(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力が加わる構造材料の疲労損傷の程度を検知するための構造材料の疲労損傷検知センサーであって、
前記構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有する板状部材から構成するとともに切欠き部を形成する検知センサー本体を有し、
この検知センサー本体を、
前記構造材料の前記表面に固定する左右一対の固定領域と、
この固定領域の間にあってその中央部に前記切欠き部を形成するとともにこの固定領域の間において前記構造材料から浮いた状態にある検知領域と、に画成し、
この検知領域の厚さを前記切欠き部に向かって小さくする厚さ減少部を設けるとともに、
前記切欠き部の歪みをεnとし、
前記検知領域の平均歪みをεとし、
前記検知領域の長さを２Ｈとし、
前記厚さ減少部を設けたことにより見かけ上長くなる前記検知領域の換算長さをＨcとしたときに、
Ｈc／Ｈ＝εn／ε、
とし、さらに、
前記切欠き部の尖端部から進展可能な亀裂の長さをａとし、
前記検知領域に作用する外力の回数をＮとし、
亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとし、
ｄａ／ｄＮの加速の程度をｄαとしたときに、
ｄα＝（Ｈc／Ｈ）3/2、
として計算可能とすることを特徴とする構造材料の疲労損傷検知センサー。
【請求項２】
前記厚さ減少部は、これを断面矩形状とすることを特徴とする請求項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。
【請求項３】
前記厚さ減少部は、これを断面三角形状とすることを特徴とする請求項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。
【請求項４】
前記厚さ減少部は、これを断面台形状とすることを特徴とする請求項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。
【請求項５】
前記厚さ減少部は、これを断面円形状とすることを特徴とする請求項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。
【請求項６】
前記厚さ減少部は、これを断面シャルピー型とすることを特徴とする請求項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。
【請求項７】
前記厚さ減少部の形状を選択することにより、前記切欠き部の尖端部における亀裂の進展速度を制御可能とすることを特徴とする請求項１記載の構造材料の疲労損傷検知センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造材料の疲労損傷検知センサーにかかるもので、とくに橋梁、発電設備、圧力容器、鉄塔、その他の建築物などの構造物、さらには建設機械などの機械構造、その他の機器の構造材料の疲労損傷度を検知する構造材料の疲労損傷検知センサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、特許文献１および２に開示があるように、橋梁その他の構造物における構造材料の疲労損傷度を低コストでかつ容易に検知するための疲労損傷検知センサーがある。
この疲労損傷検知センサーは、鋼橋などの構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有するステンレス鋼その他の板状部材から構成した検知センサー本体に切欠き部をあらかじめ形成しておき、この切欠き部の尖端部からの亀裂の伸びを計測することにより疲労損傷度を検知可能とする。
【０００３】
図２４は、このような従来の疲労損傷検知センサー１の平面図、図２５は、同、正面図であって、疲労損傷検知センサー１は、均一の厚さの検知センサー本体２を有し、この検知センサー本体２の中央部を検知領域３とし、この検知領域３の中央部においてその一側方から内方に向かって所定長さの切欠き部４をあらかじめ形成してある。
検知センサー本体２の両側領域は、左右一対の固定領域５としてあり、橋梁その他の構造材料である母材６に対して接着剤層７により、検知領域３を母材６の表面から浮かした状態で検知センサー本体２を接着している。
