JPH10206401A - 複合材料部品の経時劣化を評価するための非破壊法 - Google Patents
複合材料部品の経時劣化を評価するための非破壊法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ある複合材料部品の経時劣化を評価するため
の非破壊方法を提供する。 【解決手段】 この非破壊方法は、予備段階において、
複合材料の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減
衰の変化の少なくとも一つの特性図を作成すること、お
よび前記複合材料でできた部品の検査段階において、そ
の複合材料部品での超音波減衰を測定するとともに、そ
の複合材料部品の重量損失を、予備段階中に作成された
図表を用いて求めることからなる。
の非破壊方法を提供する。 【解決手段】 この非破壊方法は、予備段階において、
複合材料の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減
衰の変化の少なくとも一つの特性図を作成すること、お
よび前記複合材料でできた部品の検査段階において、そ
の複合材料部品での超音波減衰を測定するとともに、そ
の複合材料部品の重量損失を、予備段階中に作成された
図表を用いて求めることからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】発明は複合材料部品の経時劣
化を評価するための非破壊方法に関するものであり、繊
維強化樹脂を含有するすべての有機複合材料部品に適用
される。
化を評価するための非破壊方法に関するものであり、繊
維強化樹脂を含有するすべての有機複合材料部品に適用
される。
【０００２】
【従来の技術】有機複合材料部品の寿命はこの部品の使
用条件、特にこの部品がその使用中に受ける熱サイクル
に依存している。
用条件、特にこの部品がその使用中に受ける熱サイクル
に依存している。
【０００３】有機複合材料に大きな、繰返し温度変化が
かかると、樹脂の変質に主として起因した材料損失が引
き起こされる。この材料損失は複合材料の重量損失と機
械的性質の損失を伴う。特に、積層間および積層中せん
断力が増加し、破断に対する力が減少し、縦弾性係数が
低下する。とりわけ航空機製造技術分野においては、安
全上の理由により、複合材料部品は、重量損失が当初重
量の３％に達すると、ただちに交換されなければならな
い。従って、複合材料部品の寿命を把握できることが、
そして機械的性質の観点からそれらの年齢を評価できる
ことが肝要である。
かかると、樹脂の変質に主として起因した材料損失が引
き起こされる。この材料損失は複合材料の重量損失と機
械的性質の損失を伴う。特に、積層間および積層中せん
断力が増加し、破断に対する力が減少し、縦弾性係数が
低下する。とりわけ航空機製造技術分野においては、安
全上の理由により、複合材料部品は、重量損失が当初重
量の３％に達すると、ただちに交換されなければならな
い。従って、複合材料部品の寿命を把握できることが、
そして機械的性質の観点からそれらの年齢を評価できる
ことが肝要である。
【０００４】実際のところ、複合材料部品の重量損失を
決めるにあたっては、複合材料の各成分、すなわち繊
維、樹脂の割合を求めて、そこから複合材料部品の重量
損失を導き出すために、試料が部品から切り取られ、化
学作用によって処理される。この作業は試料の採取の際
に部品を破壊するという欠点があるので、試験の実施が
望ましくても、それほど度々使用されることができな
い。
決めるにあたっては、複合材料の各成分、すなわち繊
維、樹脂の割合を求めて、そこから複合材料部品の重量
損失を導き出すために、試料が部品から切り取られ、化
学作用によって処理される。この作業は試料の採取の際
に部品を破壊するという欠点があるので、試験の実施が
望ましくても、それほど度々使用されることができな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
問題を解決するとともに、複合材料部品の劣化の変化を
時間の経過の中で常にフォローできる、また複合材料の
寿命を決定できる一つの非破壊方法を確立することであ
る。この方法は部品の実際の使用条件の下で、希望する
都度使用されることができる。
問題を解決するとともに、複合材料部品の劣化の変化を
時間の経過の中で常にフォローできる、また複合材料の
寿命を決定できる一つの非破壊方法を確立することであ
る。この方法は部品の実際の使用条件の下で、希望する
都度使用されることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、本発明はある
複合材料の重量損失の変化と、この複合材料の内部にお
ける超音波減衰の変化との間に存在する相関関係を利用
することからなる。
複合材料の重量損失の変化と、この複合材料の内部にお
ける超音波減衰の変化との間に存在する相関関係を利用
することからなる。
【０００７】本発明に従えば、予備段階において、複合
材料の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の
変化の少なくとも一つの特性図が作成される。そして、
その図表は、この同じ複合材料でできた部品の検査段階
において、複合材料での超音波減衰の、場合によっては
現場での測定から複合部品の重量損失を求めるために、
またそこから複合材料の損傷を導き出すために用いられ
