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公開番号2025076698
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188468
出願日2023-11-02
発明の名称疲労き裂の進展試験方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類G01N 3/34 20060101AFI20250509BHJP(測定;試験)
要約【課題】中空試験片の異なる環境条件下における疲労き裂の進展量や進展速度、並びに環境の影響によるき裂進展の加速率を定量化できる疲労き裂の進展試験方法を提供する。
【解決手段】流体を導入可能な中空部を有する中空試験片の内面に形成される疲労き裂の進展試験方法であって、第1の環境条件において、中空試験片に繰り返し荷重を加えて疲労き裂を進展させる第1の疲労き裂進展ステップと、第1の環境条件とは、中空部の内部に充填される試験流体の種類、圧力、又は、温度の少なくとも1つが異なる第2の環境条件において、中空試験片に繰り返し荷重を加えて疲労き裂を進展させる第2の疲労き裂進展ステップと、第1の疲労き裂進展ステップ及び第2の疲労き裂進展ステップの夫々における疲労き裂の進展量を中空試験片に形成された疲労き裂を観察することにより取得するき裂進展量取得ステップと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流体を導入可能な中空部を有する中空試験片の内面に形成される疲労き裂の進展試験方法であって、
第１の環境条件において、前記中空試験片に繰り返し荷重を加えて疲労き裂を進展させる第１の疲労き裂進展ステップと、
前記第１の環境条件とは、前記中空部の内部に充填される試験流体の種類、圧力、又は、温度の少なくとも１つが異なる第２の環境条件において、前記中空試験片に繰り返し荷重を加えて前記疲労き裂を進展させる第２の疲労き裂進展ステップと、
前記第１の疲労き裂進展ステップ及び前記第２の疲労き裂進展ステップの夫々における前記疲労き裂の進展量を前記中空試験片に形成された前記疲労き裂を観察することにより取得するき裂進展量取得ステップと、を備える、
疲労き裂の進展試験方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記き裂進展量取得ステップでは、
前記中空試験片の破面を観察することにより、前記第１の疲労き裂進展ステップ及び前記第２の疲労き裂進展ステップの夫々における前記疲労き裂の進展量を取得することが行われる、
請求項１に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項３】
前記き裂進展量取得ステップでは、
前記中空試験片の中心軸方向に沿って切断された断面を観察することにより、前記第１の疲労き裂進展ステップ及び前記第２の疲労き裂進展ステップの夫々における前記疲労き裂の進展量を取得することが行われる、
請求項１に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項４】
前記第２の環境条件は、少なくとも前記試験流体の種類が前記第１の環境条件とは異なる、
請求項１～３の何れか１項に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項５】
前記第１の環境条件における前記試験流体の種類は、水素ガスであり、
前記第２の環境条件における前記試験流体の種類は、不活性ガス又は空気である、
請求項４に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項６】
前記第１の疲労き裂進展ステップは、
前記中空試験片に繰り返し荷重を加える前に、所定期間に亘り前記中空部の内部に前記第１の環境条件における前記試験流体を保持する第１の流体保持ステップを含む、
請求項４に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項７】
前記第２の疲労き裂進展ステップは、
前記中空試験片に繰り返し荷重を加える前に、所定期間に亘り前記中空部の内部に前記第２の環境条件における前記試験流体を保持する第２の流体保持ステップを含む、
請求項４に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項８】
前記第１の疲労き裂進展ステップと前記第２の疲労き裂進展ステップとの間において、所定期間に亘り前記中空部の内部に酸素ガスを含む気体を保持する破面着色ステップをさらに備える、
請求項４に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項９】
前記第１の疲労き裂進展ステップ及び前記第２の疲労き裂進展ステップよりも前に、前記中空試験片の前記内面にノッチを形成するノッチ形成ステップをさらに備える、
請求項１～３の何れか１項に記載の疲労き裂の進展試験方法。
【請求項１０】
前記ノッチ形成ステップの後、前記第１の疲労き裂進展ステップ及び前記第２の疲労き裂進展ステップよりも前に行われる疲労予き裂導入ステップであって、前記中空試験片に繰り返し荷重を加えて、前記中空試験片の前記内面に形成された前記ノッチから延びる疲労予き裂を発生させる疲労予き裂導入ステップをさらに備える、
請求項９に記載の疲労き裂の進展試験方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、疲労き裂の進展試験方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
疲労試験の試料である試験片を水素ガス等のガスが封入された圧力容器内に配置した状態で、疲労試験を行うオートクレーブ式の疲労試験機（例えば、特許文献１）が知られている。オートクレーブ式の疲労試験機により、水素ガス中き裂進展試験を行う場合には、使用水素量が多く試験の実施が容易ではないため、試験期間が限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１４－５２１１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、水素ガス環境下での中空部を有する中空試験片を用いた材料試験手法が提案されている。この材料試験手法では、中空試験片の内部に水素ガスを封入することで、内面側が水素ガスに曝された状態で材料試験を行うことができる。この材料試験手法は、低ひずみ速度引張試験や疲労試験等の実績はあるが、水素ガス中疲労き裂進展試験の実績はない。中空試験片を用いた水素ガス中疲労き裂進展試験では、中空試験片の内面にき裂が発生、進展するため、従来のＣＴ試験片等で採用されているき裂の側面長やき裂の開口量を示すパラメータであるコンプライアンスの変化に基づく、き裂の進展量の定量化手法を採用できない。また、環境条件毎に異なる複数の試験片を用いると、試験片毎に疲労予き裂の深さにばらつきが生じるため、同一の荷重条件で試験しても異なる応力拡大係数で試験することになるため、異なる環境条件の試験結果の比較が困難となる問題がある。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、中空試験片の異なる環境条件下における疲労き裂の進展量や進展速度、並びに環境の影響によるき裂進展の加速率を定量化できる疲労き裂の進展試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の少なくとも一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法は、
流体を導入可能な中空部を有する中空試験片の内面に形成される疲労き裂の進展試験方法であって、
第１の環境条件において、前記中空試験片に繰り返し荷重を加えて疲労き裂を進展させる第１の疲労き裂進展ステップと、
前記第１の環境条件とは、前記中空部の内部に充填される試験流体の種類、圧力、又は、温度の少なくとも１つが異なる第２の環境条件において、前記中空試験片に繰り返し荷重を加えて前記疲労き裂を進展させる第２の疲労き裂進展ステップと、
前記第１の疲労き裂進展ステップ及び前記第２の疲労き裂進展ステップの夫々における前記疲労き裂の進展量を前記中空試験片に形成された前記疲労き裂を観察することにより取得するき裂進展量取得ステップと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、中空試験片の異なる環境条件下における疲労き裂の進展量や進展速度、並びに環境の影響によるき裂進展の加速率を定量化できる疲労き裂の進展試験方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法のフロー図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法の試験対象である中空試験片の中心軸方向に沿った概略断面図である。
図２に示される中空試験片のＡ－Ａ断面図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法に用いられる疲労試験システムの概略図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法により得られる応力拡大係数範囲とき裂進展速度との関係を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法におけるき裂進展量取得ステップを説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法における破面着色処理を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法を説明するための説明図である。
中空試験片の断面観察を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１０】
図１は、本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法のフロー図である。図２は、本開示の一実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法の試験対象である中空試験片１の中心軸ＣＡ方向に沿った概略断面図である。図３は、図２に示される中空試験片１のＡ－Ａ断面図である。幾つかの実施形態に係る疲労き裂の進展試験方法は、流体を導入可能な中空部１１を有する中空試験片１（図２参照）の内周面（内面）１２に形成される疲労き裂の進展試験方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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