JP2018179616A - Fatigue characteristic detection method and fatigue characteristic detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、疲労特性検出方法及び疲労特性検出装置に関する。 The present invention relates to a fatigue characteristic detection method and a fatigue characteristic detection apparatus.
従来、試験片の疲労試験を行う場合には、試験片に対して極めて多い繰り返し回数で試験荷重を与えて疲労試験を行うことが行われている。
一般に、疲労試験では、一定応力又は一定変位を維持した状態で試験片に繰り返し応力を発生させ、試験片が劣化（破壊）するまでの応力値（応力範囲）と応力を発生させた回数との関係をグラフ化し、いわゆるＳ−Ｎ曲線を取得することによって、疲労限度を求めている。具体的には、試験片に発生する応力レベルを変化させ、ある応力レベル以下では何回繰り返し振動させたとしても、試験片に損傷が発生しないという応力レベルを検索し、検索により得た応力レベルを試験片の疲労限度とみなしている。
Conventionally, when a fatigue test of a test piece is performed, a test load is applied to the test piece with a very large number of repetitions to perform a fatigue test.
In general, in a fatigue test, a stress is repeatedly generated in a test piece while maintaining a constant stress or a constant displacement, and a stress value (stress range) until the test piece degrades (destructs) and the number of times stress is generated The fatigue limit is determined by graphing the relationship and acquiring a so-called S-N curve. Specifically, the stress level obtained by changing the stress level generated in the test piece and searching for the stress level that damage to the test piece does not occur even if the vibration is repeated several times below a certain stress level Is regarded as the fatigue limit of the test piece.
ここで、Ｓ−Ｎ曲線では、横軸に劣化までの応力繰り返し回数、縦軸を応力範囲として、データプロット点を近似曲線で結び、応力繰り返し回数が増加しても応力範囲が略一定の状態を維持するときの応力範囲を、疲労限度としている。
通常、金属材料では、１００万回繰り返し応力を発生させたとしても損傷が生じなければ、それ以上の回数繰り返し応力を発生させたとしても十分耐えられるとみなして、その時点で疲労試験を終了するようにしている。
しかしながら、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastic、炭素繊維強化プラスチック）等といった疲労特性が明確ではない新素材について疲労試験を行う場合には、「これ以上の回数繰り返し応力を発生させたとしても十分耐えられる」とみなすためには、場合によっては、１０００万回近く繰り返し応力を発生させなければならない場合もある。
Here, in the SN curve, the horizontal axis is the number of stress repetitions until deterioration, and the vertical axis is the stress range, the data plot points are connected by an approximate curve, and the stress range is substantially constant even if the number of stress repetitions increases The stress range when maintaining is the fatigue limit.
Normally, with metallic materials, if damage does not occur even if stress is repeatedly generated 1,000,000 times, it is considered that sufficient resistance can be tolerated even if stress is repeatedly generated more than that time, and the fatigue test is ended at that point It is like that.
However, when performing a fatigue test on a new material whose fatigue properties are not clear such as CFRP (carbon fiber reinforced plastic, etc.), "It can sufficiently withstand even if repeated stress is generated more than this number" In some cases, it may be necessary to generate stress nearly 10 million times repeatedly in order to regard it as.
このように、ある応力値を発生させたときに試験片が劣化までの繰り返し応力の発生回数を得るためには、数万回から数百万回以上、繰り返し応力を発生させる必要がある。つまり、Ｓ−Ｎ曲線を得るための１点のデータをプロットするだけでも多くの時間を必要とする。また、Ｓ−Ｎ曲線を得るためには、最低でも５点又は６点のデータが必要であるため、Ｓ−Ｎ極性を得るためには、多大な時間を要することになる。
そのため、例えば、翼状形状のような長尺部材の疲労試験を行う際に、１体の試験片を専用の加振装置に固定して片持ち支持し、固有振動数で振動させることで、試験片に対して高速で繰り返し応力を発生させて所要時間の短縮を図り、また、簡易な構成で加振することにより加振機の稼動に伴うコスト削減を図るようにした方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、薄板状の試験片の疲労試験を実施する際に、片持ち梁状の試験片を固有振動数で共振させ、固有振動数のずれを検知することで試験片の疲労を検出することによって、所要時間の短縮を図るようにした方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
As described above, in order to obtain the number of times of occurrence of cyclic stress until deterioration of the test piece when generating a certain stress value, it is necessary to generate cyclic stress several tens of thousands times to several million times or more. In other words, plotting data of one point for obtaining an S-N curve requires much time. In addition, in order to obtain an S-N curve, data of at least 5 points or 6 points are required, and it takes a great deal of time to obtain an S-N polarity.
Therefore, for example, when performing a fatigue test of a long member such as a wing-like shape, one test piece is fixed to a dedicated vibration device and supported in a cantilever manner, and the test is performed by vibrating at a natural frequency. A method has been proposed in which stress is repeatedly generated at a high speed on a piece to shorten the required time, and a cost reduction associated with the operation of a vibration exciter is achieved by exciting with a simple configuration. (See, for example, Patent Document 1). In addition, when conducting a fatigue test of a thin plate-like test piece, the cantilever-like test piece is caused to resonate at the natural frequency, and the fatigue of the test piece is detected by detecting the shift of the natural frequency. A method is also proposed in which the required time is shortened (see, for example, Patent Document 2).
特許文献１に記載されているように、翼状形状の試験片を片持ち支持して振動させるようにした場合、所要時間を十分に短縮させるためには振動周波数を十分に高く設定する必要がある。しかしながら、翼状形状のような長尺の試験片の場合、一般的に固有周波数が低いため、所要時間を十分に短縮させることは困難である。また、固有周波数のずれを検知することにより試験片の疲労を検出する方法にあっても所要時間を短縮することはできるものの、より一層、所要時間を短縮することのできる方法が望まれていた。
本発明は、上記未解決の問題に着目してなされたものであり、疲労試験に要する所要時間をより短縮し効率よく疲労試験を行うことの可能な振動特性検出方法及び振動特性検出装置を提供することを目的としている。
As described in Patent Document 1, when the wing-like test piece is supported in a cantilever manner and vibrated, it is necessary to set the vibration frequency high enough to sufficiently reduce the required time. . However, in the case of a long test piece such as a wing-like shape, it is difficult to sufficiently reduce the required time because the natural frequency is generally low. Moreover, although the method of detecting fatigue of a test piece by detecting the deviation of the natural frequency can reduce the required time, a method capable of further shortening the required time has been desired. .
The present invention has been made focusing on the above-mentioned unsolved problems, and provides a vibration characteristic detection method and a vibration characteristic detection device capable of performing a fatigue test efficiently by shortening the time required for the fatigue test. The purpose is to
本発明の一態様によれば、加振台に固定された試験対象の部材からなる複数の試験片を一定の目標周波数で同時に振動させる振動処理工程と、前記振動により前記試験片に生じる応力の発生回数を応力繰り返し回数として前記試験片毎にカウントするカウント工程と、前記加振台に固定された前記試験片のうちのいずれかが予め設定した疲労状態に達したと判断されるとき、当該疲労状態に達したと判断された試験片に生じていた応力及び前記応力繰り返し回数を、当該試験片の疲労特性情報として記憶する記憶工程と、前記疲労状態に達したと判断された試験片を、当該試験片と同一部材からなる他の試験片と交換する交換工程と、を備え、前記振動処理工程では、前記試験片の交換が行われているときには前記試験片の振動を中断させ、前記試験片の交換が終了した後に前記一定の目標周波数で振動を再開させ、前記カウント工程では、前記試験片の交換が終了した後は、前記加振台に固定された試験片のうち、新たに固定された試験片については前記応力繰り返し回数を初期値からカウントし、その他の試験片については前記振動が中断された時点での応力繰り返し回数からカウントする、疲労特性検出方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a vibration processing step of simultaneously vibrating a plurality of test pieces consisting of members to be tested fixed to a vibrating table at a constant target frequency, and stress generated in the test piece by the vibration. When it is determined that any one of the test step of counting the number of occurrences as the stress repetition number for each of the test pieces and any of the test pieces fixed to the vibration table has reached a preset fatigue state, A memory process for storing the stress occurring in the test piece determined to have reached the fatigue state and the number of stress cycles as fatigue characteristic information of the test piece; and the test piece determined to have reached the fatigue state And replacing the test piece with another test piece made of the same member as the test piece, and in the vibration treatment step, the vibration of the test piece is interrupted when the test piece is being replaced. After the replacement of the test piece is completed, the vibration is restarted at the constant target frequency, and in the counting step, after the replacement of the test piece is completed, a new one of the test pieces fixed to the vibration table is used. The fatigue characteristic detection method is provided, wherein the number of stress repetitions is counted from an initial value for a test piece fixed to the surface, and the other test pieces are counted from the number of stress repetitions when the vibration is interrupted.
また、本発明の一態様によれば、加振台に固定された複数の試験片を一定の目標周波数で振動させ、前記加振台に固定された試験片のうちのいずれかが予め設定した疲労状態に達したと判断されて交換されるとき前記試験片の振動を中断させ、交換が終了した後振動を再開させる振動処理部と、前記振動により前記試験片に生じる応力の発生回数を応力繰り返し回数として前記試験片毎にカウントするカウント処理部と、前記加振台に固定された試験片のうちのいずれかが前記疲労状態に達したと判断されるとき、当該疲労状態に達したと判断された試験片に生じていた応力及び前記応力繰り返し回数を、当該試験片の疲労特性情報として記憶部に記憶する疲労特性情報取得部と、を備え、前記カウント処理部は、前記試験片が交換されるとき、前記加振台に固定された試験片のうち非交換対象の試験片毎の応力繰り返し回数を繰り返し数記憶部に格納し、前記試験片の交換が終了した後は、前記加振台に新たに固定された試験片については前記応力繰り返し回数を初期値からカウントし、非交換対象の試験片については前記繰り返し数記憶部に格納した応力繰り返し回数からカウントする、疲労特性検出装置が提供される。 Further, according to one aspect of the present invention, the plurality of test pieces fixed to the vibration table are vibrated at a constant target frequency, and any one of the test pieces fixed to the vibration table is set in advance. A vibration processing unit which suspends the vibration of the test piece when it is determined that the fatigue state has been reached and is replaced, and resumes the vibration after the exchange is completed, and the number of times of stress generation in the test piece due to the vibration. When it is determined that the fatigue state is reached when it is determined that any one of the count processing unit that counts each test piece as the number of repetitions and the test piece fixed to the vibration table has reached the fatigue state And a fatigue characteristic information acquisition unit that stores the stress occurring in the determined test piece and the number of times of stress repetition in the storage unit as the fatigue characteristic information of the test piece, and the count processing unit When replaced The number of stress repetitions for each non-replacement test piece among the test pieces fixed to the shaking table is repeatedly stored in the number storage unit, and after replacement of the test piece is completed, the vibration table is newly added to the shaking table. The fatigue characteristic detection device is provided, wherein the number of stress repetitions is counted from an initial value for a test piece fixed to the surface, and the number of stress repetitions stored in the repetition number storage unit is counted for a non-replacement target test piece. .
本発明の一態様によれば、疲労特性情報が取得されたものから順に試験片を交換しながら、同時に複数の試験片に対して繰り返し応力を発生させることができるため、より多くの試験片に対して、より効率よく繰り返し応力を発生させることができ、結果的に振動特性の検出に要する所要時間をより短縮することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to generate stress repeatedly for a plurality of test pieces at the same time while exchanging the test pieces sequentially from the one in which the fatigue property information is acquired, so that more test pieces can be obtained. On the other hand, stress can be generated more efficiently and repeatedly, and as a result, the time required for detection of vibration characteristics can be further shortened.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following detailed description, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention. However, it is apparent that other embodiments can be practiced without being limited to such specific specific configurations. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Moreover, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
図１は、本発明の一実施形態に係る疲労特性検出装置を適用した疲労試験装置の一例を示す概略構成図である。
疲労試験装置１は、試験片Ｔが固定される加振台２と、加振台２を支持する支持台３と、加振台２を水平方向に振動させるモータ４と、モータ４を駆動制御すると共に、試験片から得た各種信号を信号処理し疲労限度を演算する制御装置５と、を備える。
加振台２は、例えば図２に示すように、水平方向に往復動可能に支持された移動可能なテーブルを備えており、このテーブルの上面に複数の試験片Ｔを固定するようになっている。そして、モータ４によってテーブルを一方向に水平に往復動することによって、試験片Ｔを振動させる。加振台２をモータ４で駆動することによって、試験片Ｔを高周波数で振動させるようになっている。
FIG. 1 is a schematic configuration view showing an example of a fatigue test apparatus to which a fatigue characteristic detection apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
The fatigue test apparatus 1 controls the drive of the vibration table 2 to which the test piece T is fixed, the support table 3 that supports the vibration table 2, the
For example, as shown in FIG. 2, the vibration table 2 includes a movable table supported so as to be capable of reciprocating in the horizontal direction, and a plurality of test strips T are fixed to the upper surface of the table. There is. Then, the test strip T is vibrated by reciprocating the table horizontally in one direction by the
図２は、３つの試験片Ｔ１〜Ｔ３が固定されている場合を示す。試験片Ｔは長尺の板状に形成され、図３に示すように一端が、固定冶具１１により加振台２のテーブル上面に固定され、固定冶具１１により試験片Ｔを垂直に支持する。また、試験片Ｔは表裏面が加振台２の振動方向に面するように固定される。
固定冶具１１は、図３に示すように、長方形の板状部材を直角に折り曲げた部材からなり側面から見てＬ字状を有し、二つの固定冶具１１の垂直に立ち上がった面と試験片Ｔとが接するように試験片Ｔの下部を挟み込み、固定冶具１１の垂直に立ち上がった面の上端部部分と下端部部分とで試験片Ｔを挟んで固定冶具１１同士がねじ止めされる。そして、固定冶具１１の水平な面部分を加振台２のテーブル上面に固定するようになっている。
FIG. 2 shows the case where three test strips T1 to T3 are fixed. The test piece T is formed in a long plate shape, and one end thereof is fixed to the upper surface of the table of the vibration table 2 by the fixing
The fixing
これにより、加振台２が駆動されることにより試験片Ｔが振動し、これにより試験片Ｔに曲げモーメントが加わったとき、固定冶具１１の上端部を基点として試験片Ｔに曲げが生じるようになっている。
図１に戻って、制御装置５は、演算処理を行うマイクロプロセッサ等の制御部５ａと、制御部５ａからの制御信号にしたがってモータ４を駆動制御する駆動回路５ｂと、ユーザによる各種パラメータ等の入力を行うためのキーボード等の入力部５ｃと、Ｓ−Ｎ曲線や疲労限度等の各種情報を表示するための表示部５ｄと、試験中の各種パラメータや、疲労特性情報等を記憶するための記憶部５ｅと、を備える。
As a result, the test piece T vibrates by driving the vibration table 2. When a bending moment is applied to the test piece T, the test piece T is bent with the upper end portion of the fixing
Returning to FIG. 1, the
制御部５ａは、加振台２に固定された試験片Ｔのうちのいずれか一つに取り付けられた変位計１２、各試験片Ｔに取り付けられた歪みゲージ１３等の各種信号及び、入力部５ｃから入力された各種パラメータに基づき駆動回路５ｂを介してモータ４を駆動制御する。また、制御部５ａは、各種センサからの情報を処理し例えば、Ｓ−Ｎ曲線や疲労限度等を、表示部５ｄに表示する。
試験片Ｔには、図２に示すように、固定冶具１１とは逆側の端部に重りＷが設けられている。変位計１２は、重りＷの下端部に設けられ、重りＷの下端部位置における振動方向の変位を検出するようになっている。
The
As shown in FIG. 2, a weight W is provided on the end of the test piece T opposite to the fixing
なお、変位計１２は、加振台２に固定されている試験片Ｔのうちの少なくとも一つに設けられていればよく、全ての試験片Ｔに設けられていてもよい。また、変位計１２として加速度センサを設け、制御部５ａで、加速度センサで検出された加速度を変位量、または振動速度に変換するようにしてもよい。また、変位計１２を加振台２に設置し、加振台２の変位や加速度を、変位量、又は振動速度に変換するようにしてもよい。
歪みゲージ１３は試験片Ｔ毎に設けられる。歪みゲージ１３は、図３に示すように、試験片Ｔの表裏面のうちの一方の、固定冶具１１と試験片Ｔとが接する部分の上端部、すなわち、振動により試験片Ｔに曲げが生じる基点となる部分、又は、試験片Ｔの最大応力が発生する部位に設けられる。
The
The strain gauges 13 are provided for each of the test pieces T. As shown in FIG. 3, in the
次に、上記実施形態を、具体例（実施例）を挙げて説明する。
＜実施例１＞
実施例１では、ある材料特性を有する部材の疲労限度を検出する場合の疲労試験装置１の動作を説明する。
まず、試験対象の部材からなる複数の試験片Ｔを用意する。ここでは、試験片Ｔを３つずつ振動させる場合について説明する。試験片Ｔとして６つの試験片Ｔ１〜Ｔ６を用意する。なお、試験片Ｔは３つずつ振動させる場合に限るものではない。また、試験片Ｔの数は６つに限るものではない。一つの試験片Ｔから得られる、劣化時における一つのデータ点を、複数の試験片Ｔから得て、得られた複数のデータ点を通るように近似曲線を得たときに、疲労限度を検出することのできるＳ−Ｎ曲線を得ることができれば、試験片Ｔの数はいくつであってもよい。なお、ここでいう「劣化」とは、歪みゲージ１３の出力信号が閾値以上変化した、或いは、試験片Ｔそのものに亀裂が生じた等、試験片Ｔの目視による状態、或いは、各種センサの検出信号に変化が生じ、試験片Ｔに劣化が生じたとみなすことの可能な状態（疲労状態）となったことをいう。劣化と判断するための条件は試験内容等に応じて任意に設定すればよい。
Next, the above embodiment will be described with reference to a specific example (example).