る。
材料の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の
変化の少なくとも一つの特性図が作成される。そして、
その図表は、この同じ複合材料でできた部品の検査段階
において、複合材料での超音波減衰の、場合によっては
現場での測定から複合部品の重量損失を求めるために、
またそこから複合材料の損傷を導き出すために用いられ
る。
【０００８】本発明によれば、ある複合材料部品の経時
劣化を測定するための非破壊方法は下記のことを特徴と
する。
劣化を測定するための非破壊方法は下記のことを特徴と
する。
【０００９】− 予備段階において、複合材料の重量損
失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化の少なく
とも一つの特性図を作成すること、ならびに − 前記複合材料でできた部品の検査段階において、複
合材料部品での超音波減衰を測定すること、および複合
材料部品の重量損失を、予備段階時に作成された図表を
用いて求めることからなる。
失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化の少なく
とも一つの特性図を作成すること、ならびに − 前記複合材料でできた部品の検査段階において、複
合材料部品での超音波減衰を測定すること、および複合
材料部品の重量損失を、予備段階時に作成された図表を
用いて求めることからなる。
【００１０】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図を参照しながら非限定的な例として示されている以下
の記述を読み進むに従って明確になるであろう。
図を参照しながら非限定的な例として示されている以下
の記述を読み進むに従って明確になるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】この方法の予備段階は、ある与え
られた複合材料の重量損失に応じたこの複合材料での超
音波減衰の経時的変化を表した一つの特性図の作成に関
係する。
られた複合材料の重量損失に応じたこの複合材料での超
音波減衰の経時的変化を表した一つの特性図の作成に関
係する。
【００１２】図表は、超音波減衰測定と、対応する重量
損失測定とが経時的に計測されるサンプルから作成され
る。
損失測定とが経時的に計測されるサンプルから作成され
る。
【００１３】図１に表されている超音波減衰測定装置
は、検査される複合部品の方向に超音波を発射するため
の、また複合部品２０から反射した超音波信号を受信す
るための音響プローブ１０を持つ。音響プローブ１０
は、経時的に繰返しパルス電気信号を送り出すための、
また音響プローブによって送り出された電気信号を帰路
にて受信するための電気信号発生装置３０に接続され
る。電気信号発生装置３０の出力側に接続されるオシロ
スコープ４０は、オシロスコープの画面上にて、音響プ
ローブ１０によって送信された信号のトレースの表示を
可能にする。
は、検査される複合部品の方向に超音波を発射するため
の、また複合部品２０から反射した超音波信号を受信す
るための音響プローブ１０を持つ。音響プローブ１０
は、経時的に繰返しパルス電気信号を送り出すための、
また音響プローブによって送り出された電気信号を帰路
にて受信するための電気信号発生装置３０に接続され
る。電気信号発生装置３０の出力側に接続されるオシロ
スコープ４０は、オシロスコープの画面上にて、音響プ
ローブ１０によって送信された信号のトレースの表示を
可能にする。
【００１４】図１の縦断面図に示されている音響プロー
ブは、水が充填された円筒槽１２の長手空洞部にはめ込
まれた超音波送受信トランスデューサ１１を持つ。円筒
槽１２は検査される複合部品２０と接触するための、ト
ランスデューサと対向した表面１３を持つ。槽の水１は
トランスデューサ１１と被検査部品２０との間にて結合
流体を構成する。水中での超音波の伝播はよく知られて
いる特性を有しているので、結合流体として水を使用す
ることにより、複合材料２０での超音波減衰の良好な測
定精度を得ることができる。
ブは、水が充填された円筒槽１２の長手空洞部にはめ込
まれた超音波送受信トランスデューサ１１を持つ。円筒
槽１２は検査される複合部品２０と接触するための、ト
ランスデューサと対向した表面１３を持つ。槽の水１は
トランスデューサ１１と被検査部品２０との間にて結合
流体を構成する。水中での超音波の伝播はよく知られて
いる特性を有しているので、結合流体として水を使用す
ることにより、複合材料２０での超音波減衰の良好な測
定精度を得ることができる。
【００１５】ある複合材料での超音波減衰の測定装置の
作動は次のとおりである。
作動は次のとおりである。
【００１６】音響プローブ１０が検査される複合材料の
一つの面に当てられる。次に、経時的に繰り返されるパ
ルス電気信号が電気信号発生装置３０によって生成さ
れ、音響トランスデューサ１１の入力部に印加される。
圧電効果により、トランスデューサ１１はこの電気信号
を超音波に変換し、これらの波を検査される複合部品２
０の方向に伝送する。発射された超音波は連続した種々
の媒質１、２、３の中を伝わり、遭遇した媒質１、２、
３間の二つの境界面にて部分的に反射される。第一の媒
質１は槽の水であり、第二の媒質２は検査される複合材
料であり、第三の媒質は水でも空気でもよい。二つの境
