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石井 敏満
非破壊検査, 51(6), p.328 - 332, 2002/06
赤外線サーモグラフィを利用した非破壊試験は、機器構造物及び構造材料の欠陥検出や応力測定を遠隔かつ非接触で可能な方法として注目されているが、我が国では、試験法や評価法に関する規格基準の整備が諸外国に比べて遅れている。本報告では、「赤外線サーモグラフィによる非破壊試験の標準用語」に関する非破壊検査協会規格(NDIS)の作成に向けたこれまでの活動及びNDIS原案の内容について紹介する。また、国際標準化機構 (International Organization for Standardization:ISO)の中に設けられている非破壊試験の国際標準化のための第135専門委員会(Technical Committee 135:TC135)の中に、新たな分科委員会(Sub-committee:SC)として1999年に設置された赤外線サーモグラフィ試験に関する分科委員会への我が国の対応状況についても述べる。
榎 学*; 岸 輝雄*; 川崎 弘嗣; 青砥 紀身
JNC TY9400 2000-010, 138 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-010.pdf:5.15MB
本研究では構造物および材料におけるき裂の発生、伝播を検出するシステムについての検討を行った。まず、プラント機器のように過酷な環境で適用することを考慮して、レーザー干渉計を用いて非接触で破壊を検出・評価することを試みた。He-Neレーザーを用いたヘテロダイン型の干渉計により、材料中を伝播してきた弾性波を検出できることを確かめ、この干渉計を4チャンネル用いる非接触AE波形計測システムを構築した。このシステムをアルミナコーティング材の熱応力破壊に適用した。試験片の冷却時に界面近傍に発生する微視割れによるAE波形を検出でき、また逆問題解析を行うことにより、微視割れの発生時刻、発生位置、大きさおよび破壊モードが評価可能となった。このように、レーザー干渉計によるAE波形定量評価システムが開発でき、その有効性が確かめられた。次に、き裂発生を予測するため、ミクロき裂が発生する以前の損傷変化を検出することを試みた。繰り返し熱過渡負荷を受けた構造物を用いて、超音波検出試験とその波形解析、およびき裂の発生した近傍の微小硬さ計による硬さ測定を行った。超音波エコーのウェーブレット解析により得られた音速は、き裂発生以前の損傷を検出できた。また、粒界上の微小硬さ変化から、き裂発生を推定できる見通しがある。
荒井 長利
日本機械学会平成7年度材料力学部門講演会講演論文集,Vol. A, 0, p.413 - 414, 1995/00
筆者らは、熱応力破壊条件の究明のために、等方性黒鉛円板を高周波誘導法により急加熱し熱衝撃破壊する熱的条件を測定してきた。本研究ではこの熱的な限界条件から応力的な限界条件を把握するための、2次元非線形熱弾性解析を行った。又、そのための前段として渦電流解析を行って円板内の熱発生率を解析した。結論として、熱的限界条件に対応する限界応力状態での最大引張り応力は引張り強さの約1.7倍となり、不均一応力分布及び物性値の非線形性の効果が明確になった。これは実構造物の破壊基準のための重要な指針を与えている。
荒井 長利
Proc. of the First Int. Symp. on Thermal Stresses and Related Topics (Thermal Stresses 95), 0, p.99 - 102, 1995/00
脆性構造材料の機械設計法を高度化するための一つの重要課題に熱応力に対する破壊基準を明確にすることが挙げられる。本研究で熱応力破壊条件として、黒鉛円板の熱衝撃試験による破壊データを採り上げ、その破壊発生条件を応力状態で把握するための詳細な解析を行った。解析のスコープは、高周波誘導加熱時の円板の渦電流解析、軸対称円板の2次元非定常熱伝導解析及び非線形熱弾性解析である。一連の解析から最終的に得られた結論は、等方性黒鉛円板の熱応力破壊時の最大接線方向引張り応力が約45MPaとなり、常温の単軸引張り強さの約1.7倍に相当する、ということである。これは、脆性材料の熱応力破壊条件を考察する際の熱機械的物性値の温度依存性の効果の重要性を意味している。
荒井 長利
茨城講演会講演論文集 (日本機械学会,精密工学会共催), p.236 - 238, 1993/09
近年、種々の複合材料の実用化が急がれている。複合材料は熱機械的性質の異方性を意図的に活用するものであるが、機械設計の立場からは発生応力への異方性効果を十分に検討する必要がある。この様な主旨で、従来から実用されている種々の横等方性黒鉛材料のデータベースを利用して、異方性の取扱い法、熱応力及び粘弾性応力の異方性を応力解析により検討した。主な結論は以下の通り。1)熱弾性応力を支配する弾性係数と線膨張係数の異方性は逆の関係にあり、組み合せた異方性効果は単独の場合より減少する。2)照射寸法変化の異方性は線膨張係数の異方性と原理的に同様に扱える。3)照射クリープの異方性パラメータの影響は著しくない。