JP2000180322A - 引張と圧縮の二軸負荷試験用試験片及び試験装置並びに試験方法 - Google Patents
引張と圧縮の二軸負荷試験用試験片及び試験装置並びに試験方法Info
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- JP2000180322A JP2000180322A JP10361648A JP36164898A JP2000180322A JP 2000180322 A JP2000180322 A JP 2000180322A JP 10361648 A JP10361648 A JP 10361648A JP 36164898 A JP36164898 A JP 36164898A JP 2000180322 A JP2000180322 A JP 2000180322A
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- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/025—Geometry of the test
- G01N2203/0254—Biaxial, the forces being applied along two normal axes of the specimen
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、二軸荷重負荷条件下であっても座
屈を起こさず、試験片が破壊しても負荷グリップが変
形、損傷塔の不具合を生じない試験装置や試験方法及び
これらに用いる十字型試験片を提供する。 【解決手段】 試験片は圧縮荷重を負荷するアーム長さ
Ｌ1 が下式を満足する十字型状試験片に、引張と圧縮の
二軸負荷を作用させる試験ジグであって、試験片の座屈
破壊に向って二軸負荷試験装置の負荷グリップが過大変
形することを防止するために、圧縮方向の負荷グリップ
で試験片をつかまずにロールベアリングとスライダーに
よる接触によって負荷する構造とした試験ジグ及びこの
試験ジグを用いた試験方法。ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1 ＜Ｌ2 こ
こで、ｂ：試験片の幅、Ｒ：アーム間を繋ぐ湾曲部半
径、Ｌ2 ：引張り荷重を負荷するアームの長さ。
屈を起こさず、試験片が破壊しても負荷グリップが変
形、損傷塔の不具合を生じない試験装置や試験方法及び
これらに用いる十字型試験片を提供する。 【解決手段】 試験片は圧縮荷重を負荷するアーム長さ
Ｌ1 が下式を満足する十字型状試験片に、引張と圧縮の
二軸負荷を作用させる試験ジグであって、試験片の座屈
破壊に向って二軸負荷試験装置の負荷グリップが過大変
形することを防止するために、圧縮方向の負荷グリップ
で試験片をつかまずにロールベアリングとスライダーに
よる接触によって負荷する構造とした試験ジグ及びこの
試験ジグを用いた試験方法。ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1 ＜Ｌ2 こ
こで、ｂ：試験片の幅、Ｒ：アーム間を繋ぐ湾曲部半
径、Ｌ2 ：引張り荷重を負荷するアームの長さ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二軸応力下における
材料の力学特性を評価する引張と圧縮の二軸負荷試験を
行うための試験片及び試験装置並びに試験方法に関する
ものである。
材料の力学特性を評価する引張と圧縮の二軸負荷試験を
行うための試験片及び試験装置並びに試験方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】機械構造物の設計では、使用する材料の
材料定数や強度特性を把握することが必要不可欠であ
る。これらのデータは、普通単軌での引張試験や圧縮試
験の結果が使用されている。しかし、実際の構造物に作
用する応力状態は多軸応力になる場合がほとんどであ
り、従って部材が多軸応力を受けた時の変形特性や強度
特性を調べることは実用上重要な課題である。
材料定数や強度特性を把握することが必要不可欠であ
る。これらのデータは、普通単軌での引張試験や圧縮試
験の結果が使用されている。しかし、実際の構造物に作
用する応力状態は多軸応力になる場合がほとんどであ
り、従って部材が多軸応力を受けた時の変形特性や強度
特性を調べることは実用上重要な課題である。
【０００３】そこで、これまでいくつかの二軸負荷試験
が実施されてきた。その一つは円筒型試験片に引張負
荷、ねじり負荷を与える試験である。この試験の特長は
比較的簡単に試験を行うことができるが、試験片に付与
できる二軸応力比の範囲が限定される欠点があった。
が実施されてきた。その一つは円筒型試験片に引張負
荷、ねじり負荷を与える試験である。この試験の特長は
比較的簡単に試験を行うことができるが、試験片に付与
できる二軸応力比の範囲が限定される欠点があった。
【０００４】これに対して、十字型試験片で引張負荷と
圧縮負荷を同時に与える二軸負荷試験では、すべての二
軸応力比の範囲について二軸負荷試験を行うことができ
る。従って、二軸応力下における材料の力学特性を調べ
るためには円筒型試験片よりも十字型試験片を用いた方
が良い。
圧縮負荷を同時に与える二軸負荷試験では、すべての二
軸応力比の範囲について二軸負荷試験を行うことができ
る。従って、二軸応力下における材料の力学特性を調べ
るためには円筒型試験片よりも十字型試験片を用いた方
が良い。
【０００５】しかしながら、十字型試験片を用いた二軸
負荷試験では、次の二つの大きな課題があった。まず、
