NDT フラッシュ Vol.70, No.1

ＳＴレベル２1/4

一般・専門問題のポイント

う問題もよく出題されているので，参考書「ひずみゲージ試験 II（2017）」でよく学習してほしい。

ST レベル 2 の一次試験は，ひずみゲージ試験の実施に際して必要な基礎知識を問う一般試験とひずみゲージ試

問 3

験の特徴や実施上の注意事項を問う専門試験からなる。

力成分値が,x =15.75 MPa,y =－4.25 MPa,xy =17.32

直交座標系により表示された平面応力状態での応

ここでは，一般問題（問 1～問 3）と専門問題（問 4～問MPa であった。このとき，tan2θ=2τxy /(σx -σy )で与え6）に分けて，正答率の低い重要な問題の類題についてられる主応力方向θ（°）はいくらか。下表を参考にし解説する。て正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

一般問題
問 1

引張試験において，丸棒試験片の平行部の伸び変形の進行に従い減少する断面積で，荷重を除して得られる応力を何というか。次のうちから正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）真応力（ｂ）公称応力（ｃ）せん断応力（ｄ）集中応力2θtan2θ

10°0.176315°0.2679

30°

0.577360°

1.732（ａ）=10° （ｂ）=15° （ｃ）=30° （ｄ）=60°
正答（ｃ）
この問題では平面応力状態にある部材の主応力方向𝜃

正答（ａ）
通常の引張試験では，荷重変換器（ロードセル）で測定する荷重 P を試験片の初期断面積 A0 で除して，公称応の計算式が与えられているので，題意の数値を代入して計算すればよい。すなわち力（＝P/ A0）を求める。実際には引張荷重の増加と共tan2𝜃 =に，試験片の平行部の断面積は徐々に減少していくため，

=×.

.
.

= 1.732

変形中の断面積 A で除して求める応力，すなわち真応力

ここで，与えられた数表をみると，tan 2 ＝1.732 とな（s＝P/ A）が実際の応力の評価となる。したがって，正る角度2𝜃 ＝60°となるので，𝜃 ＝30°と求まる。した答は（ａ）となる。せん断応力は部材の横断面に平行にがって，正答は（ｃ）となる。もし，tan2 の数表が与作用する応力であり，集中応力は切欠き部などが存在す

えられていない場合には，電卓で逆正接関数 tan-1 が計算る部材で局部に発生する非常に大きな応力を意味する。

できるように練習しておく必要がある。

問 2

専門問題

材料定数の一つであるせん断弾性係数は，別に何と呼ぶか。次のうちから正しいものを一つ選び，記号で

問4

答えよ。

央部に，同一のゲージ率 K をもつ単軸ひずみゲージ２枚

下図のようにポアソン比が 0.3 の帯板試験片の中（ａ）弾性限度（ｂ）横弾性係数を直交させて貼付して引張試験を行い，弾性内の荷重を（ｃ）ヤング率（ｄ）比例限度負荷した。この２枚のひずみゲージを対辺２アクティブゲージ法に接続したとき，ブリッジ回路の出力電圧は単正答（ｂ）

軸ひずみゲージ 1 枚からのそれと比較してどうなるか。

これは用語の別称を問う問題である。ねじり試験から次の記述から正しいもの一つ選び，記号で答えよ。

測定される試験片の弾性域のせん断応力―せん断ひずみ（）関係は，フックの法則より次式で与えられる。

＝G 
ここで，比例定数 G をせん断弾性係数または横弾性係数（剛性率）と呼ぶ。したがって，正答は（ｂ）となる。

（ａ）出力電圧は 0 になる。

弾性限度，ヤング率，比例限度はいずれも引張試験から（ｂ）出力電圧が 0.7 倍になる。

決定される重要な材料定数であり，この物理的意味を問（ｃ）出力電圧が 1.3 倍になる。

NDT フラッシュ Vol.70, No.12/4（ｄ）出力電圧が 2 倍になる。

ひずみ測定器のブリッジ電源回路には，ノイズが少なく安定性のよい交流ブリッジ方式（搬送波方式）がよく使用される。動ひずみ測定器の出力処理にはアナログ式と正答（ｂ）
この問題ではブリッジ回路で 2 枚のひずみゲージをデジタル式があり，搬送波は使用しないので，（a）は間対辺 2 アクティブゲージ法（図１左）で接続すると，出違いである。動ひずみ測定器の電源電圧としては，直流力電圧 e は２枚のひずみゲージの出力電圧の和となる

式と交流式の 2 つがあるので，（ｂ）も間違いである。
（ｃ）

ことを理解しておく必要がある。題意では，引張荷重をの R（抵抗）バランスのみ自動調整の可能な装置が組み受けると右側の単軸ひずみゲージから(KE/4)の電圧が込まれた方式は，直流式の動ひずみ測定器及び静ひずみ出力され，左側のそれからはポアソン効果により測定器であるので間違いである。したがって，正解は（ｄ）

