弾性率(ヤング率・ポアソン比)の測定

概要

超音波法により弾性率(ヤング率やポアソン比)を測定します。引張り試験や振動試験により弾性率を測定するためには試験片の製作が必要ですが、超音波法では材料を破壊すること無く、短時間・高精度で測定ができます。

測定原理

超音波音速測定装置(図1)を用い、縦波の伝搬時間及び横波の伝搬時間を測定し、板厚(t)から縦波音速(VL)及び横波音速(VS)を求め、更にアルキメデス法等で実測した密度(ρ)の値を入れて、ヤング(E)及びポアソン比(σ)を算出します。

表裏面が平行な面があれば製品のままで測定できます。

測定例

球状黒鉛鋳鉄のヤング率は黒鉛の球状化率によって大きく変化するといわれています。そこで逆に超音波の音速測定によりヤング率を求め、黒鉛球状化率を推定することが可能となります。図2はその測定結果の一例です。他にも音速値から材質の変化を推定することが可能です。

  • 図1 精密音速測定装置

    図1 精密音速測定装置

  • 図2 鋳鉄の黒鉛球状化率の測定例

    図2 鋳鉄の黒鉛球状化率の測定例

応用例

  • セラミックスの弾性率(強度の推定)
  • 鋳物の弾性率測定(炭素の形態推定)
  • 各種金属の音速測定(材質の推定)
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