には最小二乗法により演算する)、というデー
タ処理方法を用いていた。
Therefore, conventionally, in order to obtain the compliance λ as accurately as possible, both ends of the sampling data of [load (P), load point displacement (V L )] as shown in FIG. A data processing method is used in which a fixed number of data in each part is cut, and only linear sampling data in the middle part is adopted as data for calculating compliance λ (generally, the data is calculated by the least square method). .

C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来方法によれば、次のよ
うな問題点があった。
C. Problems to be Solved by the Invention However, such a conventional method has the following problems.

すなわち、第6図をおいて説明した除荷開始点JS直後
において生じるふくらみ部分Kの程度(大きさおよび長
さ)は、実際には各除荷点,,…においてそれぞれ
異なるため、上記従来方法のように、ただ単に〔荷重
(P),荷重点変位(VL)〕のサンプリングデータのう
ち両端部における一定個数のデータをカットする、とい
うデータ処理を施した場合には、前記ふくらみ部分Kが
比較的に大きいためにそれを完全に除去できず、残りの
データの直線性を悪くしてしまったり、あるいは、ふく
らみ部分が比較的小さいために過渡に多数のデータを捨
ててしまって、必要な直線部分のデータ数を不測に少な
くしてしまったりする、という不都合が生じることとな
り、何れにしてもコンプライアンスλの演算精度が悪化
してしまうという問題点がある。
That is, the degree (size and length) of the bulging portion K generated immediately after the unloading start point JS described with reference to FIG. 6 actually differs at each unloading point,. If the data processing of simply cutting a certain number of data at both ends of the sampling data of [load (P), load point displacement (V L )] is applied as in the method, If K is relatively large, it cannot be completely removed and the linearity of the remaining data will be poor, or a large number of data will be transiently discarded because the bulge is relatively small. Inevitably, the number of data in the necessary straight line portion is unexpectedly reduced, and in any case, the accuracy of calculating the compliance λ deteriorates. That.

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので
あって、コンプライアンス演算用の〔荷重,荷重点変
位〕のサンプリングデータのうちの両端部における非線
型部分を適切に切り捨てて、コンプライアンスの演算精
度、すなわち、J1C試験の精度を向上させることができ
るJ1C試験方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a non-linear portion at both ends of sampling data of [load, load point displacement] for compliance calculation is appropriately truncated to calculate compliance. accuracy, that is, an object of the invention to provide a J 1C test method can improve the accuracy of the J 1C test.

D.課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するため次のような構成
を備えている。
D. Means for Solving the Problems The present invention has the following configuration to achieve the above object.

即ち、この発明は、疲労予き裂加工を施した試験に引
張荷重を加え、その荷重点変位の複数レベルにおいてそ
れぞれわずかに除荷し、各除荷時における荷重−荷重点
変位曲線の傾き(コンプライアンス)を求め、そのコン
プライアンスに基づいて引張限界J積分値(J1C値)を
求めるJ1C試験方法において、前記除荷の開始点から終
了点に至るまでの、荷重−荷重点変位のサンプリングデ
ータのうち、除荷開始点における荷重点変位と除荷終了
点における荷重点変位との間であって、かつ、その両端
の所定割合分をカットした荷重点変位の範囲に属する荷
重−荷重点変位のサンプリングデータから前記コンプラ
イアンスを求めることを特徴としている。
That is, according to the present invention, a tensile load is applied to a test subjected to fatigue pre-cracking, the load is slightly unloaded at a plurality of levels of the load point displacement, and the slope of the load-load point displacement curve at each unloading ( Compliance), and in the J1C test method for determining the tensile limit J integral value ( J1C value) based on the compliance, sampling data of load-load point displacement from the start point to the end point of the unloading. Of the load point displacement between the load point displacement at the unloading start point and the load point displacement at the unloading end point, and belonging to the range of the load point displacement obtained by cutting a predetermined percentage of both ends thereof. The compliance is determined from the sampling data.