界面にて、すなわち媒質１と２間および媒質２と３間の
それぞれにて反射した超音波は二つのエコーを形成す
る。
一つの面に当てられる。次に、経時的に繰り返されるパ
ルス電気信号が電気信号発生装置３０によって生成さ
れ、音響トランスデューサ１１の入力部に印加される。
圧電効果により、トランスデューサ１１はこの電気信号
を超音波に変換し、これらの波を検査される複合部品２
０の方向に伝送する。発射された超音波は連続した種々
の媒質１、２、３の中を伝わり、遭遇した媒質１、２、
３間の二つの境界面にて部分的に反射される。第一の媒
質１は槽の水であり、第二の媒質２は検査される複合材
料であり、第三の媒質は水でも空気でもよい。二つの境
界面にて、すなわち媒質１と２間および媒質２と３間の
それぞれにて反射した超音波は二つのエコーを形成す
る。
【００１７】これらの二つのエコーは、それらのエコー
を逆圧電効果により電気信号に再変換する音響トランス
デューサ１１によってキャッチされる。電気信号は音響
トランスデューサ１１の出力部に送り出され、そしてオ
シロスコープ４０の画面上に表示される。二つのエコー
に対応した二つの電気信号の振幅Ａ０およびＡ１の測定
が、次に、図２に関連して以下で示されているように、
複合材料での超音波減衰を求めるのに利用される。
を逆圧電効果により電気信号に再変換する音響トランス
デューサ１１によってキャッチされる。電気信号は音響
トランスデューサ１１の出力部に送り出され、そしてオ
シロスコープ４０の画面上に表示される。二つのエコー
に対応した二つの電気信号の振幅Ａ０およびＡ１の測定
が、次に、図２に関連して以下で示されているように、
複合材料での超音波減衰を求めるのに利用される。
【００１８】図２は、本発明によれば、測定装置のオシ
ロスコープの画面上に表示される電気信号の一つの例を
示している。
ロスコープの画面上に表示される電気信号の一つの例を
示している。
【００１９】表示される電気信号は、水／複合と複合／
媒質３の二つの境界面における超音波の反射に関連した
エコーに対応している。なお、媒質３は水か、もしくは
空気のどちらでもよい。
媒質３の二つの境界面における超音波の反射に関連した
エコーに対応している。なお、媒質３は水か、もしくは
空気のどちらでもよい。
【００２０】振幅Ａ０の第一の信号は、水／複合の境界
面における波の反射に対応している。振幅Ａ１の第二の
信号は、第一の信号に対して位相がずれており、第二の
複合／媒質３の境界面における波の反射に対応してい
る。
面における波の反射に対応している。振幅Ａ１の第二の
信号は、第一の信号に対して位相がずれており、第二の
複合／媒質３の境界面における波の反射に対応してい
る。
【００２１】肉厚ｄのプレートの形をした複合材料につ
いては、媒質３が水であるか（ａ）、空気であるか
（ｂ）に応じて次の関係式（ａ）あるいは（ｂ）のうち
の一つにより、その複合材料での超音波減衰αがネーパ
ー／メートルで表される。
いては、媒質３が水であるか（ａ）、空気であるか
（ｂ）に応じて次の関係式（ａ）あるいは（ｂ）のうち
の一つにより、その複合材料での超音波減衰αがネーパ
ー／メートルで表される。
【００２２】 （ａ）α＝（１／２ｄ）・ＬN［（Ａ０／Ａ１）・（４Ｚ2Ｚ3／（Ｚ2＋Ｚ3）2］ （ｂ）α＝（１／２ｄ）・ＬN［（Ａ０／Ａ１）・（４Ｚ2Ｚ3／（Ｚ2 2−Ｚ2 3） ］ ここで、ＬNはネーピアの対数であり、Ｚ2とＺ3はそれ
ぞれ水の音響インピーダンスと当該複合材料の音響イン
ピーダンスである。
ぞれ水の音響インピーダンスと当該複合材料の音響イン
ピーダンスである。
【００２３】ある媒質の音響インピーダンスは、当該の
媒質の密度とその媒質を伝わる超音波の速度との積とし
て定義される。
媒質の密度とその媒質を伝わる超音波の速度との積とし
て定義される。
【００２４】従って、周囲温度における水については、
Ｚ2＝１．４７７ ・１０6Ωacである。
Ｚ2＝１．４７７ ・１０6Ωacである。
【００２５】複合材料の密度を求めるには、たとえば
（空気中と水中での）二重秤量により行うことができ
る。また、複合材料中での超音波の速度はあらゆる既知
方法により求めることができる。
（空気中と水中での）二重秤量により行うことができ
る。また、複合材料中での超音波の速度はあらゆる既知
方法により求めることができる。
【００２６】図３ａ、図３ｂ、図３ｃは、ある複合材料
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を表している。
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を表している。
【００２７】複合材料の経時的な劣化はゆっくりとした
変化であるので、減衰および重量損失の測定は複合材料
の経時劣化プロセスを加速させることによって行われ
た。
変化であるので、減衰および重量損失の測定は複合材料
の経時劣化プロセスを加速させることによって行われ
た。
【００２８】経時劣化の加速は、複合材料の劣化を加速
させて、合理的な時間が経過した時点でその影響を観察
するために、複合材料を、その複合材料の通常の使用温
度よりも高い温度にさらすことによって得られる。
させて、合理的な時間が経過した時点でその影響を観察
するために、複合材料を、その複合材料の通常の使用温
度よりも高い温度にさらすことによって得られる。
【００２９】しかしながら、ある限界温度値を超えない
ことが重要である。この限界温度値とは、その限界温度