Example 1
In the first embodiment, the operation of the fatigue test apparatus 1 in the case of detecting the fatigue limit of a member having a certain material property will be described.
First, a plurality of test pieces T made of members to be tested are prepared. Here, a case where the test strip T is vibrated three by three will be described. Six test strips T1 to T6 are prepared as the test strip T. The test piece T is not limited to the case where it is vibrated three by three. Further, the number of test pieces T is not limited to six. A fatigue limit is detected when one data point at the time of deterioration obtained from one test piece T is obtained from a plurality of test pieces T and an approximate curve is obtained passing through the obtained plurality of data points. The number of test strips T may be any number as long as an SN curve that can be obtained can be obtained. Here, “deterioration” means that the output signal of the
試験片Ｔ１〜Ｔ６は同一形状であり、試験片Ｔ１〜Ｔ６は梁の長さ及び厚みは同一であって、重りＷの質量がそれぞれ異なる。つまり、試験片Ｔ１〜Ｔ６は、これらを同一周波数で振動させたときに、試験片Ｔ１〜Ｔ６に生じると予測される振幅が全て異なるようにしている。なお、ここでいう梁の長さとは、図３において、重りＷを設置する前の試験片Ｔの曲げの基点から梁の先端までの長さをいう。
各試験片Ｔ１〜Ｔ５の重りＷの質量ｗ１〜ｗ５は、ｗ１＞ｗ２＞ｗ３＞ｗ４＞ｗ５の関係を満足するように設定される。また、試験片Ｔ６の重りＷの質量は、試験片Ｔ１〜Ｔ５の劣化状況に応じて設定する。
片持ち梁の一次曲げ固有モードの固有周波数は、試験片Ｔの梁の長さと板厚と重りＷの質量及び梁の材料定数とで決まり、試験片Ｔ１〜Ｔ５の場合、重りＷの質量が最も大きい試験片Ｔ１の一次曲げ固有モードの固有周波数（以下、単に固有周波数ともいう。）が最も低くなる。
The test pieces T1 to T6 have the same shape, and the test pieces T1 to T6 have the same length and thickness of the beam, and the mass of the weight W is different. That is, when the test pieces T1 to T6 are vibrated at the same frequency, the amplitudes predicted to be generated in the test pieces T1 to T6 are all different. In addition, the length of a beam said here means the length from the basic point of bending of test piece T before installing the weight W in FIG. 3 to the front-end | tip of a beam.
The weights w1 to w5 of the weight W of each of the test pieces T1 to T5 are set to satisfy the relationship of w1>w2>w3>w4> w5. Further, the mass of the weight W of the test piece T6 is set in accordance with the deterioration state of the test pieces T1 to T5.
The natural frequency of the primary bending eigenmode of the cantilever beam is determined by the length and thickness of the beam of the test piece T, the weight of the weight W and the material constant of the beam, and in the case of the test pieces T1 to T5, the mass of the weight W is The natural frequency (hereinafter, also simply referred to as natural frequency) of the primary bending eigenmode of the largest test piece T1 is the lowest.
次に、図２に示すように、重りＷの質量の大きい３つの試験片Ｔ１〜試験片Ｔ３を加振台２に固定する。
ここで、試験片Ｔ１〜試験片Ｔ３の周波数応答関数は例えば図４のように表される。なお、図４及び同様に周波数応答関数を表す図面において横軸は試験片Ｔの振動周波数、縦軸は試験片Ｔの振幅を示す。つまり、試験片Ｔをある周波数で振動させたときに、試験片Ｔの片持ち梁の端部に相当する位置で生じると予測される振幅を表す。
図４に示すように、試験片Ｔ１〜Ｔ３のうち、重りＷの質量が最も大きい試験片Ｔ１の固有周波数が最も低く、且つ、固有振動数が低いことにより減衰効果が減少するため試験片Ｔ１の振幅は一般的に最も大きい。言い換えると、固有振動数の最も高いＴ３は固有振動数が高い分だけ減衰効果が大きいため、同じ材質であれば振幅値は最も小さくなる。
Next, as shown in FIG. 2, the three test pieces T <b> 1 to T <b> 3 having a large mass of the weight W are fixed to the vibration table 2.
Here, the frequency response function of the test strip T1 to the test strip T3 is represented, for example, as shown in FIG. In FIG. 4 and in the drawings showing the frequency response function, the horizontal axis represents the vibration frequency of the test piece T, and the vertical axis represents the amplitude of the test piece T. That is, when the test strip T is vibrated at a certain frequency, it represents an amplitude expected to occur at a position corresponding to the end of the cantilever of the test strip T.
As shown in FIG. 4, among the test pieces T1 to T3, the test material T1 having the largest mass of the weight W has the lowest natural frequency, and the natural frequency is low, so that the damping effect is reduced. The amplitude of is generally the largest. In other words, since the damping effect of the highest natural frequency T3 is large as the natural frequency is high, the amplitude value is the smallest for the same material.
そこで、固有周波数が最も低く応力の振幅が最も大きい試験片Ｔ、すなわち最初に劣化すると予測される試験片Ｔ１の固有周波数ｆ１を目標周波数とする。また、周波数応答関数から得られる、試験片Ｔ１を固有周波数ｆ１で振動させたときに生じると予測される振幅ａ１を目標振幅とする。劣化までの応力繰り返し回数が最も少ないと予測される試験片Ｔ１の固有周波数ｆ１を目標周波数として設定することにより、試験片Ｔ１〜Ｔ６の応力レベルをより広い範囲で変化させることができる。
なお、ここでは、固有周波数ｆ１を目標周波数としているが、固有周波数ｆ１近傍の値を目標周波数として設定してもよい。また、必ずしも固有周波数ｆ１を目標周波数として設定しなくともよい。ただし、試験片Ｔを形成する部材の疲労限度をできるだけ少ない試験片で探索するため、または、Ｓ−Ｎ曲線を得るためのトータル時間をできるだけ少なくするため、疲労試験開始初期段階では、比較的大きな応力が試験片Ｔに生じるように目標周波数を設定することが好ましい。つまり、疲労試験開始初期段階で比較的大きな応力が試験片Ｔに生じたときの疲労限度を得ることによって、次に振動させるべき応力値を想定しやすくなり、結果的に、Ｓ−Ｎ曲線を得るために必要な試験片Ｔの数を減らすことができる。
Therefore, the target frequency is the test piece T having the lowest natural frequency and the largest stress amplitude, that is, the natural frequency f1 of the test piece T1 that is predicted to deteriorate first. Further, an amplitude a1 which is obtained from the frequency response function and is predicted to be generated when the test piece T1 is vibrated at the natural frequency f1 is set as a target amplitude. The stress level of the test pieces T1 to T6 can be changed in a wider range by setting as the target frequency the natural frequency f1 of the test piece T1 predicted to have the smallest number of stress repetitions until deterioration.
Here, although the natural frequency f1 is set as the target frequency, a value near the natural frequency f1 may be set as the target frequency. Also, the natural frequency f1 may not necessarily be set as the target frequency. However, in order to search for the fatigue limit of the member forming the test piece T with as few test pieces as possible, or to minimize the total time for obtaining the SN curve, the fatigue test is relatively large at the initial stage of initiation of the fatigue test. It is preferable to set the target frequency so that stress is generated in the test piece T. That is, by obtaining the fatigue limit when a relatively large stress is generated in the test piece T at the initial stage of fatigue test initiation, it becomes easy to estimate the stress value to be vibrated next, and as a result, the SN curve The number of test pieces T required to obtain can be reduced.
そして、加振台２を目標周波数で振動させ、このとき、変位計１２からの出力信号から得られる振幅、つまり試験片Ｔ１の振幅が目標振幅と一致するように加振台２の振動周波数と振幅値とを調整する。
試験片Ｔ１〜Ｔ３に取り付けられた各歪みゲージ１３からの出力信号は制御部５ａに入力され、制御部５ａでは、各試験片Ｔ１〜Ｔ３の歪みを常時収集し、例えば、歪みに大きな変化がないかどうかを監視する。また、制御部５ａでは、例えば収集した歪みを表示部５ｄに表示する。これにより、ユーザは、振動中の各試験片Ｔ１〜Ｔ３に生じている歪みを監視することができる。
Then, the vibration table 2 is vibrated at the target frequency, and at this time, the amplitude obtained from the output signal from the
The output signals from the strain gauges 13 attached to the test pieces T1 to T3 are input to the
また、制御部５ａでは各試験片Ｔが振動すると同時に、試験片Ｔ１〜Ｔ３の応力繰り返し回数を個別にカウントする。この応力繰り返し回数は、例えば、変位計１２から出力される変位信号に基づいて試験片Ｔが振動していた累計時間と周波数を用いてカウントする。
試験片Ｔ１〜Ｔ３に発生する応力は、図４に示す周波数応答関数からわかるように、振動周波数が固有周波数ｆ１のときの予測される振幅が最も大きい試験片Ｔ１が最も大きくなり、試験片Ｔ２、試験片Ｔ３の順に小さくなる。
Further, at the same time as the test pieces T vibrate in the
As can be seen from the frequency response function shown in FIG. 4, the stress generated in the test pieces T1 to T3 is largest for the test piece T1 having the largest predicted amplitude when the vibration frequency is the natural frequency f1, and the test piece T2 , In the order of the test piece T3.
ここで、図４において、振動周波数が固有周波数ｆ１のときの試験片Ｔ１の振幅値をａ１、試験片Ｔ２の振幅値をａ２、試験片Ｔ３の振幅値をａ３とする。各試験片Ｔ１〜Ｔ３に生じる応力は、試験片Ｔ１を基準に考えると、試験片Ｔ２は、試験片Ｔ１の応力のａ２／ａ１となり、試験片Ｔ３は試験片Ｔ１の応力のａ３／ａ１となる。つまり、試験片Ｔ１〜Ｔ３を振動させている状態は、同一部材からなる試験片Ｔ１〜Ｔ３に対して、応力レベルを３段階に異ならせた状態で、同時に疲労試験を実施していることと同等となる。
振動回数、つまり、応力繰り返し回数を重ねるに伴い、最も早く劣化するのは、試験片Ｔ１である。
試験片Ｔ１が劣化したと判断すると、この時点で一時的に加振台２を停止させ、劣化した試験片Ｔ１の、劣化する直前の歪みゲージ１３の出力信号、つまり歪みを応力値に換算して、劣化したときの応力範囲を検出し、検出した応力範囲と試験片Ｔ１の応力繰り返し回数とを対応付けて記憶部５ｅに格納する。これにより、Ｓ−Ｎ曲線上の１つのデータ点が取得されたことになる。
Here, in FIG. 4, the amplitude value of the test piece T1 when the vibration frequency is the natural frequency f1 is a1, the amplitude value of the test piece T2 is a2, and the amplitude value of the test piece T3 is a3. The stress generated in each of the test pieces T1 to T3 is a2 / a1 of the stress of the test piece T1 and the stress a3 / a1 of the test piece T1 of the test piece T1 when considered on the basis of the test piece T1. Become. That is, in a state in which the test pieces T1 to T3 are vibrated, a fatigue test is simultaneously performed on the test pieces T1 to T3 made of the same members in a state in which the stress level is varied in three steps. It becomes equal.
It is the test piece T1 that degrades the fastest with the number of vibrations, that is, the stress repetition number.
If it is determined that the test piece T1 has deteriorated, the vibration table 2 is temporarily stopped at this time, and the output signal of the
そして、図５に示すように、横軸を応力繰り返し回数（図では単に繰返し数と記載）、縦軸を応力範囲とする、Ｓ−Ｎ曲線を描くためのグラフ領域に、取得したデータ点をプロットする。なお、以後、Ｓ−Ｎ曲線を形成するための過程を示すグラフにおいて、黒塗りのデータ点は試験片Ｔが劣化したことを表し、白抜きのデータ点は試験片が劣化する前の状態であることを表す。図５では、試験片Ｔ１が劣化した時点では試験片Ｔ２及びＴ３は劣化していないため、白抜きで示している。
続いて、劣化した試験片Ｔ１を加振台２から取り外し、次に、試験片Ｔ１よりも重りＷの質量の軽い試験片例えばＴ４を加振台２に固定する（図６）。また、図７の周波数応答関数に示すように、加振台２に固定された３つの試験片Ｔ２〜Ｔ４のうち、振動周波数がｆ１のときの振幅が最も大きく、最も先に劣化すると予測される試験片Ｔ２の振幅ａ２を目標振幅として設定し、変位計１２を試験片Ｔ２に取り付ける。
Then, as shown in FIG. 5, acquired data points are drawn in a graph area for drawing an S-N curve, in which the horizontal axis is the number of times of stress repetition (in the figure, simply described as the number of repetitions) and the vertical axis is the stress range. Plot. Hereinafter, in the graph showing the process for forming the SN curve, the black data points indicate that the test piece T has deteriorated, and the white data points indicate the state before the test piece has deteriorated. Represents a certain thing. In FIG. 5, since the test pieces T2 and T3 are not deteriorated when the test piece T1 is deteriorated, they are shown in white.
Subsequently, the degraded test piece T1 is removed from the vibration table 2, and then a test piece having a smaller weight W than the test piece T1, for example, T4 is fixed to the vibration table 2 (FIG. 6). Further, as shown in the frequency response function of FIG. 7, among the three test pieces T2 to T4 fixed to the vibration table 2, the amplitude at the vibration frequency of f1 is the largest, and it is predicted that it degrades first. The amplitude a2 of the test strip T2 is set as the target amplitude, and the
この状態で加振台２を再度振動させ、試験片Ｔ２〜Ｔ４を振動させる。このとき、試験片Ｔ２に生じる歪みが、中断前と同じ歪みとなるように振動させる。つまり、目標周波数は中断前と同じｆ１そのままとし、変位計１２から得られる振幅が試験片Ｔ２の振幅ａ２と一致するように、加振台２の振動周波数を調整する。また、加振台２の振動の再開と共に、応力繰り返し回数のカウントを開始し、試験片Ｔ２及びＴ３については、中断前のカウント値から引き続きカウントアップし、新たに振動させた試験片Ｔ４については、新たに初期値から零からカウントを開始する。
In this state, the vibration table 2 is vibrated again to vibrate the test pieces T2 to T4. At this time, the strain generated in the test piece T2 is vibrated so as to be the same strain as before the interruption. That is, the target frequency remains the same as that before the interruption f1, and the vibration frequency of the vibration table 2 is adjusted so that the amplitude obtained from the
中断前と同様に目標周波数ｆ１で振動させ、試験片Ｔ２の振幅が中断前の振幅、つまり振幅ａ２となるように振動させているため、試験片Ｔ２に生じる応力は、中断の前後で同等であるとみなすことができ、同様に試験片Ｔ３に生じる応力も中断の前後で同等であるとみなすことができる。そのため、一時的に中断したものの、試験片Ｔ２及びＴ３は、継続して略一定の応力が繰り返し生じるように振動されることになる。
一方、試験片Ｔ４は、試験片Ｔ１よりも重りＷの質量が小さいため、図７に示すような周波数特性となり、試験片Ｔ１よりも共振点が高くなる。そのため、振動周波数ｆ１で振動させたときの試験片Ｔ４の振幅ａ４は、試験片Ｔ１の振幅ａ１よりも小さく、試験片Ｔ３の振幅ａ３よりも小さい。すなわち試験片Ｔ４に生じる応力レベルは試験片Ｔ１〜Ｔ３に生じる応力レベルよりも小さい。つまり、試験片Ｔ２〜Ｔ４を振動させている状態は、同一の材料特性を有する試験片Ｔ２〜Ｔ４に対して、応力レベルを３段階で異ならせた状態で、同時に疲労試験を実施していることと同等となる。
As in the case before the interruption, the sample is vibrated at the target frequency f1 so that the amplitude of the test piece T2 is the same as the amplitude before the interruption, that is, the amplitude a2. Therefore, the stress generated in the test piece T2 is equal before and after the interruption. It can be considered that there is also a similar stress applied to the test piece T3 before and after the interruption. Therefore, although temporarily interrupted, the test pieces T2 and T3 are vibrated so that a substantially constant stress is repeatedly generated.
On the other hand, since the weight of the test piece T4 is smaller than that of the test piece T1, the frequency characteristic as shown in FIG. 7 is obtained, and the resonance point becomes higher than that of the test piece T1. Therefore, the amplitude a4 of the test piece T4 when vibrating at the vibration frequency f1 is smaller than the amplitude a1 of the test piece T1, and smaller than the amplitude a3 of the test piece T3. That is, the stress level generated in the test piece T4 is smaller than the stress level generated in the test pieces T1 to T3. That is, in a state in which the test pieces T2 to T4 are vibrated, the fatigue test is simultaneously performed on the test pieces T2 to T4 having the same material properties in a state where the stress level is made different in three steps. It becomes equivalent to.