【０００４】
母材６すなわち疲労損傷検知センサー１に外力が加わると、切欠き部４の尖端部８に応力が集中し、尖端部８から亀裂９が発生することになるが、この亀裂９の進展状況ないしは進展長さなどを検知するクラックゲージ１０（図２４）を設けるか、あるいは亀裂９を撮影可能な撮影手段１１（図２５）を設けている。
【０００５】
こうした構成の疲労損傷検知センサー１において、構造材料である母材６よりも先に切欠き部４の尖端部８に亀裂９が発生するため、発生した亀裂９をクラックゲージ１０あるいは撮影手段１１により正確に検出し、亀裂９の進展およびそのインターバルから亀裂９の進展速度を検出する。
この進展速度にもとづいて、作用した応力、およびある時間に作用した応力から等価応力を算出し、母材６の累積疲労の程度および亀裂発生寿命を推定することができる。
かくして、疲労損傷検知センサー１によるモニタリング期間における母材６の応力履歴を、切欠き部４からの亀裂進展量として収録し、母材６が受ける疲労損傷度を検知ないし監視することができる。
【０００６】
ところで、亀裂９先端近傍の応力の大きさを示すパラメーターとして応力拡大係数Ｋがある。
ゲージ長さ２Ｈの疲労損傷検知センサー１（検知領域３）内の亀裂９に対する応力拡大係数Ｋは、近似的に、
Ｋ＝σ・Ｈ1/2          式（１）
で与えられることが知られている。ただし、σは、疲労損傷検知センサー１内の公称応力である。
また、亀裂９の進展速度ｄａ／ｄＮは、応力拡大係数Ｋの変動範囲△Ｋの関数となることが知られている。すなわち、
ｄａ／ｄＮ＝Ｃ・（△Ｋ）3          式（２）
である。ただし、ａは、亀裂９の長さ（あるいは切欠き部４を含む亀裂９の長さ）、Ｎは、外力の繰り返し数、Ｃは定数である。なお、疲労損傷検知センサー１の幅をＷとする。
△Ｋ＝△σ・Ｈ1/2          式（３）
であるので、
ｄａ／ｄＮ＝Ｃ・（△σ・Ｈ1/2）3          式（４）
となる。
すなわち、亀裂９の進展速度ｄａ／ｄＮは、疲労損傷検知センサー１の長さＨの関数となる。
【０００７】
したがって、亀裂９の進展速度ｄａ／ｄＮを大きくして、より短時間に母材６の疲労損傷度を検知するためには、疲労損傷検知センサー１の長さ２Ｈをより長くすることが考えられるが、これは疲労損傷検知センサー１自体の大型化につながり、取扱いに不便であるなど、好ましいものではないという問題がある。
そこで、長さ２Ｈを長くすることなく、コンパクトで母材６の疲労損傷度を十分に早期に検知可能な感度を有する疲労損傷検知センサーの開発が要請されるに至った。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２９５２５７６号公報
【特許文献２】
特許第２９５２５９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、構造材料その他の母材の疲労損傷度を十分に早期に検知可能な感度を有する構造材料の疲労損傷検知センサーを提供することを課題とする。
【００１０】
また本発明は、検知領域の見かけ上の長さを伸ばすことが可能な構造材料の疲労損傷検知センサーを提供することを課題とする。
【００１１】
また本発明は、全体を大型化することなく、切欠き部の尖端部における亀裂の進展速度を加速可能な構造材料の疲労損傷検知センサーを提供することを課題とする。
【００１２】
また本発明は、亀裂の進展速度を制御可能な構造材料の疲労損傷検知センサーを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、疲労損傷検知センサーの検知領域における亀裂を発生させる部分に、より応力集中を起こしやすくすること、たとえば検知領域の厚さを部分的に変更すること、すなわち、切欠き部の部分には厚さ減少部を形成し、その他の部分を増厚部とすることに着目したもので、外力が加わる構造材料の疲労損傷の程度を検知するための構造材料の疲労損傷検知センサーであって、上記構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有する板状部材から構成するとともに切欠き部を形成する検知センサー本体を有し、この検知センサー本体を、上記構造材料の上記表面に固定する左右一対の固定領域と、この固定領域の間にあってその中央部に上記切欠き部を形成するとともにこの固定領域の間において上記構造材料から浮いた状態にある検知領域と、に画成し、この検知領域の厚さを上記切欠き部に向かって小さくする厚さ減少部を設けるとともに、上記切欠き部の歪みをεnとし、上記検知領域の平均歪みをεとし、上記検知領域の長さを２Ｈとし、上記厚さ減少部を設けたことにより見かけ上長くなる上記検知領域の換算長さをＨcとしたときに、Ｈc／Ｈ＝εn／ε、とすることを特徴とする構造材料の疲労損傷検知センサーである。