E.作 用 一般に、除荷開始点直後のふくらみ部分に相当する荷
重点変位は、除荷開始点の荷重点変位よりも大きな値を
持つ。しかるに、この発明によれば、少なくとも除荷開
始点の荷重点変位と除荷終了点の荷重点変位との間にあ
るデータで、かつ、その両端の所定割合分をカットした
荷重点変位の範囲に属する荷重−荷重点変位のサンプリ
ングデータをコンプライアンス算出用のデータとして採
用するようにしているから、除荷開始点の荷重点変位よ
りも大きな値をもつ膨らみ部分のデータは、無条件にカ
ットされ、換言すれば、ふくらみ部分の大きさの程度に
かかわりなく、その部分のデータがカットされコンプラ
イアンスが精度よく算出される。
E. Operation Generally, the load point displacement corresponding to the bulge immediately after the unloading start point has a larger value than the load point displacement at the unloading start point. However, according to the present invention, at least the data between the load point displacement at the unloading start point and the load point displacement at the unloading end point, and the range of the load point displacement obtained by cutting a predetermined percentage of both ends thereof Since the sampling data of the load-load point displacement belonging to the above is adopted as the data for calculating the compliance, the data of the bulging portion having a value larger than the load point displacement at the unloading start point is unconditionally cut. In other words, irrespective of the size of the bulge portion, the data of that portion is cut, and the compliance is calculated with high accuracy.

F.実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。F. Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、除荷開始点JSから除荷終了点Jeまでの間に
採取される〔荷重(P),荷重点変位(VL)〕のサンプ
リングデータを示している。
The first figure shows the sampling data to be collected during the unloading start point J S until the unloading end point J e [load (P), the load point displacement (V L)].

同図に示すように、除荷開始点JS〔PS,VLS〕から除荷
終了点Je〔Pe,VLe〕に至るまでの〔荷重(P),荷重点
変位(VL)〕のサンプリングデータのうち、コンプライ
アンス算出に使用されるデータは、少なくとも除荷開始
点JSにおける荷重点変位VLSと除荷終了点Jeにおける荷
重点変位VLeとの間(図中、A領域)にあることが必要
とされる。換言すれば、除荷開始点JSの荷重点変位VLS
よりも大きな値をもつ図中B領域のデータは、除荷開始
点JS直後のふくらみ部分のデータであり、これらのデー
タは、ふくらみ部分の程度にかかりなくカットされる。
As shown in the figure, the load (P) and the load point displacement (V L ) from the unloading start point J S [P S , V LS ] to the unloading end point J e [P e , V Le ] are shown. )], The data used for the compliance calculation is at least between the load point displacement V LS at the unloading start point J S and the load point displacement V Le at the unloading end point J e (in the figure, A region). In other words, the load point displacement V LS of the unloading start point J S
The data in the area B in the figure having a larger value is the data of the bulge immediately after the unloading start point JS , and these data are cut without affecting the degree of the bulge.

そして、さらに前記A領域にあるサンプリングデータ
の個数を100%とした場合に、除荷開始点側のΔvS%の
端部データと、除荷終了点側のΔve%の端部データをそ
れぞれカットして、図中、C領域のサンプリングデータ
をコンプライアンス算出用データとして採用することに
より、コンプライアンス算出精度を一層向上させてい
る。
Further, when the number of sampling data in the area A is 100%, the end data of Δv S % on the unloading start point side and the end data of Δv e % on the unload end point side are respectively obtained. By cutting and adopting the sampling data of the C region in the figure as compliance calculation data, the compliance calculation accuracy is further improved.

結局、コンプライアンス算出用として採用されるC領
域に相当するサンプリングデータの荷重点変位VLの範囲
は、 VLe+(VLS−VLe)・Δve/100≦VL≦VLS −(VLS−VLe)・ΔvS/100 になる。この実施例では、上式中のΔvS(%)、Δv
e(%)の数値をそれぞれ5%に設定いる。ただし、こ
れらの割合は、同じ値あるいは異なった値のいずれでも
よく、その数値も特に限定されるものではないが、上述
のようにふくらみ部分(B領域)のデータをカットして
いるので、比較的小さな数値で充分な測定精度を得るこ
とができる。
After all, the range of the load point displacement V L sampling data corresponding to the C region is used as a compliance calculation, V Le + (V LS -V Le) · Δv e / 100 ≦ V L ≦ V LS - (V LS −V Le ) · Δv S / 100. In this embodiment, Δv S (%), Δv
e The value of (%) is set to 5%. However, these ratios may be either the same value or different values, and the numerical values are not particularly limited. However, since the data of the bulge portion (B region) is cut as described above, Sufficient measurement accuracy can be obtained with extremely small numerical values.