この状態から、試験片Ｔ２〜Ｔ４のうち、発生する応力レベルが最も高く、応力繰り返し回数が多い試験片Ｔ２が劣化すると、試験片Ｔ１が劣化したときと同様に一時的に加振台２の振動を中断させ、劣化が生じた試験片Ｔ２の、劣化直前の歪みゲージ１３の出力信号に基づき応力範囲を検出し、この応力範囲と試験片Ｔ４の応力繰り返し回数とを対応付けて記憶部５ｅに格納する。そして、図８に示すように、Ｓ−Ｎ曲線を描くためのグラフ領域に、取得したデータ点をプロットする。試験片Ｔ２及びＴ３は試験片Ｔ１が劣化した後も、継続して一定応力レベルが発生するように振動されているため、その応力繰り返し回数（図８では、７０,０００回）は、試験片Ｔ１が劣化した後に振動を開始した試験片Ｔ４の応力繰り返し回数（図８では１０，０００回）よりも大きい。
From this state, among the test pieces T2 to T4, when the test piece T2 having the highest stress level and a large number of stress cycles is deteriorated, the vibration table 2 is temporarily temporarily moved as in the case where the test piece T1 is deteriorated. The stress range is detected based on the output signal of the
続いて、図９に示すように、劣化した試験片Ｔ２に代えて、試験片Ｔ４よりも重りＷの質量が小さい試験片Ｔ５を加振台２に固定する。また、図１０に示すように、加振台２に固定された３つの試験片Ｔ３〜Ｔ５のうち、振動周波数がｆ１のときの振幅が最も大きく最も早く劣化すると予測される試験片Ｔ３の振幅ａ３を目標振幅として設定し、変位計１２を試験片Ｔ３に取り付ける（図９）。
この状態で、加振台２を再度振動させ、試験片Ｔ３〜Ｔ５を振動させる。このとき、試験片Ｔ３に生じる歪みが、中断前と同じ歪みとなるように、引き続きｆ１を目標周波数とし、変位計１２から得られる振幅が試験片Ｔ３の振幅ａ３と一致するように目標周波数を調整する。このため、試験片Ｔ３及びＴ４に生じる応力レベルは、中断の前後で同等となり、試験片Ｔ３及びＴ４は、継続して略一定の応力レベルが生じるように振動されることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 9, in place of the degraded test piece T2, a test piece T5 having a smaller weight W than the test piece T4 is fixed to the vibrating table 2. Further, as shown in FIG. 10, among the three test pieces T3 to T5 fixed to the vibration table 2, the amplitude of the test piece T3 predicted to be most rapidly deteriorated when the vibration frequency is f1. A3 is set as the target amplitude, and the
In this state, the vibration table 2 is vibrated again to vibrate the test pieces T3 to T5. At this time, the target frequency is continuously set so that f1 is the target frequency so that the distortion generated in the test piece T3 becomes the same distortion as before the interruption, and the amplitude obtained from the
一方、試験片Ｔ５は、試験片Ｔ１及び試験片Ｔ４よりも重りＷの質量が小さいため、図１０に示すように、試験片Ｔ１よりも共振点が高くなる。そのため、振動周波数ｆ１で振動する試験片Ｔ５の振幅ａ５は、試験片Ｔ４の振幅ａ４よりも小さく、発生する応力レベルはより小さい。つまり、試験片Ｔ３〜Ｔ５を振動させている状態は、同一の材料特性を有する試験片Ｔ３〜Ｔ５に対して応力レベルを３段階に異ならせた状態で同時に疲労試験を実施していることになる。また、加振台２の振動の再開と共に、応力繰り返し回数のカウントを開始し、試験片Ｔ３及びＴ４については中断前のカウント値から引き続きカウントアップし、新たに振動させる試験片Ｔ５については新たに初期値例えば零からカウントアップする。 On the other hand, since the test piece T5 has a smaller weight W than the test pieces T1 and T4, as shown in FIG. 10, the resonance point becomes higher than that of the test piece T1. Therefore, the amplitude a5 of the test piece T5 vibrating at the vibration frequency f1 is smaller than the amplitude a4 of the test piece T4, and the generated stress level is smaller. That is, in a state in which the test pieces T3 to T5 are vibrated, the fatigue test is simultaneously performed on the test pieces T3 to T5 having the same material properties while the stress level is changed in three steps. Become. In addition, with the resumption of the vibration of the vibration table 2, counting of the number of stress repetitions is started, and the test pieces T3 and T4 are continuously counted up from the count value before interruption and newly made about the test piece T5 to be newly vibrated. Count up from an initial value, for example, zero.
この状態から、試験片Ｔ３〜Ｔ５のうち、発生する応力レベルが最も高く、応力繰り返し回数の多い試験片Ｔ３が劣化すると、試験片Ｔ１が劣化したときと同様に、加振台２の振動を中断し、試験片Ｔ３の劣化直前の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて記憶部５ｅに格納する。さらに、図１１に示すように、Ｓ−Ｎ曲線を描くためのグラフ領域に、取得したデータ点をプロットする。試験片Ｔ３及びＴ４は試験片Ｔ２が劣化した後も、継続して一定レベルの応力が発生するように振動されているため、その応力繰り返し回数は、試験片Ｔ２が劣化した後に振動が開始された試験片Ｔ５の応力繰り返し回数よりも大きい。
From this state, among the test pieces T3 to T5, when the test piece T3 having the highest stress level and a large number of stress cycles is deteriorated, the vibration of the vibration table 2 is caused as in the case where the test piece T1 is deteriorated. Interruption is performed, and the stress range immediately before deterioration of the test piece T3 and the number of stress repetitions are associated with each other and stored in the
続いて、図１２に示すように、劣化した試験片Ｔ３に代えて、試験片Ｔ６を加振台２に固定する。このとき、試験片Ｔ６の重りＷの質量は、試験片Ｔ３の重りＷの質量と試験片Ｔ４の重りＷの質量との間の値とする。つまり、試験片Ｔ１〜Ｔ３が劣化した時の応力範囲や応力繰り返し回数、また、劣化していない試験片Ｔ４及びＴ５のこの時点での応力繰り返し回数や予測される応力範囲等から、試験片Ｔ４、Ｔ５が劣化するまでの応力繰り返し回数は、発生する応力レベルが試験片Ｔ１〜Ｔ３よりも小さく、且つ、試験片Ｔ１〜Ｔ３が劣化した時点における応力繰り返し回数よりもさらに増加すると予測される。そのため、これを見越して、試験片Ｔ６の重りＷの質量は、試験片Ｔ３の重りＷの質量と試験片Ｔ４の重りＷの質量との間に設定する。つまり、Ｓ−Ｎ曲線は、試験片Ｔが劣化したときの応力繰り返し回数と応力範囲とから特定される位置にプロットしているため、試験片Ｔが劣化したときの応力繰り返し回数が大きく異なり、また、応力範囲が大きく異なるとプロット間隔が広くなり、得られるＳ−Ｎ曲線の精度が悪くなる。そのため、試験片Ｔ１〜Ｔ５が劣化したときの応力及び応力繰り返し回数から得られる複数のデータ点がプロットされた位置状況から、データ点の間隔が広く、適切なＳ−Ｎ曲線を描くことが困難と予測される領域を埋めるように、試験片Ｔ６の重りＷの質量を設定する。 Subsequently, as shown in FIG. 12, the test piece T6 is fixed to the vibrating table 2 in place of the deteriorated test piece T3. At this time, the mass of the weight W of the test piece T6 is a value between the mass of the weight W of the test piece T3 and the mass of the weight W of the test piece T4. That is, from the stress range and the number of stress repetitions when the test pieces T1 to T3 deteriorate, the stress repetition number at this time of the non-degraded test pieces T4 and T5, the predicted stress range, etc. The stress repetition frequency until deterioration of T5 is predicted to be greater than the stress repetition frequency at the time when the generated stress level is smaller than that of the test pieces T1 to T3 and when the test pieces T1 to T3 deteriorate. Therefore, in anticipation of this, the mass of the weight W of the test piece T6 is set between the mass of the weight W of the test piece T3 and the mass of the weight W of the test piece T4. That is, since the SN curve is plotted at a position specified from the number of stress repetitions and the stress range when the test piece T is deteriorated, the number of stress repetitions when the test piece T is deteriorated is largely different. In addition, if the stress range is largely different, the plot interval becomes wide, and the accuracy of the obtained SN curve deteriorates. Therefore, it is difficult to draw an appropriate S-N curve because the data points are widely spaced from the position condition in which a plurality of data points obtained from the stress and the number of stress repetitions when the test pieces T1 to T5 deteriorate are plotted. The mass of the weight W of the test piece T6 is set so as to fill the expected area.
また、加振台２に固定された３つの試験片Ｔ４〜Ｔ６のうち、図１１に示すように、応力繰り返し回数が大きく、最も早く劣化すると予測される試験片Ｔ４の振幅ａ４を目標振幅として設定し、変位計１２を試験片Ｔ４に取り付ける。
そして、試験片Ｔ４〜Ｔ６を振動させる。このとき、試験片Ｔ４に生じる歪みが、中断前と同じ歪みとなるように、引き続きｆ１を目標周波数とし、変位計１２から得られる振幅が試験片Ｔ４の振幅ａ４と一致するように振動周波数を調整する。このため、試験片Ｔ４及びＴ５に生じる応力は、中断の前後で同等となり、試験片Ｔ４及びＴ５は、継続して略一定のレベルの応力が生じるように振動することになる。
Further, among the three test pieces T4 to T6 fixed to the vibration table 2, as shown in FIG. 11, the amplitude a4 of the test piece T4 predicted to be most rapidly deteriorated due to the large number of stress repetitions is set as the target amplitude. Set and attach the
Then, the test pieces T4 to T6 are vibrated. At this time, f1 is continuously set as a target frequency so that the distortion generated in the test piece T4 becomes the same distortion as before interruption, and the vibration frequency is set so that the amplitude obtained from the
一方、試験片Ｔ６の重りＷは、試験片Ｔ３の重りＷの質量と試験片Ｔ４の重りＷの質量との間の値であるため、図１３に示すように、振動周波数ｆ１で振動させたときの試験片Ｔ６の振幅ａ６は、試験片Ｔ３の振幅ａ３と試験片Ｔ４の振幅ａ４との間の振幅となり、試験片Ｔ３の応力レベルと試験片Ｔ４の応力レベルとの間の応力レベルが生じることになる。したがって、試験片Ｔ４〜Ｔ６を振動させている状態は、同一の材料特性を有する試験片Ｔ４〜Ｔ６に対して応力レベルを３段階に異ならせた状態で同時に疲労試験を実施していることになる。 On the other hand, since the weight W of the test piece T6 is a value between the mass of the weight W of the test piece T3 and the mass of the weight W of the test piece T4, as shown in FIG. When the amplitude a6 of the test piece T6 is the amplitude between the amplitude a3 of the test piece T3 and the amplitude a4 of the test piece T4, the stress level between the stress level of the test piece T3 and the stress level of the test piece T4 is It will occur. Therefore, in the state in which the test pieces T4 to T6 are vibrated, the fatigue test is simultaneously performed on the test pieces T4 to T6 having the same material properties while the stress level is varied in three steps. Become.
また、加振台２の振動の再開と共に、応力繰り返し回数のカウントを開始し、試験片Ｔ４及びＴ５については中断前のカウント値から引き続きカウントアップし、新たに振動させる試験片Ｔ６については新たに初期値例えば零からカウントアップする。
この状態から、試験片Ｔ４〜Ｔ６のうち、応力繰り返し回数の多い試験片Ｔ４が劣化すると、加振台２の振動を中断させ、試験片Ｔ４の劣化直前の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて記憶部５ｅに格納する。また、図１４に示すように、Ｓ−Ｎ曲線を描くためのグラフ領域に、取得したデータ点をプロットする。
In addition, with the resumption of the vibration of the vibration table 2, counting of the number of stress repetitions is started, and the test pieces T4 and T5 are continuously counted up from the count value before interruption and newly made about the test piece T6 to be newly vibrated. It counts up from the initial value, for example, zero.
From this state, when the test piece T4 having a large number of stress repetitions deteriorates among the test pieces T4 to T6, the vibration of the vibration table 2 is interrupted, and the stress range immediately before deterioration of the test piece T4 corresponds to the stress repetition number. And store it in the
続いて、図１５に示すように、劣化した試験片Ｔ４を加振台２から取り外す。そして、試験片Ｔ５及びＴ６のうち応力レベルがより大きく先に劣化すると予測される試験片Ｔ６に変位計１２を取り付け、試験片Ｔ６を振動周波数ｆ１で振動させたときの予測される振幅ａ６（図１６）を目標振幅として加振台２の振動を再開させ、応力繰り返し回数のカウントを開始し、試験片Ｔ５及びＴ６の応力繰り返し回数は、中断前のカウント値から引き続きカウントアップする。
そして、試験片Ｔ６が劣化すると、上記と同様の手順で劣化直前の応力範囲を求めて応力繰り返し回数と対応付けて記憶すると共に、図１７に示すようにＳ−Ｎ曲線を描くためのグラフ領域に得られたデータ点をプロットする。図１７に示すように、この時点で、試験片Ｔ４が劣化したときの応力繰り返し回数は試験片Ｔ３に比較して桁違いに増加し、数十万回となっている。そのため、この時点で、試験片Ｔ４が劣化したときの応力レベル近傍の値が試験対象の部材の疲労限度に近づいていると予測することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 15, the degraded test piece T4 is removed from the vibration table 2. Then, among the test pieces T5 and T6, the
Then, when the test piece T6 is deteriorated, a stress range immediately before deterioration is obtained by the same procedure as described above, and is stored in association with the number of stress repetitions, and a graph area for drawing an SN curve as shown in FIG. Plot the data points obtained in. As shown in FIG. 17, at this point of time, the number of stress cycles when the test piece T4 is deteriorated is several hundreds of thousands, which is an order of magnitude greater than that of the test piece T3. Therefore, at this time, it can be predicted that the value near the stress level when the test piece T4 is deteriorated approaches the fatigue limit of the member to be tested.
続いて、図１８に示すように、今度は試験片Ｔ５に変位計１２を取り付け、図１６に示すように、試験片Ｔ５を振動周波数ｆ１で振動させたときの予測される振幅ａ５を目標振幅として加振台２の振動を再開させ、応力繰り返し回数のカウントを開始し、中断前のカウント値から引き続きカウントアップする。
そして、試験片Ｔ５が劣化すると、同様の手順で劣化直前の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて記憶すると共に、図１９に示すようにＳ−Ｎ曲線を描くためのグラフ領域に得られたデータ点をプロットする。これによって、試験片Ｔ１〜Ｔ６に対応した６つのデータ点がプロットされる。
Subsequently, as shown in FIG. 18, the
Then, when the test piece T5 is deteriorated, the stress range immediately before deterioration and the number of stress repetitions are correlated and stored in the same procedure, and obtained in a graph area for drawing an SN curve as shown in FIG. Plot the data points you have This plots six data points corresponding to test strips T1 to T6.
このプロットされた６つのデータ点をもとに、図１９に示すようにこれら６つのデータ点を通るように近似曲線を描くことにより、近似曲線が収束する応力範囲を、試験対象の部材の疲労限度として得ることができる。
ここで、本実施形態における疲労試験装置１では、上述の６つのデータ点を取得するに際し、加振台２に３つの試験片Ｔを同時に固定し、各試験片Ｔに異なる応力を発生させるようにしている。そのため、例えば、まず試験片Ｔ１をある応力が生じるように振動させ、次に試験片Ｔ１を試験片Ｔ２に代えて、試験片Ｔ２を、試験片Ｔ１とは異なる応力が生じるように振動させ、というように、試験片Ｔが劣化する毎に試験片Ｔを順に取り替えて振動させる場合に比較して、６つのデータ点を取得し終えるまでの所要時間を大幅に短縮することができる。
Based on the six data points plotted, by drawing an approximate curve passing through these six data points as shown in FIG. 19, the stress range in which the approximate curve converges is determined by the fatigue of the member to be tested. It can be obtained as a limit.
Here, in the fatigue testing apparatus 1 in the present embodiment, when acquiring the above-mentioned six data points, three test pieces T are simultaneously fixed to the vibration table 2 so that different stresses are generated in each test piece T. I have to. Therefore, for example, first, the test piece T1 is vibrated to generate a certain stress, and then the test piece T1 is replaced with the test piece T2, and the test piece T2 is vibrated to generate a stress different from that of the test piece T1. Thus, as compared with the case where the test piece T is sequentially replaced and vibrated each time the test piece T is deteriorated, the time required to complete acquisition of six data points can be significantly shortened.
また、疲労特性が未知の材料に関しては、上述のように、疲労試験開始初期では、比較的少ない応力繰り返し回数で劣化する比較的大きめの応力レベルを発生させるようにする。そして、その後は、劣化した試験片Ｔの応力繰り返し回数や発生する応力レベル等に基づいて、複数の試験片Ｔの応力レベルを概略推定し、より効率的にＳ−Ｎ曲線を描けるように、応力レベルを調整しながら重りＷの質量を設定しつつ、応力レベルの異なる複数の試験片Ｔを同時に振動させるというサイクルを繰り返すことによって、応力レベル毎に一度に一つの試験片Ｔを振動させる場合に比較して、効率よくＳ−Ｎ曲線形成のためのデータ点を得ることができる。 Also, for materials whose fatigue properties are unknown, as described above, at the beginning of the fatigue test, relatively large stress levels that deteriorate with relatively few stress cycles are generated. After that, stress levels of the plurality of test pieces T are roughly estimated based on the number of times of stress repetition of the deteriorated test piece T, stress levels generated, etc., so that SN curves can be drawn more efficiently, In the case of vibrating one test piece T at a time for each stress level by repeating a cycle of simultaneously vibrating a plurality of test pieces T having different stress levels while setting the mass of the weight W while adjusting the stress level As a result, data points for SN curve formation can be obtained efficiently.