【００１４】
上記厚さ減少部は、これを断面矩形状とすることができる。
【００１５】
上記厚さ減少部は、これを断面三角形状とすることができる。
【００１６】
上記厚さ減少部は、これを断面台形状とすることができる。
【００１７】
上記厚さ減少部は、これを断面円形状とすることができる。
【００１８】
上記厚さ減少部は、これを断面シャルピー型とすることができる。
【００１９】
上記厚さ減少部の形状を選択することにより、上記切欠き部の尖端部における亀裂の進展速度を制御可能とすることができる。
【００２０】
上記切欠き部の尖端部から進展可能な亀裂の長さをａとし、上記検知領域に作用する外力の回数をＮとし、亀裂進展速度をｄａ／ｄＮとし、ｄａ／ｄＮの加速の程度をｄαとしたときに、ｄα＝（Ｈc／Ｈ）3/2、とすることができる。
【００２１】
本発明による構造材料の疲労損傷検知センサーにおいては、その検知領域の厚さを切欠き部に向かって小さくする厚さ減少部を設けて、亀裂を形成する部分の厚さを部分的に変更することにより、この切欠き部の尖端部に応力が集中しやすくして亀裂の進展速度を早めるとともに、切欠き部の歪みをεnとし、検知領域の平均歪みをεとし、検知領域の長さを２Ｈとし、厚さ減少部を設けたことにより見かけ上長くなる検知領域の換算長さをＨcとしたときに、Ｈc／Ｈ＝εn／ε、として、亀裂の進展速度を疲労損傷検知センサーの形状ないしその各部の寸法から演算可能とすることができる。
さらに、厚さ変更部の形状を任意に選択することにより、応力集中の度合いを調節して、亀裂の進展速度を制御可能とすることができる。
したがって、疲労損傷検知センサー（検知領域）の見かけ上の長さを伸ばすことが可能となって、センサーを高感度とするとともにコンパクトに製造することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の第１の実施の形態による構造材料の疲労損傷検知センサー２０を図１および図２にもとづき説明する。ただし、図２４および図２５と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
図１は、疲労損傷検知センサー２０の斜視図、図２は、図２５と同様の、同、正面図であって、疲労損傷検知センサー２０は、検知センサー本体２１を有し、検知センサー本体２１は、その中央部の検知領域２２と、両側領域における左右一対の固定領域２３と、に画成してある。
検知領域２２の中央部においてその一側方から内方に向かって前記切欠き部４を形成してある。
【００２３】
検知センサー本体２１は、前記母材６のような構造材料の表面に取り付け可能な所定長さを有するステンレスなどの金属材料その他の板状部材からこれを構成する。
検知センサー本体２１は、検知領域２２の中央部分の切欠き部４が位置する切欠き形成中央薄肉部２４（薄肉部）と、左右一対の両側増厚部２５（増厚部）と、を有しており、したがって、切欠き形成中央薄肉部２４と両側増厚部２５との間に検知センサー本体２１の厚さを切欠き形成中央薄肉部２４（切欠き部４）に向かって小さくした断面矩形状の厚さ減少部２６を形成している。
すなわち、切欠き形成中央薄肉部２４が厚さｔ1であり、両側増厚部２５が厚さｔ2であって、厚さ減少部２６の厚さは（ｔ2−ｔ1）である。
検知領域２２（切欠き形成中央薄肉部２４および左右一対の両側増厚部２５）の長さを２Ｈとし、すなわち、切欠き部４の位置から検知領域２２と固定領域２３との間の境界線までの長さをＨとし、厚さ減少部２６の長さを２Ｈtとし、すなわち、切欠き部４の位置から切欠き形成中央薄肉部２４と両側増厚部２５との間の境界線までの長さをＨtとする。
【００２４】
かくして、切欠き部４を有して亀裂９が発生する切欠き形成中央薄肉部２４の部分に応力すなわち変位が集中し、応力拡大係数Ｋの変動範囲△Ｋが増大する結果、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮが加速することになる。