値を超えたならば、複合材料のある別の損傷プロセスが
観察されるところの値である。このことは、より低い温
度における諸測定の外挿を妨げる。
ことが重要である。この限界温度値とは、その限界温度
値を超えたならば、複合材料のある別の損傷プロセスが
観察されるところの値である。このことは、より低い温
度における諸測定の外挿を妨げる。
【００３０】この別の損傷プロセスは、たとえば、複合
材料の樹脂の悪化と重なり合う繊維の悪化に起因してい
る場合がある。この限界温度は当該の複合材料に依存し
ており、たとえば二つの異なる複合材料の寿命をこれら
の複合材料に適用される温度の関数として表している二
つの変化曲線の図６と図７との関連で述べる熱力学的事
前研究を行うことにより評価され得る。ＰＭＲ１５の名
前で知られている複合材料の場合、加速経時劣化の限界
温度は３４０℃に等しい。
材料の樹脂の悪化と重なり合う繊維の悪化に起因してい
る場合がある。この限界温度は当該の複合材料に依存し
ており、たとえば二つの異なる複合材料の寿命をこれら
の複合材料に適用される温度の関数として表している二
つの変化曲線の図６と図７との関連で述べる熱力学的事
前研究を行うことにより評価され得る。ＰＭＲ１５の名
前で知られている複合材料の場合、加速経時劣化の限界
温度は３４０℃に等しい。
【００３１】重量損失に応じた減衰の変化への経時劣化
温度の影響を観察するために、三つの異なる経時劣化温
度に対応した三つの曲線が、複合材料ＰＭＲ１５の少な
くとも三つの試験片を用いて作成された。三つの経時劣
化温度は、それぞれ２９０℃、３０５℃および３４０℃
に等しいように選択された。これらの三つの曲線は、そ
れぞれ３ａ、３ｂ、３ｃに示されている。
温度の影響を観察するために、三つの異なる経時劣化温
度に対応した三つの曲線が、複合材料ＰＭＲ１５の少な
くとも三つの試験片を用いて作成された。三つの経時劣
化温度は、それぞれ２９０℃、３０５℃および３４０℃
に等しいように選択された。これらの三つの曲線は、そ
れぞれ３ａ、３ｂ、３ｃに示されている。
【００３２】各曲線の作成は次の方法で行われる。
【００３３】複合材料の一つの試験片が恒温器の中に置
かれ、その複合材料の通常の使用限界よりも高い、あら
かじめ決められた経時劣化温度にまで加熱される。あら
かじめ決められた時間の経過後、試験片は恒温器から取
り出され、試験片での超音波減衰の測定と試験片の重量
損失の測定が行われる。
かれ、その複合材料の通常の使用限界よりも高い、あら
かじめ決められた経時劣化温度にまで加熱される。あら
かじめ決められた時間の経過後、試験片は恒温器から取
り出され、試験片での超音波減衰の測定と試験片の重量
損失の測定が行われる。
【００３４】重量損失を測定するにあたっては、空調装
置を備えた室内に置かれた、１０万分の１グラムという
精密な秤が用いられる。
置を備えた室内に置かれた、１０万分の１グラムという
精密な秤が用いられる。
【００３５】次に、試験片はあらかじめ決められた時間
の間中、同じ経時劣化温度にて恒温器の中に置かれる。
そして、恒温器から取り出され、新たに試験片での超音
波減衰の測定と試験片の重量損失の測定が行われる。
の間中、同じ経時劣化温度にて恒温器の中に置かれる。
そして、恒温器から取り出され、新たに試験片での超音
波減衰の測定と試験片の重量損失の測定が行われる。
【００３６】これらの一連の作業は、ある選択された等
温線に対する複合材料の重量損失に応じた超音波減衰の
変化曲線を作成するのに十分な回数だけ反復される。
温線に対する複合材料の重量損失に応じた超音波減衰の
変化曲線を作成するのに十分な回数だけ反復される。
【００３７】変化曲線の信頼性を高めるために、計測は
複数の試験片を用いて複数回行うことができる。それ故
に、図３ａ、図３ｂ、図３ｃに示されている各曲線の作
成にあたっては二つの試験片が用いられた。
複数の試験片を用いて複数回行うことができる。それ故
に、図３ａ、図３ｂ、図３ｃに示されている各曲線の作
成にあたっては二つの試験片が用いられた。
【００３８】三つの異なる経時劣化温度について得られ
た三つの曲線は、減衰値の推定が１０％の不確実性で得
られると仮定するならば、似通っている。
た三つの曲線は、減衰値の推定が１０％の不確実性で得
られると仮定するならば、似通っている。
【００３９】従って、これらの三つの曲線は、複合材料
に適用される経時劣化温度に関係なく、超音波減衰が複
合材料の重量損失に応じて変化することを示している。
故に、減衰パラメータは重量損失の観点から複合材料の
熱履歴を即時的に説明することができる。
に適用される経時劣化温度に関係なく、超音波減衰が複
合材料の重量損失に応じて変化することを示している。
故に、減衰パラメータは重量損失の観点から複合材料の
熱履歴を即時的に説明することができる。
【００４０】従って、複合材料の損傷度のインジケータ
を得るために、ある基準等温線に対して、また与えられ
た一種類の複合材料に対して、たった一つの図表を作成
するだけで十分である。
を得るために、ある基準等温線に対して、また与えられ
た一種類の複合材料に対して、たった一つの図表を作成
するだけで十分である。
【００４１】図４と図５は、ＰＭＲ１５とＫｅｒｉｍｉ
ｄ７３６の名前でそれぞれ知られている、二つの異なる
複合材料に対して作成された二つの図表例を表してい
る。これらの二つの図表は、複合材料ＰＭＲ１５に関す
る図４の図表については３１５℃に、また複合材料Ｋｅ