また、従来の試験片Ｔを一つずつ振動させ、劣化した時点で次の試験片Ｔに交換するようにした方法では、例えば、５Ｈｚで繰り返し応力を与えた場合、１００万回繰り返す場合、データ点を１点得るためには、約５６時間かかり、１０００万回繰り返す場合には約５５７時間かかる。しかしながら、本実施形態にかかる疲労試験装置１では、仮に、５Ｈｚで繰り返し応力を与える場合、同じ、５６時間、５５６時間であっても、加振台２に固定した試験片Ｔの数だけより多くのデータ点を得ることができる。さらに、一次曲げ固有モードの固有周波数を例えば５Ｈｚ以上等、比較的高い周波数に設定することができれば、さらなる所要時間の短縮を図ることができ、より一層疲労試験の効率化、また、疲労試験装置１を稼動することに伴いコスト削減につなげることができる。 Also, in the method in which the conventional test piece T is vibrated one by one and replaced with the next test piece T when it is deteriorated, for example, when repeated stress is applied at 5 Hz, data is repeated when it is repeated one million times. It takes about 56 hours to get one point and about 557 hours to repeat 10 million times. However, in the fatigue testing apparatus 1 according to the present embodiment, even if the stress is repeatedly applied at 5 Hz, even the same 56 hours or 556 hours, the number of test pieces T fixed to the vibration table 2 is more than that. You can get the data points of Furthermore, if the natural frequency of the primary bending eigenmode can be set to a relatively high frequency, for example, 5 Hz or more, the required time can be further shortened, and the efficiency of the fatigue test can be further improved, and the fatigue test device The cost reduction can be achieved with the operation of 1.
なお、ここでは、疲労試験開始初期では、重りＷの質量を段階的に順に減少させることで、６つの応力レベルを発生させる場合について説明したが、必ずしも段階的に減少させなくともよい。
例えば、応力レベル１、応力レベル２の順に応力が小さくなるものとすると、応力レベル１（最大レベル）、応力レベル４、応力レベル５、応力レベル３、応力レベル６（最小レベル）、応力レベル２というように、応力レベルの山谷を設け、次にプロットすべきデータ点に応じた応力レベルを探索しながら応力レベルを発生させるようにしてもよい。
Here, although the case where six stress levels are generated by decreasing the mass of the weight W in order at the beginning of the fatigue test has been described, the reduction may not necessarily be performed stepwise.
For example, assuming that stress decreases in the order of stress level 1 and
また、ここでは、重りＷの質量を変更することにより、異なる応力を発生させるようにした場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、加振台２の振幅を変更させることで、生じる応力を変化させることも可能である。また、重りＷの質量は一定のまま、梁の長さ、つまり、振動可動部の長さや板厚、つまり振動可動部の板厚を変化させることにより生じる応力を変化させるようにしてもよい。また、試験片に固定した重りＷと試験片Ｔとの相対位置を調整することによって試験片Ｔの梁の長さを変更させることで、試験片Ｔに生じる応力を変化させるようにしてもよい。また、これらを組み合わせて試験片Ｔに生じる応力を変化させるようにしてもよい。 Moreover, although the case where different stress was generated was demonstrated here by changing the mass of the weight W, it does not restrict to this. For example, it is also possible to change the generated stress by changing the amplitude of the vibration table 2. In addition, while the mass of the weight W is constant, the stress generated by changing the length of the beam, that is, the length and thickness of the vibration movable portion, that is, the thickness of the vibration movable portion may be changed. In addition, the stress generated in the test piece T may be changed by changing the length of the beam of the test piece T by adjusting the relative position of the weight W fixed to the test piece and the test piece T. . Further, the stress generated in the test piece T may be changed by combining these.
図２０は、実施例１における、疲労試験実施時の制御部５ａの処理手順の一例を示すフローチャートである。
疲労試験開始時、ユーザは、加振台２に固定された３つの試験片Ｔのうち最初に破壊すると予測される試験片Ｔの固有周波数を目標周波数として設定すると共に、固有周波数で振動させたときに生じると予測される振幅を目標振幅として設定する。そして、これら目標周波数、目標振幅、また、その他必要なパラメータを、入力部５ｃを操作して入力設定する。また、加振台２に固定した試験片Ｔと制御部５ａ内に有するカウンタとを対応付ける。
FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of the processing procedure of the
At the start of the fatigue test, the user set the natural frequency of the test strip T, which is predicted to be destroyed first among the three test strips T fixed to the vibration table 2, as the target frequency and vibrated at the natural frequency. The amplitude that is expected to be generated is set as the target amplitude. Then, the target frequency, the target amplitude, and other necessary parameters are input and set by operating the
一方、制御部５ａでは疲労試験が開始されると、まず、初期設定を行う（ステップＳ１）。例えば、入力部５ｃでのユーザの入力操作により設定された、目標周波数、目標振幅等のパラメータを読み込むと共に、加振台２に固定された試験片Ｔに対応するカウンタをリセットする。
次いで、変位計１２の出力信号を読み込み（ステップＳ２）、振動処理を行う（ステップＳ３）。振動処理では試験片Ｔが目標周波数で振動するように駆動回路５ｂを介してモータ４を駆動制御すると共に、変位計１２の出力信号から得られる試験片Ｔの変位と目標振幅とが一致するようにモータ４を駆動制御する。
On the other hand, when the fatigue test is started in the
Next, the output signal of the
また、制御部５ａでは、変位計１２の出力信号に基づき試験片Ｔの応力繰り返し回数を試験片Ｔ毎にカウントすると共に、歪みゲージ１３の出力信号に基づき、各試験片Ｔに生じている応力を収集し、例えば表示部５ｄに表示する（ステップＳ４）。また、応力繰り返し回数と応力値とを対応付けて記憶部５ｅに記憶する。
次いで、試験片Ｔが劣化したかを判定し（ステップＳ５）、いずれの試験片Ｔも劣化していなければステップＳ２に戻り、いずれかの試験片Ｔが劣化したと判断した場合には（ステップＳ６）、劣化時の処理を行う（ステップＳ７）。具体的には、劣化が生じた試験片Ｔの劣化直前の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて疲労特性情報として記憶部５ｅに格納する。また、Ｓ−Ｎ極性形成用のグラフ領域にデータ点をプロットする。
ユーザは、いずれかの試験片Ｔが劣化した場合には、これを他の試験片Ｔに交換し、変位計１２を付け替え、変位計１２を取り付けた試験片Ｔの予測される振幅を目標振幅として設定する。
Further, the
Next, it is determined whether the test strip T has deteriorated (step S5), and if none of the test strips T has deteriorated, the process returns to step S2, and if it is determined that any of the test strips T has deteriorated (step S5) S6), the process at the time of deterioration is performed (step S7). Specifically, the stress range immediately before the deterioration of the test piece T in which the deterioration has occurred is associated with the number of times of stress repetition and stored in the
When the user degrades one of the test strips T, he replaces it with another test strip T, replaces the
制御部５ａでは、試験片Ｔ１〜Ｔ６全てが劣化したかを判断し（ステップＳ８）、全てが劣化していなければステップＳ９に移行し、試験片交換時の処理を行う。つまり、ユーザにより入力部５ｃから入力設定された振幅を目標振幅として更新設定する。また、新たに加振台２に固定された試験片Ｔに対応するカウンタをリセットする。加振台２に固定されている劣化していないと判断された試験片Ｔに対応するカウンタ値については例えば、所定の記憶領域（繰り返し数記憶部）に一時的に格納する。そして、ステップＳ２に戻り、加振台２を目標周波数で振動させ、且つ、変位計１２が取り付けられた試験片Ｔの振幅が目標振幅となるようにモータ４を駆動制御する。また、応力繰り返し回数をカウントし、加振台２に新たに固定された試験片については初期値からカウントし、加振台２に固定している劣化していないと判断された試験片Ｔについては、所定の記憶領域に記憶しているカウント値、つまり、中断直前における応力繰り返し回数を初期値として、続きからカウントアップする。
The
一方、全ての試験片Ｔ１〜Ｔ６が劣化した場合には、ステップＳ１０に移行し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域において、６つのデータ点を通るように近似曲線を検出し、近似曲線から疲労限度を検出し表示部５ｄに表示する。そして処理を終了する。
なお、図２０において、ステップＳ１からステップＳ９の処理が振動処理部に対応し、ステップＳ３で、試験片Ｔの応力繰り返し回数を試験片Ｔ毎にカウントする処理がカウント処理部に対応し、ステップＳ７で劣化が生じた試験片Ｔの劣化直前の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて疲労特性情報として記憶部５ｅに格納する処理が疲労特性情報取得部に対応し、ステップＳ１０の処理が疲労限度検出部に対応している。
On the other hand, when all the test pieces T1 to T6 are deteriorated, the process proceeds to step S10, and an approximate curve is detected so as to pass through six data points in the graph area for SN curve formation. The fatigue limit is detected and displayed on the
In FIG. 20, the processing from step S1 to step S9 corresponds to the vibration processing unit, and in step S3, the processing to count the number of stress repetitions of the test piece T for each test piece T corresponds to the count processing unit. The processing of correlating the stress range immediately before deterioration of the test piece T in which deterioration has occurred in S7 with the number of times of stress repetition and storing it in the
＜実施例２＞
実施例２では、疲労試験のばらつきを低減し疲労限度の検出精度の向上を図る場合の動作を説明する。
まず、試験対象の部材からなる複数の試験片Ｔを用意する。ここでは、試験片Ｔを３つずつ振動させる場合について説明する。試験片Ｔとして１５個の試験片Ｔを用意する。なお、試験片Ｔは３つずつ振動させる場合に限るものではない。また、試験片Ｔの数は１５個に限るものではなく、複数の試験片Ｔから得られた、これら試験片Ｔが劣化したときの状況を表す複数のデータ点を通る近似曲線から、疲労限度を検出することのできるＳ−Ｎ曲線を得ることができれば、試験片Ｔの数はいくつであってもよい。
１５個の試験片Ｔは同一形状であり、梁の長さ及び厚みは同一である。１５個の試験片Ｔは、３つの試験片Ｔを一つのグループとしてグループ毎に重りＷの質量が異なる。試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの重りＷの質量、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃの重りＷの質量、試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃの重りＷの質量、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃの重りＷの質量、試験片Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃの重りＷの質量は、全て異なるように設定される。
Example 2
In the second embodiment, an operation in the case of reducing variation in fatigue test and improving detection accuracy of the fatigue limit will be described.
First, a plurality of test pieces T made of members to be tested are prepared. Here, a case where the test strip T is vibrated three by three will be described. Prepare 15 test pieces T as a test piece T. The test piece T is not limited to the case where it is vibrated three by three. Further, the number of test pieces T is not limited to 15, and the fatigue limit is obtained from an approximate curve obtained from a plurality of test pieces T and passing through a plurality of data points representing the situation when these test pieces T are deteriorated. The number of test strips T may be any number as long as it is possible to obtain an SN curve that can detect.
The 15 test pieces T have the same shape, and the length and thickness of the beam are the same. Fifteen test strips T are different in mass of weight W in each group, with three test strips T as one group. Mass of weight W of test piece T1a to T1c, mass of weight W of test piece T2a to T2c, mass of weight W of test piece T3a to T3c, mass of weight W of test piece T4a to T4c, test piece T5a to T5c The weights of the weights W are all set differently.
まず、図２１に示すように、重りＷの質量が最も大きい試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃを加振台２に固定する。また、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃのいずれかに変位計１２を取り付ける。
そして、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの固有周波数ｆ１を目標周波数とし、周波数応答特性から得られる試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃを固有周波数ｆ１で振動させたときに生じると予測される振幅ａ１を目標振幅とする。以後、実施例１と同様の手順で、加振台２を目標周波数で振動させ、変位計１２から出力信号から得られる試験片Ｔ１の振幅が目標振幅と一致するように加振台２の振動周波数を調整する。
First, as shown in FIG. 21, the test pieces T1a to T1c having the largest mass of the weight W are fixed to the vibration table 2. Further, the
The natural frequency f1 of the test pieces T1a to T1c is set as a target frequency, and an amplitude a1 predicted to be generated when the test pieces T1a to T1c obtained from the frequency response characteristic are vibrated at the natural frequency f1 is set as a target amplitude. Thereafter, the vibration table 2 is vibrated at the target frequency by the same procedure as in Example 1, and the vibration of the vibration table 2 is made such that the amplitude of the test piece T1 obtained from the output signal from the
また、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃに取り付けられた各歪みゲージ１３からの出力信号に基づき試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの歪みを常時収集し、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの状態を監視する。さらに、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの応力繰り返し回数を個別にカウントする。
そして、いずれかの試験片Ｔが劣化したとき、その応力繰り返し回数とその時点における応力範囲とを検出し、これらを対応付けて記憶部５ｅに記憶すると共に、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にデータ点をプロットする。
このとき、変位計１２が取り付けられている試験片Ｔが劣化したときには、劣化していない他の試験片Ｔに変位計１２を付け替える。そして、再度振動させ、劣化していない試験片Ｔについてはカウンタをリセットせずに継続してカウントする。３つの試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃが全て劣化したとき、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの交換を行う。
The strain of the test pieces T1a to T1c is constantly collected based on the output signals from the strain gauges 13 attached to the test pieces T1a to T1c, and the state of the test pieces T1a to T1c is monitored. Furthermore, the number of stress repetitions of the test pieces T1a to T1c is individually counted.
Then, when any of the test pieces T is deteriorated, the number of times of stress repetition and the stress range at that time are detected, and these are correlated and stored in the
At this time, when the test piece T to which the
ここで、図２１に示すように、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃは、形状及び重りＷを含めて同一であるため、固有周波数は同一となるはずであるが、実際には、図２２に示すように、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃのわずかな個体差や支持条件のわずかな差異等により固有周波数にばらつきが生じる。そのため、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの振幅にもばらつきが生じる。その結果、図２３に示すように、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃが劣化するタイミングも異なり、劣化時における応力繰り返し回数にもばらつきが生じる。 Here, as shown in FIG. 21, since the test pieces T1a to T1c are the same including the shape and the weight W, the natural frequencies should be the same, but in fact, as shown in FIG. The natural frequency varies due to slight individual differences of the test pieces T1a to T1c, slight differences of the supporting conditions, and the like. Therefore, the amplitude of the test pieces T1a to T1c also varies. As a result, as shown in FIG. 23, the timing at which the test pieces T1a to T1c deteriorate is also different, and the number of stress repetitions at the time of deterioration also varies.
次に、図２４に示すように、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃに代えて、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃを加振台２に固定する。試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃの重りＷの質量ｗ２は、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの重りＷの質量ｗ１よりも小さい（ｗ１＞ｗ２）。
また、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃのいずれかに変位計１２を取り付ける。そして、上記と同様の手順で振動させ、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃが劣化するまでの応力繰り返し回数及びそのときの応力範囲を取得し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域に、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃから得られたデータ点をプロットする（図２５）。
Next, as shown in FIG. 24, the test pieces T2a to T2c are fixed to the vibration table 2 instead of the test pieces T1a to T1c. The mass w2 of the weight W of the test pieces T2a to T2c is smaller than the mass w1 of the weight W of the test pieces T1a to T1c (w1> w2).
In addition, the
以後、上記と同様にして、試験片２ａ〜Ｔ２ｃ全てが劣化したとき、試験片２ａ〜Ｔ２ｃに代えて試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃを加振台２に取り付け（図２６）、試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃが劣化したときの応力繰り返し回数及びそのときの応力範囲を取得し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域に、試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃから得られたデータ点をプロットする（図２７）。なお、試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃの重りＷの質量ｗ３は、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃの重りＷの質量ｗ１よりも小さく、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃの重りＷの質量ｗ２よりも大きい（ｗ１＞ｗ３＞ｗ２）。 Thereafter, when all the test pieces 2a to T2c are degraded in the same manner as described above, test pieces T3a to T3c are attached to the vibration table 2 in place of the test pieces 2a to T2c (FIG. 26), and the test pieces T3a to T3c are The number of repeated stress cycles and the stress range at that time are acquired, and data points obtained from the test pieces T3a to T3c are plotted in a graph area for forming an SN curve (FIG. 27). The mass w3 of the weight W of the test pieces T3a to T3c is smaller than the mass w1 of the weight W of the test pieces T1a to T1c, and larger than the mass w2 of the weight W of the test pieces T2a to T2c (w1> w3> w2 ).
さらに、試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃ全てが劣化すると、試験片Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃに代えて試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃを加振台２に取り付け（図２８）、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃが劣化したときの応力繰り返し回数及びそのときの応力範囲を取得し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域に、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃから得られたデータ点をプロットする（図２９）。なお、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃの重りＷの質量ｗ４は、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃの重りＷの質量ｗ２よりも小さい（ｗ２＞ｗ４）。
ここで、図２９に示すように、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ３ｃから得られるデータ点は略同一直線上に配置されるが、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃから得られるデータ点は試験片Ｔ１ａ〜Ｔ３ｃの直線上から外れる。したがって、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに発生する応力近傍に疲労限界が存在すると予測される。
Furthermore, when all the test pieces T3a to T3c are degraded, the test pieces T4a to T4c are attached to the vibration table 2 instead of the test pieces T3a to T3c (FIG. 28), and the number of stress repetitions when the test pieces T4a to T4c are degraded And the stress range at that time is acquired, and the data points obtained from the test pieces T4a to T4c are plotted in the graph area for SN curve formation (FIG. 29). The weight w4 of the weight W of the test pieces T4a to T4c is smaller than the weight w2 of the weight W of the test pieces T2a to T2c (w2> w4).