具体的には、前述の式（４）のように、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮは、長さＨの３／２乗に比例するため、長さＨを大きくすれば、感度が高くなる。しかしながら、長さＨをあまり長くすることは疲労損傷検知センサー２０の取扱いに不便をきたすため、検知領域２２の部分に厚さ減少部２６を形成することにより、長さＨを大きくすることと同じ効果が得られるものである。
つまり、厚さ減少部２６に臨む切欠き形成中央薄肉部２４の切欠き部４には他の部分（両側増厚部２５）に比較して大きな応力ないし歪みが生じることになる。もし、切欠き部４での歪みが疲労損傷検知センサー２０全体に生じたとすれば、実際の疲労損傷検知センサー２０の長さＨを、（切欠き部４の切欠き形成中央薄肉部２４の歪みεn）／（疲労損傷検知センサー２０内の平均歪み、すなわち、長さ２Ｈの検知領域２２の平均歪みε）だけ長くしたものと等価となるはずである。
【００２５】
すなわち、切欠き部４を形成した切欠き形成中央薄肉部２４の歪みをεnとし、長さ２Ｈの検知領域２２の平均歪みをεとし、さらに、見かけ上の長さが伸びた検知領域２２の長さ（換算センサー部分の換算長さ）を２Ｈcとしたときに、一般的に、
Ｈc／Ｈ＝εn／ε              式（１０）
が成り立つと考える。
式（４）から、厚さｔ1だけの等厚センサーである従来の疲労損傷検知センサー１（図２４、図２５）の亀裂進展速度ｄａ／ｄＮ＝Ｃ・（△σ・Ｈ1/2）3であり、本発明による疲労損傷検知センサー２０の亀裂進展速度ｄａ／ｄＮ＝Ｃ・（△σ・Ｈc1/2）3であるので、厚さｔ1だけの等厚センサーである従来の疲労損傷検知センサー１に対して、本発明による疲労損傷検知センサー２０は、その亀裂進展速度ｄａ／ｄＮについて、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮの加速の程度をｄαとしたときに、
ｄα＝（Ｈc／Ｈ）3/2          式（１１）
だけ加速されることになる。
【００２６】
以下、疲労損傷検知センサー２０における、Ｈc／Ｈ＝εn／ε（式（１０））、およびｄα＝（Ｈc／Ｈ）3/2（式（１１））を具体的に計算する。
切欠き形成中央薄肉部２４における応力をσa、平均歪みをεa、両側増厚部２５における応力をσb、平均歪みをεbとすると、応力の比は、歪みの比に等しく、
σa／σb＝εa／εb          式（１２）
である。
また、歪みと板厚との関係は、歪みの比が、板厚の逆数に比例し、
εb／εa＝ｔ1／ｔ2          式（１３）
である。
つぎに、切欠き形成中央薄肉部２４に増厚部として両側増厚部２５が加わった形状の疲労損傷検知センサー２０が、切欠き形成中央薄肉部２４のみの厚さの場合の長さＨに比較して見かけ上どれだけの長さ（換算長さ）Ｈcになるのか換算する。
疲労損傷検知センサー２０全体の伸びをδ、切欠き形成中央薄肉部２４の伸びをδa、両側増厚部２５の伸びをδbとすると、
δ＝δa＋δb          式（１４）
は明かである。
疲労損傷検知センサー２０全体の平均歪みをεとすると、
δ＝ε・Ｈ                        式（１５）
δa＝εa・Ｈ                      式（１６）
δb＝εb・（Ｈ−Ｈt）             式（１７）
である。
式（１４）に、式（１５）、（１６）、（１７）を代入することにより、
ε・Ｈ＝εa・Ｈ＋εb・（Ｈ−Ｈt）          式（１８）
式（１３）から、εb＝εa・ｔ1／ｔ2、であり、これを式（１８）に代入して、
εa／ε＝Ｈ・ｔ2／（ｔ1・（Ｈ−Ｈt）＋Ｈt・ｔ2）    式（１９）
となり、
式（１０）から
Ｈc／Ｈ＝εa／ε            式（２０）
であるから、
Ｈc＝（Ｈ・ｔ2／（ｔ1・（Ｈ−Ｈt）＋Ｈt・ｔ2））・Ｈ    式（２１）
である。
さらに、式（１１）から、
ｄα＝（Ｈc／Ｈ）3/2
＝（Ｈ・ｔ2／（ｔ1・（Ｈ−Ｈt）＋Ｈt・ｔ2））3/2    式（２２）
である。