G.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係るJ1C
試験方法によれば、従来方法のようにただ単に〔荷重,
荷重点変位〕のサンプリングデータのうちの両端部にお
ける一定個数のデータをカットするのではなく、除荷開
始点における荷重点変位と除荷終了点における荷重点変
位との間であって、かつ、その両端の所定割合分をカッ
トした荷重点変位の範囲に属する〔荷重,荷重点変位〕
のサンプリングデータのみをコンプライアンスの演算用
データとして採用するようにしたから、従来特に問題と
なっていた除荷開始直後において生じるふくらみ部分
を、その大きさの程度にかかわりなく確実にカットする
ことができる。また、これにより、前記所定割合分でカ
ットされるデータの数も比較的小さく設定することがで
きるので、コンプライアンス演算用のデータが不測に少
なくなることもなく、コンプアイアンスの演算精度ひい
てはJ1C試験の精度を大幅に向上させることができる。
G. Effects of the Invention As is clear from the above description, J 1C according to the present invention
According to the test method, simply [load,
Instead of cutting a fixed number of data at both ends of the sampling data of the load point displacement), between the load point displacement at the unloading start point and the load point displacement at the unloading end point, and It belongs to the range of the load point displacement that cuts a predetermined ratio of both ends [load, load point displacement]
Is adopted as the data for calculating the compliance, so that the bulge generated immediately after the start of unloading, which has been a particular problem in the past, can be reliably cut regardless of its size. . Further, by this, the number of data to be cut by the predetermined ratio can be set relatively small, so that the data for compliance calculation does not unexpectedly decrease, and the calculation accuracy of the compliance, and thus J 1C The accuracy of the test can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例に係るJ1C試験方法におい
てコンプライアンス算出に使用されるサンプリングデー
タの説明図である。 第2図ないし第6図は従来のJ1C試験方法の説明に係
り、第2図はJ1C試験装置の要部ブロック図、第3図は
荷重−荷重点変位の関係を示した特性図、第4図は第3
図の除荷部を拡大した特性図、第5図はJ1C試験におけ
る停止点から除荷終了点までを示した模式図、第6図は
従来のJ1C試験方法においてコンプライアンス算出に使
用されるサンプリングデータの説明図である。 SJ……試験片、P……引張荷重 VL……荷重点変位、,,… ……除荷点 JS……除荷開始点、Je……除荷終了点
FIG. 1 is an explanatory diagram of sampling data used for compliance calculation in the J1C test method according to one embodiment of the present invention. 2 to 6 relate to a description of a conventional J1C test method, FIG. 2 is a block diagram of a main part of a J1C test apparatus, FIG. 3 is a characteristic diagram showing a load-load point displacement relationship, FIG. 4 shows the third
Enlarged characteristic diagram of the unloading section of the figure, FIG. 5 is a schematic diagram showing from the stopping point in J 1C test to unload end point, FIG. 6 is used for compliance calculated in a conventional J 1C Test method FIG. 4 is an explanatory diagram of sampling data. S J … Test piece, P… Tensile load VL … Load point displacement,…… Unloading point J S …… Unloading start point, J e …… Unloading end point

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】疲労予き裂加工を施した試験片に引張荷重
を加え、その荷重点変位の複数レベルにおいてそれぞれ
わずかに除荷し、各除荷時における荷重−荷重点変位曲
線の傾き(コンプライアンス)を求め、そのコンプライ
アンスに基づいて引張限界J積分値(J1C値)を求めるJ
1C試験方法において、前記除荷の開始点から終了点に至
るまでの、荷重−荷重点変位のサンプリングデータのう
ち、除荷開始点における荷重点変位と除荷終了点におけ
る荷重点変位との間であって、かつ、その両端の所定割
合分をカットした荷重点変位の範囲に属する荷重−荷重
点変位のサンプリングデータから前記コンプライアンス
を求めることを特徴とするJ1C試験方法。
1. A tensile load is applied to a test piece subjected to fatigue pre-cracking, and the load is slightly unloaded at a plurality of levels of load point displacement. Compliance), and the tensile limit J integral value ( J1C value) is calculated based on the compliance.
In the 1C test method, among the load-load point displacement sampling data from the load unloading start point to the load unloading point, the load-point displacement at the load unloading start point and the load point displacement at the load unloading end point. A J1C test method, wherein the compliance is obtained from load-load point displacement sampling data belonging to a load-point displacement range obtained by cutting a predetermined ratio at both ends thereof.
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