Here, as shown in FIG. 29, the data points obtained from the test pieces T1a to T3c are arranged on substantially the same straight line, but the data points obtained from the test pieces T4a to T4c are on the straight line of the test pieces T1a to T3c. Get out of it. Therefore, it is predicted that the fatigue limit exists near the stress generated in the test pieces T4a to T4c.
そのため、試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに代えて試験片Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃを加振台２に取り付ける際には（図３０）、重りＷの質量ｗ５を、試験片Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃの重りＷの質量ｗ２と試験片Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃの重りＷの質量ｗ４との間に設定する（ｗ２＞ｗ５＞ｗ４）。
そして試験片Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃが劣化したときの応力繰り返し回数及びそのときの応力範囲を取得し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域に、試験片Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃから得られたデータ点をプロットする（図３１）。
これによって、試験片Ｔ１ａ〜Ｔ５ｃに対応した１５個のデータ点がプロットされる。
Therefore, when the test pieces T5a to T5c are attached to the vibration table 2 instead of the test pieces T4a to T4c (FIG. 30), the weight w5 of the weight W and the weight w2 of the weight W of the test pieces T2a to T2c are tested It sets between the mass w4 of the weight W of piece T4a-T4c (w2>w5> w4).
Then, the number of stress repetitions when the test pieces T5a to T5c deteriorate and the stress range at that time are acquired, and data points obtained from the test pieces T5a to T5c are plotted in a graph area for SN curve formation ( Figure 31).
Thereby, 15 data points corresponding to the test strips T1a to T5c are plotted.
この１５個のデータ点をもとに、図３１に示すようにこれら１５個のデータ点を通るように近似曲線を描くことにより、近似曲線が収束する応力を、試験対象の部材の疲労限度として得ることができる。
このように実施例２では、同一の試験片Ｔであっても、劣化したときの応力繰り返し回数にばらつきが生じることが予想されることから、重りの質量毎に、試験片を３つずつ用意し、同一の質量を有する試験片に対応するデータ点のうちのいずれかを通るように近似曲線を作成するため、疲労限界をより高精度に検出することができる。
Based on these 15 data points, as shown in FIG. 31, by drawing an approximate curve passing through these 15 data points, the stress at which the approximate curve converges is taken as the fatigue limit of the member to be tested. You can get it.
As described above, in Example 2, even with the same test piece T, it is expected that variations occur in the number of times of stress repetition when deteriorated, so three test pieces are prepared for each mass of weight. The fatigue limit can be detected with higher accuracy because the approximate curve is generated to pass through any of the data points corresponding to the test pieces having the same mass.
ここで、一つの試験片Ｔに対して、順に応力を変更して劣化したときの応力繰り返し回数を検出する方法にあっては、一つの試験片Ｔが劣化するまでの応力繰り返し回数が膨大であるため、同一部材からなる同一形状の複数の試験片Ｔを、劣化するまで振動させた場合、かなりの所要時間を要することになり、さらに、この処理を順に応力を変更して行うことになるため、ばらつきが疲労限度の精度に与える影響を除去するには、さらに多大な時間を要することになる。
しかしながら、本実施形態における疲労試験装置１では、複数の試験片Ｔを同時に振動させるため、応力の異なる試験片毎に振動させる場合と同等の所要時間で疲労限度の精度向上を図ることができる。
さらに、実施例１と実施例２とを組み合わせ、試験片Ｔ１〜Ｔ６毎に、重りの質量が同一の複数の試験片を用意し、試験片Ｔ１〜Ｔ６毎にそれぞれ複数のデータ点を取得し、これらに基づき近似曲線を描くことによって、実施例１と同等の所要時間で、より精度の高い疲労限度を得るようにすることも可能である。
Here, in the method of detecting the number of stress repetitions when stress is sequentially changed and deteriorated for one test piece T, the number of stress repetitions until deterioration of one test piece T is enormous. Therefore, when a plurality of test pieces T having the same shape and made of the same member are vibrated until they deteriorate, it takes a considerable amount of time, and furthermore, this treatment is carried out by sequentially changing the stress. Therefore, it takes much more time to remove the influence of the variation on the accuracy of the fatigue limit.
However, in the fatigue testing device 1 according to the present embodiment, since the plurality of test pieces T are vibrated simultaneously, it is possible to improve the accuracy of the fatigue limit in the required time equivalent to the case of vibrating the test pieces different in stress.
Furthermore, combining Example 1 and Example 2, a plurality of test pieces having the same weight mass are prepared for each of the test pieces T1 to T6, and a plurality of data points are obtained for each of the test pieces T1 to T6. By drawing an approximate curve based on these, it is also possible to obtain a more accurate fatigue limit in the required time equivalent to that of the first embodiment.
図３２は、実施例２における、疲労試験実施時の制御部５ａの処理手順の一例を示すフローチャートである。
疲労試験開始時、ユーザは、加振台２に固定された、形状や重りＷの質量が同一の試験片例えば、３つの試験片の固有周波数を目標周波数として設定すると共に、固有周波数で振動させたときに生じると予測される振幅を目標振幅として設定する。そして、これら目標周波数、目標振幅、また、その他必要なパラメータを、入力部５ｃを操作して入力設定する。また、加振台２に固定した試験片Ｔと制御部５ａ内に有するカウンタとを対応付ける。
FIG. 32 is a flowchart illustrating an example of the processing procedure of the
At the start of the fatigue test, the user sets the natural frequencies of the test pieces having the same shape and weight W, for example, three test pieces fixed to the vibration table 2 as the target frequency and vibrates at the natural frequency. Amplitude that is predicted to occur when the target is set as the target amplitude. Then, the target frequency, the target amplitude, and other necessary parameters are input and set by operating the
一方、制御部５ａでは、疲労試験が開始されると、実施例１の場合と同様に初期設定を行う（ステップＳ１）。ステップＳ１からステップＳ７の処理は実施例１と同様であって、所定の初期設定を行い、変位計１２の出力信号を読み込み（ステップＳ２）、振動処理を行って、試験片Ｔを振動させ（ステップＳ３）、各試験片Ｔに生じている応力を収集する（ステップＳ４）。そして、いずれかの試験片Ｔが劣化したときには（ステップＳ５、Ｓ６）、劣化直前の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて記憶部５ｅに格納すると共に、Ｓ−Ｎ極性形成用のグラフ領域にデータ点をプロットする（ステップＳ７）。
On the other hand, when the fatigue test is started, the
そして、加振台２に固定された、形状や重りＷの質量が同一の試験片３つ全てが劣化していなければ（ステップＳ１１）、ユーザが変位計１２の交換を行うことに伴う処理、また、劣化した試験片Ｔに対応するカウンタの停止等の処理を行った後（ステップＳ１２）、ステップＳ２に戻る。一方、加振台２に固定された３つの試験片全てが劣化したときにはステップＳ１３に移行する。
ユーザは、加振台２に固定された３つの試験片全てが劣化したときに試験片Ｔの交換を行う。すなわち、重りＷの質量の異なる他の同一形状、重りＷの質量が同一の３つの試験片Ｔに交換する。また、試験片Ｔの固有周波数を目標周波数とし、固有周波数で振動させたときに生じると予測される試験片Ｔの振幅を目標振幅として設定する。
Then, if all the three test pieces of the same shape and weight W fixed to the vibration table 2 have not deteriorated (step S11), the process accompanying the user replacing the
The user changes the test piece T when all three test pieces fixed to the shaking table 2 have deteriorated. In other words, the test piece T is replaced with another test piece T having the same mass but different in mass from the weight W, and the mass of the weight W being the same. Further, the natural frequency of the test strip T is set as a target frequency, and the amplitude of the test strip T which is predicted to be generated when vibrating at the natural frequency is set as a target amplitude.
制御部５ａでは、試験片Ｔの交換が行われたときには（ステップＳ１３）、試験片交換時の処理を行う（ステップＳ１４）。具体的には、設定された目標周波数、目標振幅を読み込むと共に、新たに加振台２に固定された試験片に対応するカウンタを零にリセットする。そして、ステップＳ２に移行し、新たに加振台２に固定された試験片Ｔを振動させる。
そして、同様にして、３つの試験片Ｔが全て劣化する毎に、加振台２に固定する試験片Ｔを交換し、重りＷの質量が異なる全ての試験片Ｔを振動させたとき、ステップＳ１３からステップＳ１０に移行し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域においてプロットされた複数のデータ点を通るように近似曲線を検出し、近似曲線から疲労限度を検出し表示部５ｄに表示する。そして処理を終了する。このとき、重りＷの質量が同一の試験片から得たデータ点についてはいずれか一点を通るように近似曲線を検出する。
When the test strip T is replaced (step S13), the
Then, similarly, every time all three test pieces T deteriorate, the test pieces T fixed to the vibration table 2 are replaced, and when all the test pieces T having different weights W are vibrated, the step is performed. In step S10, the approximate curve is detected so as to pass through a plurality of data points plotted in the graph area for SN curve formation, and the fatigue limit is detected from the approximate curve and displayed on the
＜実施例３＞
実施例３では、材料定数が異なる試験対象の部材それぞれの疲労限度を検出する場合の疲労試験装置１の動作を説明する。
まず、試験対象の部材毎に、複数の試験片を用意する。次に、試験対象の部材毎に一つずつ試験片を加振台２に固定する。例えば、試験対象の部材が３種類である場合には、試験対象の部材Ａからなる試験片Ｔａ１、試験対象の部材Ｂからなる試験片Ｔｂ１、試験対象の部材Ｃからなる試験片Ｔｃ１を加振台２に固定する（図３３）。
材料定数が異なる部材の場合、図３４に示すように、固有周波数が異なることが予測されるため、固有周波数近傍において、周波数応答関数を表す波形が交差するように各試験片Ｔの重りＷの質量、試験片Ｔの梁の長さ等いずれか一つ又は複数を調整する。このとき、試験片Ｔの固有周波数近傍で交差するように調整することが好ましく、交差する点における周波数で振動させたときの試験片の振幅がより大きくなるように調整することが好ましい。
Example 3
In the third embodiment, the operation of the fatigue testing apparatus 1 in the case of detecting the fatigue limit of each of the test target members having different material constants will be described.
First, a plurality of test pieces are prepared for each member to be tested. Next, one test piece is fixed to the vibration table 2 for each member to be tested. For example, when there are three types of members to be tested, a test piece Ta1 consisting of the member A to be tested, a test piece Tb1 consisting of the member B to be tested, and a test piece Tc1 consisting of the member C to be tested It fixes to stand 2 (FIG. 33).
In the case of members having different material constants, as shown in FIG. 34, natural frequencies are expected to be different, so that in the vicinity of natural frequencies, the weight W of each test strip T is made to intersect so that the waveform representing the frequency response function intersects Adjust one or more of the mass, the length of the beam of the test piece T, and the like. At this time, it is preferable to adjust so as to cross in the vicinity of the natural frequency of the test strip T, and it is preferable to adjust so that the amplitude of the test strip when vibrating at the frequency at the crossing point becomes larger.
そして、周波数応答関数を表す波形が交差する点のうち、交差する点における周波数で振動させたときの試験片Ｔの振幅が最大となる点における振幅を目標振幅とし、この点に対応する周波数を目標周波数とする。図３４の場合、試験片Ｔａ１及びＴｂ１の周波数応答関数を表す波形が交差する周波数ｆ１が目標周波数となり、このときの試験片Ｔａ１及びＴｂ１の振幅ａ１が目標振幅となる。このように目標振幅及び目標周波数を設定することにより、目標周波数で振動させたときの試験片Ｔａ１とＴｂ１との振幅は共に目標振幅ａ１と同等となるため、試験片Ｔａ１及びＴｂ１のいずれか一方に変位計１２を設け、目標周波数で振動させ、且つ変位計１２の出力信号から得られる変位が目標振幅ａ１となるように振動周波数を制御する。これによって、試験片Ｔａ１及びＴｂ１の振幅が共に目標振幅ａ１で一定となるように振動させることができる。
Then, among the points where the waveform representing the frequency response function intersects, the amplitude at the point where the amplitude of the test piece T when it is oscillated at the frequency at the intersection point is maximum is taken as the target amplitude, and the frequency corresponding to this point is Let it be the target frequency. In the case of FIG. 34, the frequency f1 at which the waveform representing the frequency response function of the test pieces Ta1 and Tb1 intersects is the target frequency, and the amplitude a1 of the test pieces Ta1 and Tb1 at this time is the target amplitude. By setting the target amplitude and the target frequency in this manner, both the amplitudes of the test pieces Ta1 and Tb1 when vibrating at the target frequency become equal to the target amplitude a1, so either one of the test pieces Ta1 and Tb1 The
ここで、加振台２に固定された試験片Ｔａ１、Ｔｂ１、Ｔｃ１はそれぞれ異なる試験対象の部材Ａ〜Ｃから形成されているため、試験対象の部材Ａ〜Ｃ毎にＳ−Ｎ曲線を得る必要がある。そのため、いずれの試験片Ｔについても、疲労限度に達するときの応力繰り返し回数が比較的小さいときの、おおよその応力を把握するために、ある程度大きな応力を発生させる必要がある。
なお、ここでは、周波数応答特性を表す波形同士が交差する点における周波数を目標周波数として設定しているが、いずれかの試験片の固有周波数を目標周波数として設定した場合の、他の試験片の振幅が、Ｓ−Ｎ曲線の取得に十分な振幅となる場合には、この固有周波数を目標周波数として設定してもよい。
Here, since the test pieces Ta1, Tb1 and Tc1 fixed to the vibration table 2 are formed of the members A to C to be tested respectively, an SN curve is obtained for each of the members A to C to be tested. There is a need. Therefore, for any of the test pieces T, in order to grasp an approximate stress when the number of stress cycles when reaching the fatigue limit is relatively small, it is necessary to generate a somewhat large stress.
Here, although the frequency at the point where the waveforms representing the frequency response characteristic intersect is set as the target frequency, in the case of setting the natural frequency of one of the test pieces as the target frequency, If the amplitude is sufficient to obtain an SN curve, this natural frequency may be set as the target frequency.
また、ここでは、周波数応答関数を表す波形が交差する点のうち、交差する点における周波数で振動させたときの試験片Ｔの振幅が最大となる点における振幅を目標振幅として設定することで、劣化するタイミングが最も早いと予測される試験片Ｔの振幅を目標振幅として設定している。加振台２に固定されている試験片のうち劣化するタイミングが最も早い試験片が既知である場合には、最初に劣化する試験片の目標周波数における振幅を目標振幅として設定すればよい。最初に劣化する試験片が不明である場合には、上述のように、周波数応答関数を表す波形が交差する点のうち、交差する点における周波数で振動させたときの試験片Ｔの振幅が最大となる点における振幅を目標振幅としているが、例えば、固有周波数における振幅が最大となる試験片の振幅を目標振幅として設定すればよい。 Further, here, among the points where the waveform representing the frequency response function intersects, by setting the amplitude at the point where the amplitude of the test piece T when it is oscillated at the frequency at the intersection point becomes maximum, as the target amplitude, The amplitude of the test piece T, which is predicted to be the earliest to be deteriorated, is set as the target amplitude. When the test piece which has the earliest deterioration timing among the test pieces fixed to the vibration table 2 is known, the amplitude at the target frequency of the test piece which is deteriorated first may be set as the target amplitude. When the test piece that deteriorates first is unknown, as described above, the amplitude of the test piece T when it is vibrated at the frequency at the crossing point among the points where the waveform representing the frequency response function crosses is maximum Although the amplitude at the point where is the target amplitude is used, for example, the amplitude of the test piece at which the amplitude at the natural frequency is maximum may be set as the target amplitude.
そして、目標周波数で振動させることにより、試験片Ｔａ１、試験片Ｔｂ１、試験片Ｔｃ１のうちのいずれか、例えば、試験片Ｔａ１が劣化すると、実施例１と同様に、一旦、振動を中断し、歪みゲージ１３の出力信号に基づき劣化直前における試験片Ｔａ１の応力範囲と応力繰り返し回数とを対応付けて記憶部５ｅに記憶する。また、図３５に示すように、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域に得られたデータ点をプロットする。
ここで、例えば実施例１のように、試験片Ｔが同一部材から形成されて同一の材料特性を有し、梁の長さが同一であって重りＷの質量のみが異なる場合、目標周波数で振動させたときの各試験片Ｔの振幅は重りＷの質量が大きいほど大きくなると予測され、試験片Ｔに生じる応力も重りＷの質量が大きいほど大きくなる。つまり、試験片Ｔの予測される振幅が大きいほど試験片Ｔに生じる応力も振幅に比例して大きくなる。
Then, when any one of the test strip Ta1, the test strip Tb1, and the test strip Tc1, for example, the test strip Ta1 is deteriorated by vibrating at the target frequency, the vibration is temporarily interrupted as in the first embodiment, Based on the output signal of the
Here, for example, as in Example 1, when the test strip T is formed of the same member and has the same material characteristics, the lengths of the beams are the same, and only the mass of the weight W is different, The amplitude of each test piece T when vibrated is predicted to increase as the mass of the weight W increases, and the stress generated on the test piece T also increases as the mass of the weight W increases. That is, as the predicted amplitude of the test piece T is larger, the stress generated on the test piece T also increases in proportion to the amplitude.