かくして、疲労損傷検知センサー２０について、その見かけ上長くなった換算長さＨc、応力拡大係数Ｋおよびその変動範囲△Ｋ、ならびに亀裂進展速度ｄａ／ｄＮの加速度ｄαを疲労損傷検知センサー２０の形状ないし寸法の諸元のみにより演算することができるとともに、これらを所定の数値に調整することにより亀裂９についての進展速度ｄａ／ｄＮなどを任意の数値に制御することができる。
【００２７】
つぎに図３は、本発明の第２の実施の形態による疲労損傷検知センサー３０の正面図であって、疲労損傷検知センサー３０は、検知センサー本体３１を有し、この検知センサー本体３１は、その中央部の検知領域３２と、両側領域における左右一対の固定領域３３と、に画成している。
検知領域３２の中央部においてその一側方から内方に向かって前記切欠き部４を形成してある。
【００２８】
検知センサー本体３１は、検知領域３２の中央部分の切欠き部４が位置する切欠き形成中央薄肉部３４（薄肉部）と、左右一対の両側増厚部３５（増厚部）と、を有しており、したがって、切欠き形成中央薄肉部３４と両側増厚部３５との間に検知センサー本体３１の厚さを切欠き形成中央薄肉部３４（切欠き部４）に向かって小さくした、上下厚さ方向に一対の断面シャルピー形状の厚さ減少部３６を形成している。
シャルピー形状とは、切欠き部４を形成する中央部が円弧状であり、切欠き形成中央薄肉部３４から両側増厚部３５に向かう方向が放射状の直線である形状である。
切欠き形成中央薄肉部３４が厚さｔ1であり、両側増厚部３５が厚さｔ3である。
【００２９】
検知領域３２（切欠き形成中央薄肉部３４および両側増厚部３５）の長さを２Ｈとし、すなわち、切欠き部４の位置から検知領域３２と固定領域３３との間の境界線までの長さをＨとする。
図４は、疲労損傷検知センサー３０の検知領域３２の右側半分（円弧部３４Ａ、直線部３４Ｂおよび両側増厚部３５）を示す正面図であって、切欠き形成中央薄肉部３４を円弧部３４Ａ（Ａ部）と直線部３４Ｂ（Ｂ部）とに分け、両側増厚部３５をＣ部とする。Ａ部の長さをＨa、Ｂ部の長さをＨbとする。
図５は、円弧部３４Ａの正面図、図６は、直線部３４Ｂの正面図であって、切欠き形成中央薄肉部３４および両側増厚部３５全体の伸びをδ、円弧部３４Ａの伸びをδa、直線部３４Ｂの伸びをδb、両側増厚部３５のδcとすると、
すなわち、全体の伸びδは、
δ＝δa＋δb＋δc                式（３０）
のように表すことができる。
切欠き形成中央薄肉部３４および両側増厚部３５全体の平均歪みをεとし、円弧部３４Ａ、直線部３４Ｂ、および両側増厚部３５の平均歪みをそれぞれεa、εb、εcとすると、
δ＝ε・Ｈ                        式（３１）
δa＝εa・Ｈa                     式（３２）
δb＝εb・Ｈb                     式（３３）
δc＝εc・（Ｈ−Ｈa−Ｈb）        式（３４）
となる。
【００３０】
まず、円弧部３４Ａについて図５にもとづき考える。円弧部３４Ａの半径をＲとし、その円周角を３π／８とし、図中左右方向の長さ変数をｘとすると、円弧部３４Ａの任意の変数ｘ部分の厚さｔa（ｘ）は、
0003697667.tif 000002
となる。
歪みと板厚との関係は、式（１３）と同様に、歪みの比が、板厚の逆数に比例し、
εa（ｘ）／εc＝ｔ3／ｔa（ｘ）            式（３６）
である。
【００３１】
さらに、図７に示すような各式を得ることができる。
まず、式（３５）および（３６）から、円弧部３４Ａの歪みは、式（３７）のように表される。
したがって、円弧部３４Ａの伸びδaは、式（３８）となり、ｘ＝Ｒ・ｓｉｎθとおくと、ｄｘ＝Ｒ・ｃｏｓθとなり、式（３８）は式（３９）のように計算することができる。
式（３９）において、１−２Ｒ／（ｔ2＋２Ｒｃｏｓ（３π／８））＞０であるので、式（３９）は、式（４０）となり、ここでＤ＝２Ｒ／（ｔ2＋２Ｒｃｏｓ（３π／８））とおくと、式（４０）は、式（４１）となる。
【００３２】
つぎに、直線部３４Ｂについて図６にもとづき考える。図８に各式を示す。
図６から、直線部３４Ｂの板厚ｔb（ｘ）は、式（４２）となる。
歪みと板厚との関係は、式（４３）となる。
式（４２）および（４３）から、直線部３４Ｂの歪みεbは、式（４４）となる。
したがって、直線部３４Ｂの伸びδbは、式（４５）となる。
式（３０）、（３１）、（３２）、（３３）、（３４）から、ε・Ｈは、式（４６）となる。