0.3(KE/4) の電圧が出力される（ただし，右側のひずとなる。

みゲージに生ずるひずみをとする）。その 2 枚のひず
みゲージから出力電圧の和は，(KE/4) {＝問 6

0.7(KE/4)となり，正解は（ｂ）となる。本来この２枚で，ひずみ測定を行うときに使用するリモートセンシンのひずみゲージの接続は 2 アクティブゲージ法（図１右）

グと呼ばれる接続法は，どのような目的のために使用すが一般的である。そのときは 2 枚のひずみゲージの出力るものか。次の記述のうちから正しいものを一つ選び，電圧の差となり，(KE/4){＝(KE/4)より，記号で答えよ。

出力電圧が倍になることに注意されたい。

（ａ）リード線を長くしたときに，ひずみゲージに並列ひずみゲージ式変換器の設置位置から離れた場所

に抵抗を挿入して校正信号を出すため。

（ｂ）コンピュータに接続し，これからの信号により遠

隔操作をしてひずみ測定をするため。

（ｃ）ひずみ測定器に接続し，これにより異なったゲー

ジ率の補正を自動的に行なわせるため。

（ｄ）リード線を延長したときに，ブリッジ電圧の低下

を検出して常に感度低下がないようにするため。
対辺 2 アクティブゲージ法

2 アクティブゲージ法

正答（ｄ）（R1~R4 は抵抗，E は電源電圧，e は出力電圧）

ひずみゲージによるひずみ測定は，リード線抵抗値の図１ブリッジ回路での２種類のひずみゲージの結線法影響を受ける。リード線抵抗はひずみゲージに直列に接続されるため，リード線に抵抗値に応じた感度低下が生

ひずみ測定器の搬送波（交流励振）方式とはどのじる影響と，ブリッジ回路外に接続されるリード線によような方式か。次の記述のうちから正しいものを一つ選るブリッジ電圧低下の影響がある。ひずみゲージ式変換

び，記号で答えよ。

器では後者の影響を受ける。その対処法の一つとして，（ａ）動ひずみ測定器の出力をパソコンへ接続する場合ブリッジ電圧を測定するリード線を 2 本追加し，実際に問 5の信号の搬送方式である。
（ｂ）動ひずみ測定器の電源電圧として交流電圧だけを用いる方式である。
（ｃ）R（抵抗）バランスが自動的に調整可能な装置が組み込まれた方式である。
（ｄ）ブリッジ回路に搬送波電圧を印加する方式である。

ブリッジ回路に作用する電圧値を検出して，その電圧値を常に一定に保ち，感度低下が生じないようにする。このような接続法を，リモートセンシングと呼ぶ。単にひずみ測定をコンピュータにより遠隔操作により自動的に行なうこと，すなわち（ｂ）はリモートセンシングとは言わない。（a）は静ひずみ測定器に組み込まれたブリッジ平衡回路を意味し，（ｃ）はデジタル式静ひずみ測定器

正答（ｄ）
ひずみ測定器のブリッジ回路の電源を励振する方式には，直流式と交流式（搬送波方式）の 2 方式がある。動に組み込まれたゲージ率設定回路を意味する。したがって，正答は（ｄ）となる。

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ＴＴレベル２

一般・専門試験のポイント

熱伝導によって熱が流れる非定常状態では，時間の項が必要となり，基本式は式(1)で表される。

近年に出題された TT レベル 2 の一般試験と専門試験(1)の問題のうち，正答率の低かった問題と類似した例題について解説する。なお，過去の NDT フラッシュ記事でも試験問題のポイントを紹介しているのでそれらも参考

ここで，は温度伝導率あるいは熱拡散率と呼ばれ，物にしていただきたい。

体の温度変化の速さに関連した物性値であり，熱伝導率，密度及び定圧比熱 CP により式(2)で与えられる。
一般試験の類題
問１

𝛼次は，JIS Z 2305:2013 において，TT レベル 1 技術者には実施できず，資格証明書に明記された力量の範𝜌𝐶(2)

囲で雇用主が TT レベル 2 技術者に実施の許可を与えるこしたがって，（ａ）及び（ｂ）は誤りである。気体の温度とができる事項である。正しいものを一つ選び，記号で伝導率は，金属（固体）とほぼ同程度の値であり，液体答えよ。

より 100 倍程度大きい。したがって，正答は（ｃ）であ（ａ）装置の調整る。

（ｂ）試験方法の適用制限の明確化（ｃ）手順書の作成

問３（ｄ）結果の報告か。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

可視光と赤外線のおおよその境界の波長はいくら（ａ）約 0.001 m
正答（ｂ）（ｂ）約 0.7 m（ａ）及び（ｄ）は TT レベル 1 技術者においても実（ｃ）約 3 m