一方、試験片Ｔａ１、Ｔｂ１、Ｔｃ１が、異なる部材から形成されている場合には、図３４に示すように、振動周波数ｆ１で振動させたとき、試験片Ｔｃ１の振幅ａ３は、試験片Ｔａ１及びＴｂ１の振幅ａ１よりも小さくなると予測されるが、試験片Ｔに生じる応力は予測される振幅に必ずしも正の相関があるとは限らない。これは、試験片Ｔａ１、Ｔｂ１、Ｔｃ１が異なる部材から形成されており材料特性が異なること、また、重りＷの質量や梁の長さが任意に調整されているためである。
この時点では、試験片Ｔｂ１及びＴｃ１は劣化していないため、試験片Ｔａ１のみを加振台２から取り外し、図３６に示すように、試験片Ｔａ１と同一の試験対象の部材Ａからなる試験片Ｔａ２を固定する。また、試験片Ｔｂ１に変位計１２を取り付ける。
そして、目標周波数及び目標振幅は引き続きｆ１、ａ１として試験片Ｔを振動させる。これによって、試験片Ｔｂ１及びＴｃ１は、中断前と同等の応力が生じるように制御されることになる。つまり、中断を挟んで一定の周波数で試験片Ｔｂ１及びＴｃ１が振動することになり、図３４及び図３７に示すように、試験片Ｔｂ１は、振幅が引き続き目標振幅ａ１となるように振動させ、試験片Ｔｃ１については振幅が引き続きａ３となるように振動させる。
On the other hand, when the test pieces Ta1, Tb1 and Tc1 are formed of different members, as shown in FIG. 34, when vibrating at the vibration frequency f1, the amplitude a3 of the test piece Tc1 is the test piece Ta1 and Although it is predicted to be smaller than the amplitude a1 of Tb1, the stress generated in the test piece T is not always positively correlated with the predicted amplitude. This is because the test pieces Ta1, Tb1 and Tc1 are formed of different members and the material characteristics are different, and the mass of the weight W and the length of the beam are arbitrarily adjusted.
At this time, since the test pieces Tb1 and Tc1 are not deteriorated, only the test piece Ta1 is removed from the vibration table 2, and as shown in FIG. 36, a test piece consisting of the same test object member A as the test piece Ta1. Fix Ta2. Further, the
Then, the target frequency and the target amplitude continue to vibrate the test piece T as f1 and a1. As a result, the test pieces Tb1 and Tc1 are controlled to generate the same stress as before the interruption. That is, the test pieces Tb1 and Tc1 vibrate at a constant frequency across the interruption, and as shown in FIGS. 34 and 37, the test piece Tb1 is vibrated so that the amplitude continues to be the target amplitude a1, The test piece Tc1 is vibrated so that the amplitude continues to be a3.
一方、試験片Ｔａ２は、図３７に示すように、目標周波数ｆ１、目標振幅ａ１として振動させたときに試験片Ｔａ２に生じる応力が、同じく目標周波数ｆ１、目標振幅ａ１として振動させたときに試験片Ｔａ１に生じる応力よりも十分に低く、試験片Ｔａ２が劣化するまでの応力繰り返し回数が十分大きな値となるように、重りＷの質量や梁の長さを調整しておく。
その結果、振動を再開した後、試験片Ｔａ２は、図３７に示すように、振幅ａ４で振幅する。なお、試験片Ｔｂ１及びＴｃ１の応力繰り返し回数のカウンタは中断前のカウント値から引き続きカウントし、試験片Ｔａ２のカウンタは初期値零からカウントを開始する。
On the other hand, as shown in FIG. 37, when the test strip Ta2 is vibrated as the target frequency f1 and the target amplitude a1, the stress generated in the test strip Ta2 is also vibrated as the target frequency f1 and the target amplitude a1. The weight of the weight W and the length of the beam are adjusted so that the stress repetition frequency until the test piece Ta2 degrades becomes sufficiently large, which is sufficiently lower than the stress generated in the piece Ta1.
As a result, after resuming the vibration, the test piece Ta2 oscillates with an amplitude a4, as shown in FIG. The stress repetition number counters of the test pieces Tb1 and Tc1 continue to count from the count value before the interruption, and the counter of the test piece Ta2 starts counting from an initial value of zero.
この状態から例えば、試験片Ｔｂ１が劣化すると、劣化直前の応力及び応力繰り返し回数を取得して記憶すると共に、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にデータ点をプロットする（図３８）。また、試験片Ｔａ１の場合と同様にして、試験片Ｔｂ１を、この試験片Ｔｂ１と同一の試験対象の部材Ｂからなる試験片Ｔｂ２に交換する（図３９）。また、変位計１２を次に劣化すると予測される試験片Ｔｃ１に取り付ける。また、目標振幅として、振動周波数ｆ１で振動させたときに試験片Ｔｃ１に生じると予測される振幅ａ３を設定する。また、試験片Ｔｂ２は、図４０に示すように、目標周波数ｆ１、目標振幅ａ３として振動させたときに試験片Ｔｂ２に生じる応力が、同じく目標周波数ｆ１、目標振幅ａ１として振動させたときに試験片Ｔｂ１に生じる応力よりも十分に低く、試験片Ｔｂ２が劣化するまでの応力繰り返し回数が十分大きな値となるように重りＷの質量や梁の長さを調整する。そして、再度試験片を振動させる。
From this state, for example, when the test piece Tb1 is deteriorated, the stress and the number of stress cycles immediately before deterioration are obtained and stored, and data points are plotted in a graph area for SN curve formation (FIG. 38). Further, as in the case of the test strip Ta1, the test strip Tb1 is replaced with a test strip Tb2 made of a member B to be tested which is the same as the test strip Tb1 (FIG. 39). In addition, the
この状態から、例えば試験片Ｔｃ１が劣化すると、上記と同様にして、データ点の情報を取得して、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にデータ点をプロットし（図４１）、試験片Ｔｃ１を、試験対象の部材Ｃからなる試験片Ｔｃ２に交換し、変位計１２を次に劣化すると予測される試験片Ｔａ２に取り付ける（図４２）。また、図４３に示すように、試験片Ｔａ２を振動周波数ｆ１で振動させたときに生じると予測される振幅ａ４を目標振幅として設定する。また、試験片Ｔｃ２は、図４３に示すように、目標周波数ｆ１、目標振幅ａ４として振動させたときに試験片Ｔｃ２に生じる応力が、同じく目標周波数ｆ１、目標振幅ａ３として振動させたときに試験片Ｔｃ１に生じる応力よりも十分に低く、試験片Ｔｃ２が劣化するまでの応力繰り返し回数が十分大きな値となるように重りＷの質量や梁の長さを調整する。そして、再度振動させる。
From this state, for example, when the test strip Tc1 is degraded, the information on the data points is acquired in the same manner as above, and the data points are plotted in the graph area for SN curve formation (FIG. 41). Is replaced with a test piece Tc2 made of a member C to be tested, and the
そして、この時点以降では、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にこの時点でプロットされている各データ点の、試験対象の部材Ａ〜Ｃ毎の変化状況等から、これら試験片Ｔが劣化するまでの応力繰り返し回数はさらに増加すると予測されるとして、加振台２に固定された試験片Ｔａ２、Ｔｂ２、Ｔｃ２が全て劣化した時点で、試験片の交換を行う。
試験片Ｔａ２、Ｔｂ２、Ｔｃ２全てが劣化した時点での、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域には、図４４に示すようにデータ点がプロットされることになる。そして、劣化した全ての試験片Ｔａ２、Ｔｂ２、Ｔｃ２を、それぞれ同じ試験対象の部材Ａ〜Ｃからなる試験片Ｔａ３、Ｔｂ３、Ｔｃ３に交換する。これら試験片Ｔａ３、Ｔｂ３、Ｔｃ３は、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされている各データ点の、試験対象の部材Ａ〜Ｃ毎の変化状況等から、試験対象の部材Ａ〜Ｃ毎にＳ−Ｎ曲線を得るに当たって、欠如しているデータ点を補完するようなデータ点を得ることのできる応力が発生するように、梁の長さや重りＷの質量等を調整する（図４５）。
Then, after this point of time, these test pieces T deteriorate due to the change of each member A to C of the test object, etc. of each data point plotted at this point in the graph area for SN curve formation. Assuming that it is predicted that the number of times of stress repetition will increase further, the test pieces are replaced when all the test pieces Ta2, Tb2 and Tc2 fixed to the vibration table 2 have deteriorated.
Data points are plotted as shown in FIG. 44 in the graph area for SN curve formation when all the test pieces Ta2, Tb2 and Tc2 have deteriorated. Then, all the degraded test pieces Ta2, Tb2 and Tc2 are replaced with test pieces Ta3, Tb3 and Tc3 made of the members A to C to be tested respectively. These test pieces Ta3, Tb3 and Tc3 are members A to C to be tested based on the change status of each member A to C to be tested, etc. of each data point plotted in the graph area for SN curve formation. In obtaining an S-N curve each time, the beam length, weight W, etc. are adjusted so as to generate a stress capable of obtaining data points that complement the missing data points (FIG. 45). ).
例えば、図４４に示すように、試験片Ｔａ２、Ｔｂ２、Ｔｃ２が劣化するまではいずれの試験片も劣化したときの応力繰り返し回数は１０万回未満であるため、劣化するまでに１０万回は応力を繰り返し発生させることの可能な応力が生じるように調整する。また、加振台２に新たに３つの試験片を固定したため、これまでの目標周波数（＝ｆ１）ではなく、新たに目標周波数を設定する。例えば、図４６に示すように、試験片Ｔａ３、Ｔｂ３、Ｔｃ３のうち、得られる振幅が最大（＝ａ７）となる試験片Ｔａ３の固有周波数ｆ２を目標周波数として設定する。また、試験片Ｔａ３に変位計１２を取り付け、試験片Ｔａ３の振幅ａ７を目標振幅とする。
For example, as shown in FIG. 44, since the number of stress repetitions when any of the test pieces is deteriorated until the test pieces Ta2, Tb2, and Tc2 are deteriorated is less than 100,000 times, 100,000 times before the deterioration is caused. The stress is adjusted so as to generate a stress that can be repeatedly generated. Further, since three test pieces are newly fixed to the vibration table 2, not the target frequency (= f1) up to this point but a new target frequency is set. For example, as shown in FIG. 46, among the test pieces Ta3, Tb3 and Tc3, the natural frequency f2 of the test piece Ta3 for which the obtained amplitude is maximum (= a7) is set as the target frequency. Further, the
この状態で試験片Ｔを再度振動させ、順次変位計１２の取り付け位置を切り替えつつ加振台２に固定された全ての試験片Ｔが劣化するまで振動させ、図４７に示すように、試験片Ｔａ３、Ｔｂ３、Ｔｃ３に対応するデータ点を取得する。
そして、試験片Ｔａ３、Ｔｂ３、Ｔｃ３を新たな試験片Ｔａ４、Ｔｂ４、Ｔｃ４に交換する（図４８）。試験片Ｔａ４、Ｔｂ４、Ｔｃ４は、試験片Ｔａ３、Ｔｂ３、Ｔｃ３が発生する応力を設定した場合と同様に、Ｓ−Ｎ曲線を得るに当たって欠如しているデータ点を補完するようなデータ点を得ることのできる応力を発生するように設定する。そして、図４９に示すように、得られる振幅が最大（ａ１０）となる試験片Ｔａ４の固有周波数ｆ３を目標周波数として設定する。また、試験片Ｔａ４の振幅ａ１０を目標振幅とし、試験片Ｔａ４に変位計１２を取り付ける。
In this state, the test piece T is vibrated again, and while changing the mounting position of the
Then, the test pieces Ta3, Tb3 and Tc3 are replaced with new test pieces Ta4, Tb4 and Tc4 (FIG. 48). Test pieces Ta4, Tb4 and Tc4 obtain data points that complement the data points lacking in obtaining the SN curve, as in the case of setting the stress generated by the test pieces Ta3, Tb3 and Tc3. Set to generate possible stress. Then, as shown in FIG. 49, the natural frequency f3 of the test piece Ta4 at which the obtained amplitude is maximum (a10) is set as the target frequency. Further, with the amplitude a10 of the test piece Ta4 as a target amplitude, the
この状態で試験片Ｔを再度振動させ、順次変位計１２の取り付け位置を切り替えつつ加振台２に固定された全ての試験片Ｔが劣化するまで振動させ、図５０に示すように、試験片Ｔａ４、Ｔｂ４、Ｔｃ４に対応するデータ点を取得する。
そして、同様の手順で、試験片Ｔａ４、Ｔｂ４、Ｔｃ４を新たな試験片Ｔａ５、Ｔｂ５、Ｔｃ５に交換し（図５１）、試験片Ｔａ５、Ｔｂ５、Ｔｃ５のうち得られる振幅が最大（ａ１４）となる試験片Ｔａ５の固有周波数ｆ４を目標周波数として設定し、試験片Ｔａ５の振幅ａ１４を目標振幅とし、試験片Ｔａ５に変位計１２を取り付ける（図５２）。
In this state, the test piece T is vibrated again, and while changing the mounting position of the
Then, in the same procedure, the test strips Ta4, Tb4 and Tc4 are replaced with new test strips Ta5, Tb5 and Tc5 (FIG. 51), and the amplitude obtained among the test strips Ta5, Tb5 and Tc5 is maximum (a14). The natural frequency f4 of the test piece Ta5 is set as a target frequency, the amplitude a14 of the test piece Ta5 is set as a target amplitude, and the
この状態で試験片Ｔを再度振動させ、順次変位計１２の取り付け位置を切り替えつつ加振台２に固定された全ての試験片Ｔが劣化するまで振動させ、図５３に示すように、試験片Ｔａ５、Ｔｂ５、Ｔｃ５に対応するデータ点を取得する。
以上の処理を繰り返し行い、Ｓ−Ｎ曲線の精度を向上させながらデータ点を取得する。そして、Ｓ−Ｎ曲線を得るために十分なデータ点を取得したとき、得られたデータ点を通るＳ−Ｎ曲線を、試験対象の部材Ａ〜Ｃ毎に取得し、これに基づき各部材Ａ〜Ｃの疲労限界を検出する。
このように、材料定数の異なる複数の試験対象の部材Ａ〜Ｃについてもこれら部材Ａ〜Ｃに対して同時に疲労試験を行うことができる。
In this state, the test piece T is vibrated again, and while changing the mounting position of the
The above process is repeated to acquire data points while improving the accuracy of the SN curve. Then, when sufficient data points are obtained to obtain an S-N curve, an S-N curve passing through the obtained data points is obtained for each of the members A to C to be tested, and based on this, each member A The fatigue limit of ~ C is detected.
Thus, the fatigue test can be performed simultaneously on the members A to C of the plurality of test objects having different material constants.
図５４は、実施例３における、疲労試験実施時の制御部５ａの処理手順の一例を示すフローチャートである。
ユーザは、まず、例えば３種類の試験対象の部材Ａ〜Ｃからなる試験片を用意する。このとき、図３４に示すように、異なる部材Ａ〜Ｃの、周波数応答特性を表す波形が、固有周波数近傍の周波数で交差し、且つ交差するときの周波数における３つの試験片の振幅が比較的大きくなるように、各試験片Ｔの梁の長さや重りの質量等を調整する。そして、この比較的振幅が大きくなるときの周波数と、そのときの振幅とを目標周波数、目標振幅として設定する。また、変位計１２の取り付け等を行う。そして、これら目標周波数、目標振幅、また、その他必要なパラメータを、入力部５ｃを操作して入力設定する。また、加振台２に固定した試験片Ｔと制御部５ａ内に有するカウンタとを対応付ける。
FIG. 54 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the
First, a user prepares a test piece composed of, for example, three types of members A to C to be tested. At this time, as shown in FIG. 34, the waveforms representing the frequency response characteristics of different members A to C intersect at a frequency near the natural frequency, and the amplitudes of the three test strips at the frequencies when the intersections are relatively The length of the beam of each test piece T, the mass of the weight, and the like are adjusted so as to be large. Then, the frequency at which the amplitude relatively increases and the amplitude at that time are set as the target frequency and the target amplitude. Also, the
一方、制御部５ａでは、疲労試験が開始されると、まず、図２０のステップＳ１の処理と同様の手順で初期設定を行う（ステップＳ２１）。例えば、入力部５ｃでのユーザの入力操作により設定された、目標周波数、目標振幅等のパラメータを読み込むと共に、加振台２に固定された試験片Ｔに対応するカウンタをリセットする。
次いで、６つの試験片Ｔａ１〜Ｔｃ１、Ｔａ２〜Ｔｃ２に対するデータ点取得処理を行う（ステップＳ２２）。この６つのデータ点取得処理は、図２０のステップＳ２〜Ｓ８の処理と同様である。つまり、まず、３つの試験片Ｔａ１〜Ｔｃ１を振動させて、劣化した試験片Ｔを、同一部材からなる試験片Ｔに交換すると共に、劣化時の応力範囲及び応力繰り返し回数を取得してＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットし、この処理を繰り返し行って６つの試験片Ｔに対応するデータ点をＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットする。６つの試験片Ｔは同一の目標周波数で振動させる。
On the other hand, when the fatigue test is started, the
Next, data point acquisition processing is performed on the six test strips Ta1 to Tc1 and Ta2 to Tc2 (step S22). The six data point acquisition processes are similar to the processes of steps S2 to S8 in FIG. That is, first, the three test pieces Ta1 to Tc1 are vibrated, and the deteriorated test piece T is replaced with the test piece T made of the same member, and the stress range and the number of stress repetitions at the time of deterioration are acquired Plot in the graph area for N curve formation, and repeat this process to plot data points corresponding to six test pieces T in the graph area for SN curve formation. The six test pieces T vibrate at the same target frequency.