さらに図９につづいて各式を示すと、εc＝（ｔ1／ｔ2）・εaから、εa／εは、式（４７）と表すことができ、したがって、換算長さＨcは、式（４８）となり、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮの加速度ｄαは、式（４９）のように表すことができる。
かくして、疲労損傷検知センサー３０についても疲労損傷検知センサー２０（図１）と同様に、その見かけ上長くなった換算長さＨc、応力拡大係数Ｋおよびその変動範囲△Ｋ、ならびに亀裂進展速度ｄａ／ｄＮの加速度ｄαを疲労損傷検知センサー３０の形状ないし寸法の諸元のみにより演算することができる
【００３３】
図１０は、本発明の第３の実施の形態による疲労損傷検知センサー４０の斜視図であって、疲労損傷検知センサー４０は、疲労損傷検知センサー３０（図３）の切欠き形成中央薄肉部３４および断面シャルピー形状の厚さ減少部３６を検知領域３２の片面のみに形成してあるものである。
図１１は、疲労損傷検知センサー４０の正面図、図１２は、疲労損傷検知センサー４０の検知領域３２の右側半分（円弧部３４Ａ、直線部３４Ｂおよび両側増厚部３５）を示す正面図、図１３は、円弧部３４Ａの正面図、図１４は、直線部３４Ｂの正面図であって、上述の疲労損傷検知センサー３０の場合と同様に計算すると、疲労損傷検知センサー４０におけるＨcは、図１５の式（５０）のように計算される。
【００３４】
図１６は、断面シャルピー形状の厚さ減少部３６を形成した疲労損傷検知センサー４０における、ｔ1／ｔ3と、応力拡大係数Ｋの変動範囲△Ｋの増大度（＝（Ｈc／Ｈ）1/2）との関係を示すグラフ、図１７は、同、ｔ1／ｔ3と、亀裂進展速度ｄａ／ｄＮ（＝（Ｈc／Ｈ）3/2）との関係を示すグラフであり、ｔ1／ｔ3の減少にともなって、変動範囲△Ｋの増大度および亀裂進展速度ｄａ／ｄＮがともに増加することがわかる。
【００３５】
上記式（５０）を検証するために、Ｈ＝５０ｍｍ、Ｗ＝５０ｍｍ、Ｒ＝０．２５ｍｍ、ｔ1＝０．１９３ｍｍ、ｔ3＝０．４２５ｍｍとした疲労損傷検知センサー４０（図１０）（Ｈc／Ｈ＝２．２１）について有限要素解析を行い、エネルギー法を用いて、応力拡大係数Ｋの変動範囲△Ｋを算出した。
図１８は、ａ／Ｗと△Ｋとの関係を示すグラフであって、縦軸は、ここで計算した△Ｋを△σ・Ｈc1/2で除して無次元化したものである。
図示のように、疲労損傷検知センサー４０の△Ｋ／△σ・Ｈc1/2がほぼ１となっており、式（５０）の有効性が確かめられた。
また、△Ｋ／△σ・Ｈc1/2がほぼ１となる領域も、従来の等厚の疲労損傷検知センサー１（図２４）よりも広くなっている。
【００３６】
つぎに、図１９は、疲労損傷検知センサー４０の疲労亀裂進展試験を行って得た亀裂長さａに対する亀裂進展速度ｄａ／ｄＮの関係を示すグラフであって、疲労損傷検知センサー４０は、従来の疲労損傷検知センサー１（図２４）に比較して亀裂進展速度ｄａ／ｄＮは、２．８５倍程度加速されると予測したが、実際には２０倍程度加速された。このような大きな違いが生じた原因としては、切欠き部４への応力集中が考えられる。
【００３７】
すなわち、本発明による疲労損傷検知センサーにおける厚さ減少部２６（図２）や厚さ減少部３６（図３）などの形状は任意であり、断面矩形状や断面シャルピー形状以外にも、断面三角形状、断面台形状、断面円形状ないし円弧状その他任意の形状を選択して、切欠き部４における亀裂９の進展速度を制御可能である。
【００３８】
たとえば、図２０は、本発明の第４の実施の形態による疲労損傷検知センサー５０の斜視図であって、疲労損傷検知センサー５０においては、断面三角形状の厚さ減少部５１を設けている。
図２１は、この疲労損傷検知センサー５０についてのＨc／Ｈを既述のようにして計算した結果を式（５１）に示す説明図である。
【００３９】
図２２は、本発明の第５の実施の形態による疲労損傷検知センサー６０の斜視図であって、疲労損傷検知センサー６０においては、断面台形状の厚さ減少部６１を設けている。
図２３は、本発明の第６の実施の形態による疲労損傷検知センサー７０の斜視図であって、疲労損傷検知センサー７０においては、断面円形状（半円の円弧状）の厚さ減少部７１を設けている。