ｒｉｍｉｄ７３６に関する図５の図表については２２０
℃にそれぞれ等しいように選択された基準温度にて作成
された。
ｄ７３６の名前でそれぞれ知られている、二つの異なる
複合材料に対して作成された二つの図表例を表してい
る。これらの二つの図表は、複合材料ＰＭＲ１５に関す
る図４の図表については３１５℃に、また複合材料Ｋｅ
ｒｉｍｉｄ７３６に関する図５の図表については２２０
℃にそれぞれ等しいように選択された基準温度にて作成
された。
【００４２】これらの図表により、当該の複合材料での
超音波減衰の測定を行うだけで、この複合材料の経時劣
化についての指示を得ることができる。
超音波減衰の測定を行うだけで、この複合材料の経時劣
化についての指示を得ることができる。
【００４３】特に、これらの図表により、重量損失の面
で複合材料の使用限界に達しているか、減衰の測定から
判断することができる。航空機製造技術分野において
は、この使用限界は複合材料の当初重量に対して３％の
重量損失に定められている。
で複合材料の使用限界に達しているか、減衰の測定から
判断することができる。航空機製造技術分野において
は、この使用限界は複合材料の当初重量に対して３％の
重量損失に定められている。
【００４４】図４と図５に表されている図表は、この使
用限界が二つの複合材料ＰＭＲ１５とＫｅｒｉｍｉｄ７
３６については、約１４０ネーパー／メートルの超音波
減衰に相当していることを示している。
用限界が二つの複合材料ＰＭＲ１５とＫｅｒｉｍｉｄ７
３６については、約１４０ネーパー／メートルの超音波
減衰に相当していることを示している。
【００４５】また、これらの図表は、経時劣化プロセス
の適用前の当初状態において、超音波のある種の残留減
衰が複合材料に存在していることも示している。この残
留減衰は複合材料の気孔率や、材料の内部に共存してい
る二つの繊維・樹脂相の寄与に依存している。
の適用前の当初状態において、超音波のある種の残留減
衰が複合材料に存在していることも示している。この残
留減衰は複合材料の気孔率や、材料の内部に共存してい
る二つの繊維・樹脂相の寄与に依存している。
【００４６】経時劣化に起因した効果は残留減衰よりも
はるかに大きい。
はるかに大きい。
【００４７】従って、これらの図表は複合材料部品の損
傷の評価を可能にする、また非破壊的方法によるこの複
合材料部品の絶えざる変化のフォローを検査者に可能に
するツールになる。
傷の評価を可能にする、また非破壊的方法によるこの複
合材料部品の絶えざる変化のフォローを検査者に可能に
するツールになる。
【００４８】図６と図７は二つの異なる複合材料 − そ
れぞれＰＭＲ１５とＫｅｒｉｍｉｄ７３６ − に適用さ
れる温度に応じたこれらの複合材料の寿命の変化の二つ
の曲線を表している。
れぞれＰＭＲ１５とＫｅｒｉｍｉｄ７３６ − に適用さ
れる温度に応じたこれらの複合材料の寿命の変化の二つ
の曲線を表している。
【００４９】これらの曲線は、ある複合材料の使用限界
として、その複合材料の当初重量に対して３％の重量損
失限界値を定めることにより実験的方法で得られた。
として、その複合材料の当初重量に対して３％の重量損
失限界値を定めることにより実験的方法で得られた。
【００５０】各測定点は、サンプルを連続した時間間隔
の間中、あらかじめ決められた温度にまで加熱し、各時
間間隔後にそのサンプルの重量損失を測定することで得
られる。これらの作業はサンプルの重量損失が約３％に
なるまで行われ、対応する時間が曲線上にノートされ
る。
の間中、あらかじめ決められた温度にまで加熱し、各時
間間隔後にそのサンプルの重量損失を測定することで得
られる。これらの作業はサンプルの重量損失が約３％に
なるまで行われ、対応する時間が曲線上にノートされ
る。
【００５１】さまざまなサンプルがさまざまな測定点に
ついて用いられる。
ついて用いられる。
【００５２】サンプルの重量損失を測定するにあたって
は、１０万分の１グラムという精密な秤が用いられる。
は、１０万分の１グラムという精密な秤が用いられる。
【００５３】これらの曲線が明らかにしていることであ
るが、複合材料に固有なある限界温度、ＰＭＲ１５の場
合は約３４０℃、Ｋｅｒｉｍｉｄ７３６の場合は２８０
℃を超えると、複合材料の経時劣化に関係したプロセス
と異なる複合材料の悪化プロセスが存在する。この限界
温度を超えると、複合材料の二つの損傷プロセスに起因
した効果が積み重なる。このことは、それよりも低い温
度におけるときよりもはるかに速い、複合材料の重量損
失の変化として現出する。
るが、複合材料に固有なある限界温度、ＰＭＲ１５の場
合は約３４０℃、Ｋｅｒｉｍｉｄ７３６の場合は２８０
℃を超えると、複合材料の経時劣化に関係したプロセス
と異なる複合材料の悪化プロセスが存在する。この限界
温度を超えると、複合材料の二つの損傷プロセスに起因
した効果が積み重なる。このことは、それよりも低い温
度におけるときよりもはるかに速い、複合材料の重量損
失の変化として現出する。
【００５４】従って、図４と図５に表されている図表が
超音波減衰の測定を行うことだけで当該の複合材料の経
時劣化についての指示を得ることを可能にするために
は、これらの図表は複合材料に固有な限界温度未満の基
準温度について作成されなければならない。
超音波減衰の測定を行うことだけで当該の複合材料の経
時劣化についての指示を得ることを可能にするために
は、これらの図表は複合材料に固有な限界温度未満の基
準温度について作成されなければならない。