次に、試験片Ｔａ３〜Ｔｃ３に対するデータ点取得処理を行う（ステップＳ２３）。すなわち、目標周波数及び目標振幅を更新し図２０のステップＳ２〜ステップＳ７の処理と同様の手順で、３つの試験片全てが劣化するまで、劣化した試験片に対応するデータ点をプロットしつつ振動させる。試験片Ｔａ３〜Ｔｃ３は、試験片Ｔａ１〜Ｔｃ２から得たデータ点の変化傾向に応じて発生する応力を調整する。目標周波数及び目標振幅は、試験片Ｔａ３〜Ｔｃ３のうち生じると予測される振幅が最も大きい試験片の固有周波数及びそのときの振幅を設定する。 Next, data point acquisition processing is performed on the test pieces Ta3 to Tc3 (step S23). That is, the target frequency and the target amplitude are updated, and in a procedure similar to the processing in step S2 to step S7 of FIG. 20, vibration is plotted while plotting data points corresponding to the deteriorated test pieces until all three test pieces are deteriorated. Let The test pieces Ta3 to Tc3 adjust the generated stress in accordance with the change tendency of the data points obtained from the test pieces Ta1 to Tc2. The target frequency and the target amplitude set the natural frequency and the amplitude at that time of the test piece having the largest expected amplitude among the test pieces Ta3 to Tc3.
次に、試験片Ｔａ４〜Ｔｃ４に対するデータ点取得処理をステップＳ２３と同様の手順で行う（ステップＳ２４）、続いて試験片Ｔａ５〜Ｔｃ５に対するデータ点取得処理をステップＳ２３と同様の手順で行う（ステップＳ２５）。
そして、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされた試験片Ｔａ１〜Ｔｃ５のデータ点を通る近似曲線を部材Ａ〜Ｃ毎に取得し、部材Ａ〜Ｃ毎の疲労限度を検出し、表示部５ｄに表示する（ステップＳ２６）。そして、処理を終了する。
Next, data point acquisition processing for test strips Ta4 to Tc4 is performed in the same procedure as step S23 (step S24), and data point acquisition processing for test strips Ta5 to Tc5 is performed in the same procedure as step S23 (step S23) S25).
Then, an approximate curve passing through the data points of the test pieces Ta1 to Tc5 plotted in the graph area for SN curve formation is obtained for each member A to C, and the fatigue limit for each member A to C is detected and displayed It is displayed on the
＜実施例４＞
実施例４は、実施例１において、加振台２に最初に６個の試験片を固定するようにしたものである。
まず、試験対象の部材からなる複数の試験片Ｔを用意する。複数の試験片Ｔは同一部材から形成され、同一形状であり、試験片Ｔは梁の長さ及び厚みは同一であり重りＷの質量がそれぞれ異なる。まず、試験片Ｔとして６つの試験片Ｔ１〜Ｔ６を加振台２に固定する（図５５）。試験片Ｔ１〜Ｔ６の重りＷの質量ｗ１〜ｗ６の質量は、ｗ１＞ｗ２＞ｗ３＞ｗ４＞ｗ５＞ｗ６の関係を満足する。材料定数が同一であり重りＷの質量が異なる試験片であるため、試験片Ｔ１〜Ｔ６の周波数応答関数は図５６に示すように、重りの質量が小さくなるほど、固有周波数が高くなる。
Example 4
In the fourth embodiment, six test pieces are fixed to the vibration table 2 in the first embodiment.
First, a plurality of test pieces T made of members to be tested are prepared. The plurality of test pieces T are formed from the same member and have the same shape, and the test pieces T have the same length and thickness of the beam and different weights of the weight W, respectively. First, six test pieces T1 to T6 are fixed to the vibration table 2 as the test piece T (FIG. 55). The weights w1 to w6 of the weight W of the test pieces T1 to T6 satisfy the relationship of w1>w2>w3>w4>w5> w6. As shown in FIG. 56, the frequency response functions of the test pieces T1 to T6 have higher natural frequencies as the mass of the weight decreases, since the material constants are the same and the mass of the weight W is the same.
目標周波数として、振動に伴い生じる振幅が最も大きくなると予測される試験片Ｔ１の固有周波数を設定する。また、劣化するまでの応力繰り返し回数が最も多いと予測される試験片Ｔ６の振幅ａ６を目標振幅とし、試験片Ｔ６に変位計１２を取り付ける。
そして、各試験片Ｔ１〜Ｔ６の振動周波数が目標周波数となり、且つ変位計１２から検出される試験片Ｔ６の振幅が目標振幅と一致するように振動周波数を調整する。
この状態で、生じる応力が最も大きい試験片Ｔ１が劣化すると、上記と同様の手順でこのときの応力範囲及び応力繰り返し回数を取得し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にデータ点をプロットする（図５７）。そして、試験片Ｔ１を試験片Ｔ７に交換する（図５８）。試験片Ｔ７の重りＷの質量は、試験片Ｔ１の重りＷの質量と試験片Ｔ２の重りＷの質量との間の値とする。そして、引き続き目標周波数ｆ１、目標振幅ａ６で試験片Ｔを振動させる。試験片Ｔ７に生じる振幅は周波数応答関数（図５９）から、試験片Ｔ１及び試験片Ｔ２の振幅ａ１、ａ２間の振幅ａ７となると予測される。
As the target frequency, the natural frequency of the test strip T1 predicted to have the largest amplitude generated with the vibration is set. Further, the
Then, the vibration frequency is adjusted so that the vibration frequency of each of the test pieces T1 to T6 becomes the target frequency, and the amplitude of the test piece T6 detected from the
In this state, when the test piece T1 having the largest stress is deteriorated, the stress range and the number of stress repetitions at this time are acquired in the same procedure as above, and data points are plotted in the graph area for SN curve formation. (Figure 57). Then, the test strip T1 is replaced with a test strip T7 (FIG. 58). The mass of the weight W of the test piece T7 is a value between the mass of the weight W of the test piece T1 and the mass of the weight W of the test piece T2. Then, the test strip T is vibrated continuously at the target frequency f1 and the target amplitude a6. The amplitude generated in the test strip T7 is predicted from the frequency response function (FIG. 59) to be the amplitude a7 between the amplitudes a1 and a2 of the test strip T1 and the test strip T2.
この状態から試験片Ｔ２が劣化すると、図６０に示すように、試験片Ｔ２から得られたデータ点をＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットし、試験片Ｔ１が劣化したときと同様の手順で、試験片Ｔ２に代えて試験片Ｔ８を加振台２に固定する（図６１）。試験片Ｔ８の重りＷの質量は、試験片Ｔ２の重りＷの質量と試験片Ｔ３の重りＷの質量との間の値とする。そのため、試験片Ｔ８に生じる振幅ａ８は周波数応答関数（図６２）から、試験片Ｔ７の振幅ａ７と試験片Ｔ３の振幅ａ８との間の大きさであり、且つ試験片Ｔ２の振幅ａ２よりも小さくなると予測される。 When the test piece T2 is deteriorated from this state, as shown in FIG. 60, data points obtained from the test piece T2 are plotted in a graph area for SN curve formation, and the same as when the test piece T1 is deteriorated. In the procedure, the test piece T8 is fixed to the vibrating table 2 in place of the test piece T2 (FIG. 61). The mass of the weight W of the test piece T8 is a value between the mass of the weight W of the test piece T2 and the mass of the weight W of the test piece T3. Therefore, the amplitude a8 generated in the test strip T8 is a size between the amplitude a7 of the test strip T7 and the amplitude a8 of the test strip T3 from the frequency response function (FIG. 62) and is greater than the amplitude a2 of the test strip T2. It is expected to become smaller.
そして、再度振動させ、試験片Ｔ３が劣化すると、図６３に示すように、試験片Ｔ３から得られたデータ点をＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットし、同様にして試験片Ｔ３に代えて試験片Ｔ９を加振台２に固定する（図６４）。試験片Ｔ９の重りＷの質量は、試験片Ｔ３の重りＷの質量と試験片Ｔ４の重りＷの質量との間の値とする。そのため、試験片Ｔ９に生じる振幅ａ９は周波数応答関数（図６５）から、試験片Ｔ８の振幅ａ８と試験片Ｔ９の振幅ａ９との間の大きさであり、且つ試験片Ｔ３の振幅ａ３よりも小さくなると予測される。 Then, when the test piece T3 is deteriorated by vibrating again, as shown in FIG. 63, data points obtained from the test piece T3 are plotted in a graph area for forming an S-N curve, and similarly to the test piece T3. Instead, the test piece T9 is fixed to the vibration table 2 (FIG. 64). The mass of the weight W of the test piece T9 is a value between the mass of the weight W of the test piece T3 and the mass of the weight W of the test piece T4. Therefore, the amplitude a9 generated in the test strip T9 is a size between the amplitude a8 of the test strip T8 and the amplitude a9 of the test strip T9 from the frequency response function (FIG. 65) and is greater than the amplitude a3 of the test strip T3. It is expected to become smaller.
その結果、振動の再開に伴い試験片Ｔ４が劣化し、さらに試験片Ｔ４と同等のタイミングで試験片Ｔ７が劣化すると、図６６に示すように、試験片Ｔ４及びＴ７から得られたデータ点をＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットする。同様にして試験片Ｔ４に代えて試験片Ｔ１０を加振台２に固定するが、劣化した試験片Ｔ７も加振台２から取り外し、試験片Ｔ７の代わりとなる試験片は追加しない（図６７）。
ここで、試験片Ｔ１０の重りＷの質量は、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされている各データ点の変化状況等からＳ−Ｎ曲線を得るに当たって、欠如しているデータ点を補完するようなデータ点を得ることのできる応力が発生する質量とする。例えば、プロット密度の小さい、試験片Ｔ５と試験片Ｔ６との間にデータ点がプロットされる質量とする。そのため、試験片Ｔ１０に生じる振幅ａ１０は周波数応答関数（図６８）から、試験片Ｔ５の振幅ａ５と試験片Ｔ６の振幅ａ６との間の大きさとなると予測される。
As a result, when the test piece T4 is deteriorated with the resumption of the vibration and the test piece T7 is further deteriorated at the same timing as the test piece T4, as shown in FIG. 66, the data points obtained from the test pieces T4 and T7 are Plot in the graph area for SN curve formation. Similarly, the test piece T10 is replaced with the test piece T4 and the test piece T10 is fixed to the vibrating table 2. However, the deteriorated test piece T7 is also removed from the vibrating table 2, and a test piece to be substituted for the test piece T7 is not added (FIG. ).
Here, the mass of the weight W of the test piece T10 is a missing data point in obtaining the SN curve from the change state of each data point plotted in the graph area for SN curve formation. It is assumed to be a mass that generates stress that can obtain complementary data points. For example, the mass with which the data point is plotted between the test strip T5 and the test strip T6 having a small plot density is used. Therefore, the amplitude a10 generated in the test strip T10 is predicted from the frequency response function (FIG. 68) to be a size between the amplitude a5 of the test strip T5 and the amplitude a6 of the test strip T6.
その結果、試験片Ｔを再度振動させ、試験片Ｔ５が劣化し、さらに試験片Ｔ５と同等のタイミングで試験片Ｔ８が劣化すると、図６９に示すように、試験片Ｔ５及び試験片Ｔ８から得られたデータ点が、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされる。
次に、試験片Ｔ５と試験片Ｔ８とを取り外し、試験片の追加は行わず、再度試験片Ｔを振動させる（図７０）。これにより、各試験片Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１０は、図７１に示すようにそれぞれ振幅ａ６、ａ９、ａ１０で振動すると予測される。
再度振動させることにより、試験片Ｔ９が劣化すると、試験片Ｔ９から得られたデータ点がＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされる（図７２）。
As a result, when the test piece T is vibrated again, the test piece T5 is deteriorated, and the test piece T8 is further deteriorated at the same timing as the test piece T5, as shown in FIG. 69, it is obtained from the test piece T5 and the test piece T8. The data points obtained are plotted in the graph area for SN curve formation.
Next, the test strip T5 and the test strip T8 are removed, the test strip is not added, and the test strip T is vibrated again (FIG. 70). Thus, it is predicted that each of the test pieces T6, T9 and T10 vibrates with amplitudes a6, a9 and a10 as shown in FIG.
When the test piece T9 is deteriorated by vibrating again, data points obtained from the test piece T9 are plotted in a graph area for SN curve formation (FIG. 72).
次に、試験片Ｔ９を取り外し、試験片の追加は行わず、再度試験片Ｔを振動させる（ステップＳ７３）。これにより、各試験片Ｔ６及びＴ１０は、図７４に示すようにそれぞれ振幅ａ６、ａ１０で振動すると予測される。
そして、試験片Ｔ６が劣化し、試験片Ｔ６と同等のタイミングで試験片Ｔ１０が劣化すると、試験片Ｔ６及びＴ１０から得られたデータ点が、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされる（図７５）。
そして、図７５に示すＳ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットされた試験片Ｔ１〜Ｔ１０から得たデータ点を通る近似曲線を作成し、この近似曲線から、試験片Ｔ１〜Ｔ１０を形成する試験対象の部材の疲労限界を求める。
Next, the test strip T9 is removed, the test strip is not added, and the test strip T is vibrated again (step S73). Accordingly, it is predicted that each of the test pieces T6 and T10 vibrates with the amplitudes a6 and a10 as shown in FIG.
Then, when the test piece T6 is deteriorated and the test piece T10 is deteriorated at the same timing as the test piece T6, data points obtained from the test pieces T6 and T10 are plotted in a graph area for SN curve formation. (Figure 75).
Then, an approximate curve passing through data points obtained from the test pieces T1 to T10 plotted in the graph area for SN curve formation shown in FIG. 75 is created, and test pieces T1 to T10 are formed from this approximate curve. Determine the fatigue limit of the member to be tested.
したがって、この場合も、上記実施例１と同等の作用効果を得ることができると共に、実施例４では、劣化した試験片Ｔと交換する試験片Ｔの重りＷの質量を、データ点が少ない間は、加振台２に固定された試験片Ｔから得られる、プロットされたデータ点の間に位置する、データ点が得られるように設定し、さらに、ある程度のデータ点が得られ、データ点のプロット位置等から、Ｓ−Ｎ曲線の傾向が予測される状態となると、データ点のプロット密度の低い箇所にデータ点がプロットされるように設定している。そのため、より高精度なＳ−Ｎ曲線を得ることができる。 Therefore, also in this case, the same operation and effect as those of Example 1 can be obtained, and in Example 4, the mass of the weight W of the test piece T to be replaced with the deteriorated test piece T is small while the data point is small. Are set so as to obtain data points located between the plotted data points obtained from the test piece T fixed to the vibration table 2, and further, some data points are obtained, and the data points It is set such that the data point is plotted at a position where the plotting density of the data point is low, when the tendency of the SN curve is predicted from the plot position etc. of. Therefore, a more accurate S-N curve can be obtained.
なお、実施例４では、加振台２に最初に固定されている試験片Ｔのうち、劣化するまでの応力繰り返し回数が最も多いと予測される試験片Ｔ６の振幅ａ６を目標振幅としているが、実施例１の場合と同様に、加振台２に最初に固定されている試験片Ｔのうち、最初に劣化すると予測される試験片の振幅を目標振幅として設定してもよい。実施例１の場合のように、最初に劣化すると予測される試験片の振幅を目標振幅とし、以後、加振台２に固定されている試験片Ｔのうち最初に劣化すると予測される試験片の振幅を順次目標振幅として設定するようにした場合、試験片が劣化する毎に、目標振幅を更新する必要がある。
一方、実施例４に示すように、加振台２に最初に固定されている試験片Ｔのうち、劣化するまでの応力繰り返し回数が最も多いと予測される試験片Ｔの振幅を目標振幅として設定する場合、加振台２に最初に固定されている試験片が劣化する毎に目標振幅の更新を行う必要はない。
In the fourth embodiment, among the test pieces T initially fixed to the vibrating table 2, the amplitude a6 of the test piece T6 predicted to have the largest number of stress repetitions until deterioration is set as the target amplitude. As in the case of the first embodiment, among the test pieces T initially fixed to the vibrating table 2, the amplitude of the test piece which is predicted to be deteriorated first may be set as the target amplitude. As in the case of Example 1, the amplitude of the test piece which is predicted to be deteriorated first is set as the target amplitude, and thereafter the test piece which is predicted to be deteriorated first among the test pieces T fixed to the vibration table 2 In the case of setting the amplitude of in order as the target amplitude, it is necessary to update the target amplitude each time the test piece is deteriorated.
On the other hand, as shown in Example 4, among the test pieces T initially fixed to the vibration table 2, the amplitude of the test piece T predicted to have the largest number of stress repetitions until deterioration is taken as the target amplitude. When setting, it is not necessary to update the target amplitude each time the test piece initially fixed to the vibrating table 2 is deteriorated.