これらの疲労損傷検知センサー６０、７０についても、既述のようにＨc／Ｈをεn／εとして計算し亀裂９の進展速度を算出することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、疲労損傷検知センサーのＨc／Ｈをεn／εとして計算して、切欠き部の尖端部からの亀裂の進展速度を加速可能とするとともに、厚さ減少部の形状を選択可能として、任意の加速度を得ることができるようにしたので、疲労損傷検知センサーを大型化することなく、高感度の疲労損傷検知センサーをコンパクトに製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による構造材料の疲労損傷検知センサー２０の斜視図である。
【図２】同、正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による疲労損傷検知センサー３０の正面図である。
【図４】同、検知領域３２の右側半分（円弧部３４Ａ、直線部３４Ｂおよび両側増厚部３５）を示す正面図である。
【図５】同、円弧部３４Ａの正面図である。
【図６】同、直線部３４Ｂの正面図である。
【図７】同、円弧部３４Ａについての各式の説明図である。
【図８】同、直線部３４Ｂについての各式の説明図である。
【図９】同、εa／ε、Ｈc、ｄａ／ｄＮなどについての各式の説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による疲労損傷検知センサー４０の斜視図である。
【図１１】同、正面図である。
【図１２】同、検知領域３２の右側半分（円弧部３４Ａ、直線部３４Ｂおよび両側増厚部３５）を示す正面図である。
【図１３】同、円弧部３４Ａの正面図である。
【図１４】同、直線部３４Ｂの正面図である。
【図１５】同、Ｈcの式（５０）を示す説明図である。
【図１６】同、ｔ1／ｔ3と応力拡大係数Ｋの変動範囲△Ｋの増大度（＝（Ｈc／Ｈ）1/2）との関係を示すグラフである。
【図１７】同、ｔ1／ｔ3と亀裂進展速度ｄａ／ｄＮ（＝（Ｈc／Ｈ）3/2）との関係を示すグラフである。
【図１８】同、ａ／Ｗと△Ｋとの関係を示すグラフである。
【図１９】同、疲労損傷検知センサー４０の疲労亀裂進展試験を行って得た亀裂長さａに対する亀裂進展速度ｄａ／ｄＮの関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の第４の実施の形態による疲労損傷検知センサー５０の斜視図である。
【図２１】同、Ｈc／Ｈの式（５１）を示す説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態による疲労損傷検知センサー６０の斜視図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態による疲労損傷検知センサー７０の斜視図である。
【図２４】従来の疲労損傷検知センサー１の平面図である。
【図２５】同、正面図である。
【符号の説明】
１  疲労損傷検知センサー（従来、図２４）
２  検知センサー本体
３  検知領域
４  切欠き部
５  左右一対の固定領域
６  母材（橋梁その他の構造材料）
７  接着剤層
８  切欠き部４の尖端部
９  亀裂
１０  クラックゲージ（図２４）
１１  撮影手段（図２５）
２０  疲労損傷検知センサー（第１の実施の形態、図１、図２）
２１  検知センサー本体
２２  検知領域
２３  左右一対の固定領域
２４  切欠き形成中央薄肉部（薄肉部）
２５  左右一対の両側増厚部（増厚部）
２６  断面矩形状の厚さ減少部
３０  疲労損傷検知センサー（第２の実施の形態、図３）
３１  検知センサー本体
３２  検知領域
３３  左右一対の固定領域
３４  切欠き形成中央薄肉部
３４Ａ  切欠き形成中央薄肉部３４の円弧部
３４Ｂ  切欠き形成中央薄肉部３４の直線部
３５  両側増厚部
３６  厚さ減少部
４０  疲労損傷検知センサー（第３の実施の形態、図１０）
５０  疲労損傷検知センサー（第４の実施の形態、図２０）
５１  厚さ減少部
６０  疲労損傷検知センサー（第５の実施の形態、図２２）
６１  厚さ減少部
７０  疲労損傷検知センサー（第６の実施の形態、図２３）
７１  厚さ減少部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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