施可能であり，（ｃ）は TT レベル 3 技術者だけが実施で（ｄ）約 8 mきる。試験方法の適用制限の明確化は，雇用主から許可されれば TT レベル 2 の技術者が実施してもよく，正答は（ｂ）である。その他，許可された上で TT レベル 2正答（ｂ）

各電磁波と波長の関係を図に示す。赤外線は可視光と技術者が実施できる主な事項を以下にまとめる。

マイクロ波の間に位置している。可視光と赤外線の波長・適用されるコード，規格及び TT 仕様書に基づく TTの境界は利用分野により異なるが，おおよそ 0.72～0.78

結果の解釈と評価

m とされており，正答は（ｂ）である。

・TT レベル 2 以下の技術者のすべての作業の実施とその監督
・TT レベル 2 以下の技術者の指導
・TT 指示書の作成
問２

次の文は，温度伝導率について述べたものである。

正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）温度伝導率は，比熱が大きいほど大きくなる。
（ｂ）温度伝導率は，熱伝導率とも呼ばれる。
（ｃ）気体と金属（固体）の温度伝導率は，ほぼ同程度である。

図

各電磁波と波長の関係（ｄ）気体の温度伝導率は，液体より小さく，1/100 程度である。

問４

ステファン・ボルツマンの法則について述べたものとして，正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
正答（ｃ）（ａ）ステファン・ボルツマンの法則は，ウィーンの変NDT フラッシュ Vol.70,No.1 4/4位則を全波長域で積分することで導かれる。となり，（ｂ）が正答である。引張の場合は温度低下が，（ｂ）黒体の場合，全射出能は温度の 4 乗に比例する。

圧縮の場合は温度上昇が生じることに注意が必要である。

（ｃ）ステファン・ボルツマン定数の単位は W/(m2·K2)

なお，材料の熱弾性係数 k は，線膨張係数 a，密度及びである。

定圧比熱 CP を用いて，式(6)から求めることもできる。

（ｄ）ステファン・ボルツマンの法則は，黒体の単色射(6)出能の最大値を与える波長と温度の関係を表す。
正答

（ｂ）

問６

ステファン・ボルツマンの法則は，単色射出能 Ebを

次の文は，赤外線サーモグラフィ試験による電気・電力設備の設備診断について述べたものである。正表すプランクの式を式(3)の通り全波長域で積分するこ

しいものを一つ選び，記号で答えよ。とで導かれ，（ａ）は誤りである。

（ａ）配電盤の端子に緩みがあると電流が増大することで異常発熱する。
(3)（ｂ）屋外の電力設備を夜間に設備診断する場合は，反射の影響は考慮しなくてもよい。

黒体の全射出能 Eb は式(3)の通り，温度の 4 乗に比例（ｃ）動力源として用いている誘導電動機は，過負荷のし，正答は（ｂ）である。ステファン・ボルツマン定数状態では電流が多く流れるため過熱する。

 の単位はW/(m2·K4)である。また，黒体の単色射出能（ｄ）ニッケルめっき面は放射率が低いため，周囲物体や試験技術者自身による反射の影響は小さい。の最大値を与える波長と温度の関係を表すのは，式(4)に示すウィーンの変位則である。したがって，（ｃ）及び正答（ｄ）は誤りである。

（ｃ）

電流が流れる物体に生じるジュール熱 WJ は式(7)で与(4)えられる。R は電気抵抗，I は電流である。
(7)

専門試験の類題
問５-12

室温 300K の下で熱弾性係数 k が 3.0×10 [1/Pa]の鋼材（SS400）に対して，断熱条件下で引張荷重を瞬間

電気設備の接続端子に緩みがあると，電流値は変わら的に負荷したところ，材料には主応力和の変化  =100ないが電気抵抗が増加することでジュール熱が上昇する

MPa が作用した。このときの熱弾性効果による材料の温ため，（ａ）は誤りである。誘導電動機を動力源として用度変化T として正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

いている場合は，過負荷の状態では電流が大きくなりジ（ａ）－0.009 K

ュール熱も増大する。よって正答は（ｃ）である。

（ｂ）－0.09 K

なお，夜間の屋外の計測で日射がなく暗闇の中であっ（ｃ）0.009 Kても，自身や周囲物体からの反射には注意しなければな（ｄ）0.09 K

らないため，（ｂ）は誤りである。また，電気設備等に使用されるニッケルめっきは放射率が低く反射率が高いた
め，周囲からの反射には十分に注意が必要であるので，正答（ｂ）
熱弾性効果による温度変化は，式(5)で与えられる。
(5)
ここで，T は材料の絶対温度である。問題文の通り，数値を代入すると（ｄ）は誤りである。