【００５５】ある与えられた複合材料での超音波減衰に
応じたこの複合材料の重量損失の変化の特性図が作成さ
れるならば、この同じ複合材料でできた部品の検査段階
を実施に移すことができる。この検査段階においては、
図１との関連で述べた装置が複合材料部品での超音波減
衰を測定するために用いられる。次に、予備段階で作成
された図表が、そこから対応する重量損失を導き出すた
めに、また当該部品がまだ使用可能であるか、交換され
なければならないか判断するのに用いられる。
応じたこの複合材料の重量損失の変化の特性図が作成さ
れるならば、この同じ複合材料でできた部品の検査段階
を実施に移すことができる。この検査段階においては、
図１との関連で述べた装置が複合材料部品での超音波減
衰を測定するために用いられる。次に、予備段階で作成
された図表が、そこから対応する重量損失を導き出すた
めに、また当該部品がまだ使用可能であるか、交換され
なければならないか判断するのに用いられる。
【００５６】この検査は非破壊的であり、希望する都
度、いつでも行うことができる。
度、いつでも行うことができる。
【００５７】本発明は先に述べた例に限定されるもので
はない。本発明はあらゆる種類の複合材料に適用でき
る。
はない。本発明はあらゆる種類の複合材料に適用でき
る。
【図１】本発明によるある複合材料での超音波減衰の測
定装置の一例の概略図である。
定装置の一例の概略図である。
【図２】本発明による測定装置の出力部に送り出される
電気信号の一例を示す図である。
電気信号の一例を示す図である。
【図３ａ】２９０℃に等しいように与えられた基準温度
について作成された、本発明による複合材料ＰＭＲ１５
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を示す図である。
について作成された、本発明による複合材料ＰＭＲ１５
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を示す図である。
【図３ｂ】３０５℃に等しいように与えられた基準温度
について作成された、本発明による複合材料ＰＭＲ１５
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を示す図である。
について作成された、本発明による複合材料ＰＭＲ１５
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を示す図である。
【図３ｃ】３４０℃に等しいように与えられた基準温度
について作成された、本発明による複合材料ＰＭＲ１５
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を示す図である。
について作成された、本発明による複合材料ＰＭＲ１５
の重量損失に応じたこの複合材料での超音波減衰の変化
曲線の例を示す図である。
【図４】本発明による複合材料ＰＭＲ１５での超音波減
衰に応じたこの複合材料の重量損失の変化の例示的特性
図である。
衰に応じたこの複合材料の重量損失の変化の例示的特性
図である。
【図５】本発明による、Ｋｅｒｉｍｉｄ７３６の名前で
知られている複合材料での超音波減衰に応じたこの複合
材料の重量損失の変化の例示的特性図の一つの例であ
る。
知られている複合材料での超音波減衰に応じたこの複合
材料の重量損失の変化の例示的特性図の一つの例であ
る。
【図６】複合材料ＰＭＲ１５に加えられる温度に応じた
この複合材料の寿命の変化曲線である。
この複合材料の寿命の変化曲線である。
【図７】複合材料Ｋｅｒｉｍｉｄ７３６に加えられる温
度に応じたこの複合材料の寿命の変化曲線である。
度に応じたこの複合材料の寿命の変化曲線である。
１、２、３ 媒質 １０ 音響プローブ １１ 超音波送受信トランスデューサ １２ 円筒槽 １３ 表面 ２０ 複合部品 ３０ 電気信号発生装置 ４０ オシロスコープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ルイ・フアシネツテイ フランス国、91070・ボンドウフル、リ ユ・マリース・バステイエ・９
Claims (4)
- 【請求項１】 複合材料部品の経時劣化を評価するため
の非破壊方法であって、 予備段階において、複合材料の重量損失に応じたこの複
合材料での超音波減衰の変化の少なくとも一つの特性図
を作成するステップと、 前記複合材料でできた部品の検査段階において、その複
合材料部品での超音波減衰を測定し、またその複合材料
部品の重量損失を、予備段階中に作成された図表を用い
て求めるステップとからなることを特徴とする非破壊方
法。 - 【請求項２】 図表の作成が試験片の重量損失の計測と
試験片での超音波減衰測定とを行うことでなされ、また
これらの計測が経時的に繰返される方法でなされること
を特徴とする請求項１に記載の非破壊法。 - 【請求項３】 図表がある与えられた基準温度について
作成されることを特徴とする請求項１または２に記載の
非破壊法。 - 【請求項４】 基準温度が検査される複合材料部品の通
常の使用温度より高く、かつ当該の複合材料に固有な限
界温度より低いことを特徴とする請求項３に記載の非破
壊法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9700136 | 1997-01-09 | ||