図７６は、実施例４における、疲労試験実施時の制御部５ａの処理手順の一例を示すフローチャートである。
ユーザは、まず、同一の試験対象の部材からなる試験片Ｔを用意する。各試験片Ｔの重りＷの質量は互いに異なる値となるように設定し、重りＷの質量の大きいものから６つの試験片Ｔ１〜Ｔ６を、加振台２に固定する。そして、加振台２に固定された６つの試験片Ｔ１〜Ｔ６のうち、重りＷの質量が最大となる試験片Ｔ１の固有周波数を目標周波数として設定し、試験片Ｔ１を固有周波数で振動させたときの試験片Ｔ１の振幅を目標振幅とする。また、試験片Ｔ１に変位計１２を取り付ける。
制御部５ａでは、疲労試験が開始されると、図２０のステップＳ１と同様の手順で初期設定を行う（ステップＳ３１）。例えば、入力部５ｃでのユーザの入力操作により、目標周波数、目標振幅等のパラメータを読み込むと共に、加振台２に固定された試験片Ｔに対応するカウンタをリセットする。
FIG. 76 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the
First, the user prepares a test piece T made of the same member to be tested. The mass of the weight W of each test piece T is set to be different values, and the six test pieces T1 to T6 are fixed to the vibration table 2 in descending order of the mass of the weight W. Then, among the six test pieces T1 to T6 fixed to the vibration table 2, the natural frequency of the test piece T1 at which the mass of the weight W is maximum is set as a target frequency, and the test piece T1 is vibrated at the natural frequency. The amplitude of the test piece T1 at the same time is taken as the target amplitude. Further, the
When the fatigue test is started, the
次いで、６つの試験片Ｔ１〜Ｔ６に対するデータ点取得処理を行う（ステップＳ３２）。この６つのデータ点に対するデータ点取得処理は、図２０のステップＳ２〜Ｓ７の処理と同様である。つまり、まず、６つの試験片Ｔ１〜Ｔ６を振動させ、重りＷの質量が最も大きい試験片Ｔ１が劣化したとき、そのときの応力範囲及び応力繰り返し回数を取得し、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域にプロットする。
ユーザは、劣化した試験片Ｔ１を、同一部材からなる試験片に交換する。このとき、重りＷの質量が、試験片Ｔ１の重りＷの質量と試験片Ｔ２の重りＷの質量との間となる試験片Ｔ７に交換する。また、目標振幅の設定、変位計１２の交換等を行う。
Next, data point acquisition processing is performed on the six test strips T1 to T6 (step S32). The data point acquisition process for these six data points is the same as the process of steps S2 to S7 in FIG. That is, first, the six test pieces T1 to T6 are vibrated, and when the test piece T1 having the largest mass of the weight W is deteriorated, the stress range and the number of stress repetitions at that time are obtained to form the SN curve. Plot in the graph area.
The user replaces the degraded test strip T1 with a test strip made of the same member. At this time, the weight W is exchanged for a test piece T7 in which the weight of the weight W of the test piece T1 is between the weight of the weight W of the test piece T2. In addition, setting of the target amplitude, replacement of the
一方、制御部５ａでは、試験片交換時の処理を行う（ステップＳ３３）。この試験片交換時の処理は図２０のステップＳ９の処理と同様であって、制御部５ａは、ユーザにより入力部５ｃから入力設定された振幅を目標振幅として更新設定する。また、新たに加振台２に固定された試験片Ｔに対応するカウンタをリセットする。
そして、試験片Ｔ２〜Ｔ７に対するデータ点取得処理をステップＳ３２と同様の手順で行って試験片Ｔを再度振動させ（ステップＳ３４）、これにより劣化した試験片Ｔ２が試験片Ｔ８に交換されると、ステップＳ３３と同様の手順で試験片交換時の処理を行う（ステップＳ３５）。
続いて、試験片Ｔ３〜Ｔ８に対するデータ点取得処理をステップＳ３２と同様の手順で行って試験片Ｔを再度振動させ（ステップＳ３６）、これにより劣化した試験片Ｔ３が試験片Ｔ９に交換されると、ステップＳ３３と同様の手順で試験片交換時の処理を行う（ステップＳ３７）。
On the other hand, the
Then, data point acquisition processing for the test pieces T2 to T7 is performed in the same procedure as step S32 to vibrate the test piece T again (step S34), and when the deteriorated test piece T2 is replaced with the test piece T8. The processing at the time of test piece replacement is performed in the same procedure as step S33 (step S35).
Subsequently, data point acquisition processing for the test pieces T3 to T8 is performed in the same procedure as step S32 to vibrate the test piece T again (step S36), whereby the deteriorated test piece T3 is replaced with the test piece T9. And the process at the time of test piece exchange is performed in the procedure similar to step S33 (step S37).
続いて、試験片Ｔ４〜Ｔ９に対するデータ点取得処理をステップＳ３３と同様の手順で行って試験片Ｔを再度振動させ（ステップＳ３８）、これにより劣化した試験片Ｔ４と試験片Ｔ７とが取り外され、代わりに試験片Ｔ１０が加振台２に固定されると、ステップＳ３３の処理と同様の手順で試験片交換時の処理を行う（ステップＳ３９）。
続いて、試験片Ｔ５、Ｔ６、Ｔ８〜Ｔ１０に対するデータ点取得処理をステップＳ３３と同様の手順で行って試験片Ｔを再度振動させる（ステップＳ４０）。
そして、加振台２に固定されている試験片全てが劣化するまで（ステップＳ４１）、ステップＳ４０の処理を繰り返し行い、加振台２に固定されている試験片全てが劣化したとき、Ｓ−Ｎ曲線形成用のグラフ領域においてプロットされた試験片Ｔ１〜Ｔ１０から得られたデータ点を通る近似曲線を求め、これに基づき試験対象の部材の疲労限界を求める。求めた疲労限界を表示部５ｄに表示する等の処理を行う（ステップＳ４２）。そして、処理を終了する。
Subsequently, data point acquisition processing for the test pieces T4 to T9 is performed in the same procedure as step S33 to vibrate the test piece T again (step S38), thereby removing the deteriorated test piece T4 and the test piece T7. Instead, when the test piece T10 is fixed to the vibration table 2, the process at the time of test piece replacement is performed in the same procedure as the process of step S33 (step S39).
Subsequently, data point acquisition processing for the test pieces T5, T6, and T8 to T10 is performed in the same procedure as step S33, and the test piece T is vibrated again (step S40).
Then, the process of step S40 is repeated until all the test pieces fixed to the vibration table 2 are deteriorated (step S41), and when all the test pieces fixed to the vibration table 2 are deteriorated, S- The approximate curve passing through the data points obtained from the test pieces T1 to T10 plotted in the graph area for forming the N curve is determined, and the fatigue limit of the member to be tested is determined based thereon. A process of displaying the determined fatigue limit on the
なお、上記実施形態においては、加振台２に固定された試験片のうちのいずれか一つに変位計１２を取り付ける場合について説明したが、これに限るものではなく、加振台２に固定された試験片のうちの二つ以上又は全てに変位計１２を固定し、いずれか一つの変位計１２から得られる振幅をもとに振動周波数を調整するようにしてもよい。
また、上記実施形態において、実施例１、実施例２、実施例４では、固有周波数を目標周波数として設定した場合について説明したが、これに限るものではない。実施例４と同様に、各試験片Ｔの周波数応答関数を表す波形において、各試験片Ｔの波形が固有周波数近傍で交差するように、各試験片Ｔの固有周波数を調整し、各試験片Ｔの波形が交差する点の周波数を目標周波数として設定してもよい。
In the embodiment described above, the
Further, in the above-described embodiment, although the case of setting the natural frequency as the target frequency has been described in the first embodiment, the second embodiment, and the fourth embodiment, the present invention is not limited to this. As in Example 4, in the waveform representing the frequency response function of each test strip T, the natural frequency of each test strip T is adjusted so that the waveform of each test strip T intersects near the natural frequency, and each test strip The frequency of the point where the T waveform crosses may be set as the target frequency.
また、上記実施形態においては、試験片Ｔを片持ち梁とし、一次曲げ固有モードで振動させて曲げモーメントを発生させ、試験片Ｔに曲げ応力を発生させる場合について説明したが、これに限るものではない。試験片Ｔを一次ねじれ固有モードで振動させてねじれモーメントを発生させ、試験片Ｔにねじれ応力を発生させるような疲労試験を行う場合にも適用することができる。また、例えば、図７７に示すように、両持ち梁とし、試験片に曲げ応力やねじれ応力を発生させるようにしてもよい。このとき、図７７に示すように試験片Ｔを垂直に支持してもよく、試験片Ｔを水平に支持してもよい。 Further, in the above embodiment, the test piece T is used as a cantilever, and it is vibrated in the primary bending natural mode to generate a bending moment to generate bending stress in the test piece T. However, the present invention is limited thereto. is not. The present invention can also be applied to a fatigue test in which the test piece T is vibrated in the first-order twist eigenmode to generate a twisting moment to generate a torsional stress in the test piece T. For example, as shown in FIG. 77, a double-supported beam may be used to generate bending stress or twisting stress in the test piece. At this time, the test strip T may be vertically supported as shown in FIG. 77, or the test strip T may be horizontally supported.
また、上記実施形態においては、試験片Ｔを加振台２上に垂直に固定する場合に限るものではなく、試験片Ｔを加振台２に吊り下げるようにしてもよい。試験片Ｔを片持ち梁とする場合には、試験片Ｔを加振台２に対して垂直に支持することが好ましい。これは、片持ち梁状の試験片Ｔの応力集中部にかかる重力の影響を低減し、加振台２を振動させることにより生じる応力を除く他の力が、試験片Ｔにかかることを回避するためである。
なお、両持ち梁の場合には、重力の影響は小さいと予測されるため、その限りではない。
また、上記実施形態において、劣化した試験片Ｔを他の試験片と交換しない場合には、劣化した試験片Ｔを加振台２から取り外してもよく、取り外さずにそのまま固定しておいてもよい。
Further, in the above embodiment, the test piece T is not limited to being fixed vertically on the vibration table 2, and the test piece T may be suspended from the vibration table 2. When the test piece T is a cantilever, it is preferable to support the test piece T perpendicularly to the vibration table 2. This reduces the influence of gravity on the stress concentration portion of the cantilever-shaped test piece T, and prevents other forces from being applied to the test piece T except the stress generated by vibrating the vibration table 2 In order to
In the case of a double-supported beam, the influence of gravity is expected to be small, so this is not the case.
In the above embodiment, when the deteriorated test piece T is not replaced with another test piece, the deteriorated test piece T may be removed from the vibration table 2 or may be fixed as it is without being removed. Good.
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。 Note that the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that bring about the same effects as those of the present invention. Further, the scope of the present invention can be defined by any desired combination of particular features of all the disclosed respective features.
１ 疲労試験装置
２ 加振台
３ 支持台
４ モータ
５ 制御装置
５ａ 制御部
５ｂ 駆動回路
５ｃ 入力部
５ｄ 表示部
５ｅ 記憶部
Ｔ 試験片
Ｗ 重り
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記振動により前記試験片に生じる応力の発生回数を応力繰り返し回数として前記試験片毎にカウントするカウント工程と、
前記加振台に固定された前記試験片のうちのいずれかが予め設定した疲労状態に達したと判断されるとき、当該疲労状態に達したと判断された試験片に生じていた応力及び前記応力繰り返し回数を、当該試験片の疲労特性情報として記憶する記憶工程と、
前記疲労状態に達したと判断された試験片を、当該試験片と同一部材からなる他の試験片と交換する交換工程と、
を備え、
前記振動処理工程では、前記試験片の交換が行われているときには前記試験片の振動を中断させ、前記試験片の交換が終了した後に前記一定の目標周波数で振動を再開させ、
前記カウント工程では、前記試験片の交換が終了した後は、前記加振台に固定された試験片のうち、新たに固定された試験片については前記応力繰り返し回数を初期値からカウントし、その他の試験片については前記振動が中断された時点での応力繰り返し回数からカウントすることを特徴とする疲労特性検出方法。 A vibration processing step of simultaneously vibrating a plurality of test pieces, which are members to be tested, fixed to a vibration table at a predetermined target frequency;
A counting step of counting, for each of the test pieces, the number of occurrences of stress generated in the test piece due to the vibration as a stress repetition number;
When it is determined that any of the test pieces fixed to the shaking table has reached a preset fatigue state, the stress generated in the test piece determined to have reached the fatigue state and the above A storage step of storing the stress repetition frequency as fatigue characteristic information of the test piece;
Replacing the test piece determined to have reached the fatigue condition with another test piece made of the same member as the test piece;
Equipped with
In the vibration processing step, the vibration of the test piece is interrupted when the test piece is being replaced, and the vibration is resumed at the constant target frequency after the replacement of the test piece is completed.
In the counting step, after the replacement of the test piece is completed, among the test pieces fixed to the vibrating table, the number of times of stress repetition is counted from an initial value for the test piece newly fixed. The fatigue characteristic detection method according to claim 1, wherein the test piece is counted from the number of stress repetitions when the vibration is interrupted.
前記目標周波数で振動することにより生じる応力がそれぞれ異なることを特徴とする請求項２に記載の疲労特性検出方法。 All the said test pieces consist of the same member,
The fatigue characteristic detection method according to claim 2, wherein the stress generated by the vibration at the target frequency is different from each other.
前記複数の試験片の周波数応答特性を表す波形同士が交差する周波数のうち、当該周波数で振動させたときに前記試験片に生じると予測される応力がより大きな値となる周波数を前記目標周波数とすることを特徴とする請求項１に記載の疲労特性検出方法。 The test piece initially fixed to the shaking table consists of different members,
Among the frequencies at which the waveforms representing the frequency response characteristics of the plurality of test pieces intersect, the target frequency is a frequency at which the stress predicted to be generated in the test piece when vibrated at the frequency is the target frequency The fatigue characteristic detection method according to claim 1, further comprising:
前記振動処理工程では、前記センサで検出された振幅が一定となるように、前記試験片を振動させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の疲労特性検出方法。 Providing a sensor for detecting the amplitude of the test piece on the test piece;
The fatigue characteristic detection method according to any one of claims 1 to 5, wherein in the vibration processing step, the test piece is vibrated so that the amplitude detected by the sensor becomes constant. .
前記予測される振幅が最大となる試験片に当該試験片の振幅を検出するセンサを設け、
前記振動処理工程では、前記センサで検出された振幅が前記目標振幅と一致するように前記試験片を振動させることを特徴とする請求項６に記載の疲労特性検出方法。 Among the plurality of test pieces initially fixed to the vibration table, the target amplitude is the test piece amplitude that is expected to be generated in the test piece when it is vibrated at the target frequency,
Providing a sensor for detecting the amplitude of the test piece on the test piece where the predicted amplitude is maximum;
The fatigue characteristic detection method according to claim 6, wherein in the vibration processing step, the test piece is vibrated such that the amplitude detected by the sensor matches the target amplitude.
前記複数の試験片の周波数応答特性を表す波形同士が交差する周波数のうち、当該周波数で振動させたときに前記試験片に生じると予測される応力がより大きな値となる周波数を前記目標周波数とし、
前記複数の試験片のうち、前記周波数応答特性を表す波形同士が交差する周波数が前記目標周波数として設定された試験片を前記目標周波数で振動させたときに前記試験片に生じると予測される振幅を目標振幅とし、
前記周波数応答特性を表す波形同士が交差する周波数が前記目標周波数として設定された試験片うちのいずれかに当該試験片の振幅を検出するセンサを設け、
前記振動処理工程では、前記センサで検出された振幅が前記目標振幅と一致するように前記試験片を振動させることを特徴とする請求項６に記載の疲労特性検出方法。 The test piece initially fixed to the shaking table consists of different members,
Among the frequencies at which the waveforms representing the frequency response characteristics of the plurality of test pieces intersect, a frequency at which the stress predicted to be generated in the test piece when vibrating at the frequency is a larger value is set as the target frequency ,
Among the plurality of test pieces, the amplitude at which the frequency at which the waveform representing the frequency response characteristic intersects is predicted to be generated in the test piece when the test piece set as the target frequency is vibrated at the target frequency As the target amplitude,
A sensor for detecting the amplitude of the test strip is provided on any of the test strips in which the frequency at which the waveforms representing the frequency response characteristic intersect is set as the target frequency,
The fatigue characteristic detection method according to claim 6, wherein in the vibration processing step, the test piece is vibrated such that the amplitude detected by the sensor matches the target amplitude.
前記振動により前記試験片に生じる応力の発生回数を応力繰り返し回数として前記試験片毎にカウントするカウント処理部と、
前記加振台に固定された試験片のうちのいずれかが前記疲労状態に達したと判断されるとき、当該疲労状態に達したと判断された試験片に生じていた応力及び前記応力繰り返し回数を、当該試験片の疲労特性情報として記憶部に記憶する疲労特性情報取得部と、
を備え、
前記カウント処理部は、前記試験片が交換されるとき、前記加振台に固定された試験片のうち非交換対象の試験片毎の応力繰り返し回数を繰り返し数記憶部に格納し、前記試験片の交換が終了した後は、前記加振台に新たに固定された試験片については前記応力繰り返し回数を初期値からカウントし、非交換対象の試験片については前記繰り返し数記憶部に格納した応力繰り返し回数からカウントすることを特徴とする疲労特性検出装置。 A plurality of test pieces fixed to the vibration table are vibrated at a constant target frequency, and any one of the test pieces fixed to the vibration table is judged to have reached a preset fatigue state and is replaced. A vibration processing unit that suspends the vibration of the test piece and resumes the vibration after the replacement is completed;
A count processing unit configured to count the number of times of occurrence of stress generated in the test piece due to the vibration as a stress repetition number for each of the test pieces;
When it is determined that any of the test pieces fixed to the shaking table has reached the fatigued state, the stress generated in the test piece determined to have reached the fatigued state and the number of stress cycles A fatigue characteristic information acquisition unit that stores the following in the storage unit as the fatigue characteristic information of the test piece;
Equipped with
When the test piece is replaced, the count processing unit stores the number of stress repetitions for each non-replacement test piece among the test pieces fixed to the vibration table in a repetition number storage unit, and the test piece After completion of the replacement, the stress repetition frequency is counted from the initial value for the test piece newly fixed to the vibrating table, and the stress stored in the repetition number storage unit for the non-replacement test piece A fatigue characteristic detection device characterized by counting from the number of repetitions.
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