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公開番号2025103897
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221604
出願日2023-12-27
発明の名称試験片、試験片の作製方法、および疲労き裂進展試験方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人ブライタス
主分類G01N 3/32 20060101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】き裂を屈曲なく長く進展させ、かつ、き裂の開閉口を適切に観察できる試験片を提供する。
【解決手段】厚み方向に直交する引張方向に荷重が負荷されることによって、厚み方向と引張方向とに直交する幅方向に沿って疲労き裂が進展する試験片であって、引張方向における中央部において、幅方向における一方側の端部から幅方向における他方側に向かって切り込まれた切欠きと、厚み方向における一方側を向く第1側面と、厚み方向における他方側を向く第2側面と、を有し、第1側面の引張方向における中央部には、切欠きの先端に連続しかつ先端から幅方向における他方側に向かって延びるように溝が形成されており、厚み方向から見て、第2側面のうち溝の内側の領域は、厚み方向に直交する平面形状を有している、試験片。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
厚み方向に直交する引張方向に荷重が負荷されることによって、前記厚み方向と前記引張方向とに直交する幅方向に沿って疲労き裂が進展する試験片であって、
前記引張方向における中央部において、前記幅方向における一方側の端部から前記幅方向における他方側に向かって切り込まれた切欠きと、
前記厚み方向における一方側を向く第１側面と、
前記厚み方向における他方側を向く第２側面と、を有し、
前記第１側面の前記引張方向における中央部には、前記切欠きの先端に連続しかつ前記先端から前記幅方向における他方側に向かって延びるように溝が形成されており、
前記厚み方向から見て、前記第２側面のうち前記溝の内側の領域は、前記厚み方向に直交する平面形状を有している、試験片。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
直方体形状または円板形状を有する、請求項１に記載の試験片。
【請求項３】
ＡＳＴＭＥ－６４７－２３ＡまたはＪＩＳＴ０３１０：２００９に準拠したＣＴ試験片に前記溝が形成された構成を有する、請求項１に記載の試験片。
【請求項４】
前記溝が形成されていない点を除いて請求項１に記載された試験片と同一の構成を有する仮試験片を用いて、予め設定された試験条件で疲労き裂進展試験を行い、き裂が、切欠きの先端から引張方向に予め設定された許容距離以上離れることなく進展した長さを基準進展量として測定し、
請求項１に記載された試験片に対して疲労き裂進展試験を行った際に発生するき裂が、引張方向から見て前記試験片の幅方向に対して傾斜しつつ進展すると想定し、前記引張方向から見て、前記き裂の前縁に直交する方向における、前記前縁の前記溝部側の端と前記第２側面との距離を想定進展量とした場合に、前記想定進展量が前記基準進展量よりも小さくなるように、前記幅方向に対する前記前縁の想定傾斜角度を決定し、
試験片の厚さ、試験片の幅方向に対するき裂の前縁の傾斜角度および溝の深さの関係を示す情報から求められる前記想定傾斜角度に対応する溝の深さを、請求項１に記載された試験片の前記溝の深さとする、試験片の作製方法。
【請求項５】
請求項４に記載された試験片の作製方法によって作製された試験片を用いる、疲労き裂進展試験方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験片、試験片の作製方法、および疲労き裂進展試験方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
材料の疲労特性を調べるための試験の１つとして、疲労き裂進展試験が挙げられる。疲労き裂進展試験では、例えば、ＣＴ試験片が用いられる。ＣＴ試験片は、２つの孔部、およびその２つの孔部の間に形成された切欠きを備えている。２つの孔部に、２つの孔部の距離が離れるように、それぞれ互いに逆方向の荷重が付与されると、切欠きの切欠き底からき裂が進展する。ＣＴ試験片の側面に生じたき裂を観察することで、開閉口挙動を把握することができる。
【０００３】
引用文献１には、ミニチュア破壊靱性試験片が開示されている。引用文献１の図５には、２つの孔部の間に切欠きが形成された試験片が開示されている。また、引用文献１の図７には、２つの孔部の間に切欠きが形成され、切欠きの延長線上にサイドグルーブが形成された試験片が開示されている。サイドグルーブは、試験片の両方の側面に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１５９７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の図５に開示されるような、サイドグルーブが設けられていない試験片を用いて疲労き裂進展試験を行うと、試験片の側面において、き裂が切欠きの延長線上から逸れて進展する場合がある。材料の特定の部位における開閉口挙動を調べようとする際に、き裂が狙いとする位置に進展せず逸れてしまうと、計画通りの開閉口挙動を調べることができないおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献１の図７に開示されるように、ＣＴ試験片の両方の側面にサイドグルーブが設けられた試験片を用いて疲労き裂進展試験を行うと、き裂は切欠きからサイドグルーブに従って進展する。そのため、サイドグルーブがない場合と比較して、き裂を切欠きから真っすぐに進展させることができる。しかし、サイドグルーブを進展したき裂を、顕微鏡を用いて観察する際に、顕微鏡の焦点をサイドグルーブの凹みに合わせて厳密に調整する必要がある。その際、き裂先端には焦点を合わせることができたとしても、き裂先端から少しでも外れた部分には焦点が合わなくなるおそれがある。その結果、適切にき裂を観察できないおそれがある。
【０００７】
また、上述のようにＣＴ試験片に応力を付与すると、切欠きに応力が集中し、切欠きからき裂が進展していく。ここで、サイドグルーブを設けたＣＴ試験片に応力を付与すると、切欠きに加えてサイドグルーブにも応力が集中する。その結果、試験片の側面に表れるき裂の先端には、サイドグルーブが設けられていない試験片と比較して、過剰に応力が集中するため、材料の本来の開閉口挙動を調べるには不適切な場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題を解決し、き裂を屈曲なく長く進展させ、かつ、き裂を適切に観察できる試験片を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、下記の試験片、試験片の作製方法、および疲労き裂進展試験方法を要旨とする。
【００１０】
（１）厚み方向に直交する引張方向に荷重が負荷されることによって、前記厚み方向と前記引張方向とに直交する幅方向に沿って疲労き裂が進展する試験片であって、
前記引張方向における中央部において、前記幅方向における一方側の端部から前記幅方向における他方側に向かって切り込まれた切欠きと、
前記厚み方向における一方側を向く第１側面と、
前記厚み方向における他方側を向く第２側面と、を有し、
前記第１側面の前記引張方向における中央部には、前記切欠きの先端に連続しかつ前記先端から前記幅方向における他方側に向かって延びるように溝が形成されており、
前記厚み方向から見て、前記第２側面のうち前記溝の内側の領域は、前記厚み方向に直交する平面形状を有している、
試験片。
（【００１１】以降は省略されています）

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