| FR9700136A FR2758186B1 (fr) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Procede non destructif pour estimer le vieillissement d'une piece en materiau composite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206401A true JPH10206401A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3547603B2 JP3547603B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=9502458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00345298A Expired - Lifetime JP3547603B2 (ja) | 1997-01-09 | 1998-01-09 | 複合材料部品の経時劣化を評価するための非破壊法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5922957A (ja) |
| JP (1) | JP3547603B2 (ja) |
| CA (1) | CA2225588C (ja) |
| FR (1) | FR2758186B1 (ja) |
| GB (1) | GB2321106B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004010128A1 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-29 | Atlas Material Testing Technology B.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Bewitterung und gleichzeitigen Ultraschallanalyse von Proben |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10029442A1 (de) * | 2000-06-21 | 2002-01-03 | Giesecke & Devrient Gmbh | Verfahren zur Bestimmung von Strukturinhomogenitäten in Blattgut |
| DE102004018785A1 (de) * | 2004-04-14 | 2005-11-03 | Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der akustischen Impedanz und der Dichte von Flüssigkeiten |
| ES2627494T3 (es) * | 2005-06-20 | 2017-07-28 | Airbus Operations S.L. | Procedimiento de detección y control preventivo de la defectologia en piezas de materiales compuestos |
| EP2154527A1 (en) * | 2008-08-15 | 2010-02-17 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | A method and an apparatus for non-destructively investigating an aging property of an object |
| FR2984506B1 (fr) * | 2011-12-14 | 2014-01-17 | Snecma | Controle non destructif de film radiologique reinscriptible |
| RU2542683C1 (ru) * | 2013-12-25 | 2015-02-20 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (АО "ВНИИАЭС") | Способ повышения эффективности эксплуатации изделий |
| CN107408896B (zh) * | 2015-02-26 | 2020-01-03 | 株式会社日立产机系统 | 电力转换装置及其控制方法 |
| WO2024105438A1 (en) * | 2022-11-17 | 2024-05-23 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Ultrasound inspection training system |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4050530A (en) * | 1976-05-14 | 1977-09-27 | Pitney-Bowes, Inc. | Method and apparatus for determining weight and mass |
| US4537630A (en) * | 1983-05-31 | 1985-08-27 | General Electric Company | Acoustic impedance measurement |
| JPS60195473A (ja) * | 1984-03-17 | 1985-10-03 | Terumo Corp | 超音波測定装置 |
| DE3424652C2 (de) * | 1984-07-04 | 1993-11-11 | Gao Ges Automation Org | Vorrichtung zur dynamischen berührungslosen Bestimmung des lokalen Flächengewichts von blattförmigem Material |
| US5009104A (en) * | 1989-11-30 | 1991-04-23 | General Dynamics Corporation | Ultrasonic cure monitoring of advanced composites |
| US5092176A (en) * | 1990-06-29 | 1992-03-03 | The Babcock & Wilcox Company | Method for determining deposit buildup |
| US5168469A (en) * | 1991-01-02 | 1992-12-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Thickness and flaw detection using time mapping into memory technique |
| DE4116584A1 (de) * | 1991-05-22 | 1992-11-26 | Nukem Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur zerstoerungsfreien feststellung von werkstoffkennwerten |
| DE4446367A1 (de) * | 1994-12-23 | 1996-06-27 | Giesecke & Devrient Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Bestimmung der Dicke und/oder des Flächengewichts von bewegtem Meßgut |
-
1997
- 1997-01-09 FR FR9700136A patent/FR2758186B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-15 CA CA002225588A patent/CA2225588C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-17 GB GB9726619A patent/GB2321106B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-30 US US09/000,976 patent/US5922957A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-09 JP JP00345298A patent/JP3547603B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004010128A1 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-29 | Atlas Material Testing Technology B.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Bewitterung und gleichzeitigen Ultraschallanalyse von Proben |
| DE102004010128B4 (de) * | 2004-03-02 | 2006-07-06 | Atlas Material Testing Technology B.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Bewitterung und gleichzeitigen Ultraschallanalyse von Proben |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2225588C (fr) | 2006-06-06 |
| CA2225588A1 (fr) | 1998-07-09 |
| FR2758186A1 (fr) | 1998-07-10 |
| US5922957A (en) | 1999-07-13 |
| GB2321106A (en) | 1998-07-15 |
| GB2321106B (en) | 2000-08-23 |
| GB9726619D0 (en) | 1998-02-18 |
| FR2758186B1 (fr) | 1999-02-05 |
| JP3547603B2 (ja) | 2004-07-28 |
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