第一に十字型試験片の設計では、十字型試験片中央部に
おいて均一な応力分布を実現させることが必要である。
図６に一般的な十字型試験片を示す。図において、１は
試験片、２はアーム、３は中央ゲージを示す。この試験
片を試験装置の負荷グリップにチャッキングし負荷する
と、その部分に生じる応力は不均一な分布になることが
知られている。しかし、不均一な応力分布は試験片幅の
数倍離れたところでは均一な分布となる。これは、サン
ブナンの原理と呼ばれる。従って、チャッキングによる
不均一な応力分布の影響を試験片中央部に与えないため
には、アームを長くすることが必要である。
負荷試験では、次の二つの大きな課題があった。まず、
第一に十字型試験片の設計では、十字型試験片中央部に
おいて均一な応力分布を実現させることが必要である。
図６に一般的な十字型試験片を示す。図において、１は
試験片、２はアーム、３は中央ゲージを示す。この試験
片を試験装置の負荷グリップにチャッキングし負荷する
と、その部分に生じる応力は不均一な分布になることが
知られている。しかし、不均一な応力分布は試験片幅の
数倍離れたところでは均一な分布となる。これは、サン
ブナンの原理と呼ばれる。従って、チャッキングによる
不均一な応力分布の影響を試験片中央部に与えないため
には、アームを長くすることが必要である。
【０００６】しかし、このようにアームが長い十字型試
験片に圧縮負荷を与えると、試験片は低荷重で座屈す
る。特に、セラミックスなどの脆性材料では、この現象
が顕著となる。従って、十字型試験片に大きな圧縮負荷
を与えた試験を実施するためには、特別な試験方法が必
要であった。
験片に圧縮負荷を与えると、試験片は低荷重で座屈す
る。特に、セラミックスなどの脆性材料では、この現象
が顕著となる。従って、十字型試験片に大きな圧縮負荷
を与えた試験を実施するためには、特別な試験方法が必
要であった。
【０００７】第二には引張と圧縮の荷重比およびその荷
重値によっては、十字型試験片が破壊した時に試験装置
の負荷グリップには過大な衝撃力が発生し、グリップ軸
心のずれや最悪の場合にはグリップが塑性変形してしま
うことがあった。図７に、その具体例を示す。図におい
て、４は試験装置のアームグリップ、５は衝撃荷重、６
は破壊部を示している。図７のように試験片１が破壊６
すると、試験装置の負荷グリップ４には試験片破壊時の
衝撃荷重５によって図示のような曲げ変形が起こる。試
験荷重が小さく試験片破壊時の破壊エネルギーが小さい
場合には、負荷グリップの変形は弾性変形内となり負荷
グリップはもとの状態に戻るが、試験荷重が大きくなる
と負荷グリップは軸心がずれ、さらに試験荷重が大きい
と前述の不具合を起こす。従って、十字型試験片の二軸
負荷試験を高負荷で行うことは二軸負荷試験装置の損傷
を招き問題であった。
重値によっては、十字型試験片が破壊した時に試験装置
の負荷グリップには過大な衝撃力が発生し、グリップ軸
心のずれや最悪の場合にはグリップが塑性変形してしま
うことがあった。図７に、その具体例を示す。図におい
て、４は試験装置のアームグリップ、５は衝撃荷重、６
は破壊部を示している。図７のように試験片１が破壊６
すると、試験装置の負荷グリップ４には試験片破壊時の
衝撃荷重５によって図示のような曲げ変形が起こる。試
験荷重が小さく試験片破壊時の破壊エネルギーが小さい
場合には、負荷グリップの変形は弾性変形内となり負荷
グリップはもとの状態に戻るが、試験荷重が大きくなる
と負荷グリップは軸心がずれ、さらに試験荷重が大きい
と前述の不具合を起こす。従って、十字型試験片の二軸
負荷試験を高負荷で行うことは二軸負荷試験装置の損傷
を招き問題であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような技術の現状
において、本発明は上記二軸負荷試験における問題点を
解消しようとするものであって、二軸荷重負荷条件下で
あっても座屈を起こさず、試験片が破壊しても負荷グリ
ップが変形、損傷塔の不具合を生じない試験装置や試験
方法及びこれらに用いる試験片を提供するものである。
において、本発明は上記二軸負荷試験における問題点を
解消しようとするものであって、二軸荷重負荷条件下で
あっても座屈を起こさず、試験片が破壊しても負荷グリ
ップが変形、損傷塔の不具合を生じない試験装置や試験
方法及びこれらに用いる試験片を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】試験片が座屈破壊を起こ
す原因は、試験片の初期不整や残留応力などである。し
かし、試験片の加工精度を上げたり熱処理を行ってもこ
のような影響因子を完全に取り除くことはできない。両
端が固定された梁の座屈理論によると、幅ｂと厚さｔの
矩形断面の梁に圧縮負荷を与えた場合の座屈荷重Ｐb は
次式となる。 Ｐb ＝（πＥｂｔ3 ）／（３Ｌ2 ） ・・・・（２） ここで、Ｅはヤング率、Ｌは梁の長さを示す。
す原因は、試験片の初期不整や残留応力などである。し
かし、試験片の加工精度を上げたり熱処理を行ってもこ
のような影響因子を完全に取り除くことはできない。両
端が固定された梁の座屈理論によると、幅ｂと厚さｔの
矩形断面の梁に圧縮負荷を与えた場合の座屈荷重Ｐb は
次式となる。 Ｐb ＝（πＥｂｔ3 ）／（３Ｌ2 ） ・・・・（２） ここで、Ｅはヤング率、Ｌは梁の長さを示す。
【００１０】式（２）によると、形状的には梁は長く断
面が小さいと低荷重で座屈が起こることになる。そこ
で、十字型試験片のアームの長さを何らかの方法で短く
することができれば座屈を起こさないで大きな圧縮荷重
を試験片に与えることが可能となる。しかし、チャッキ
ングによる不均一な応力分布を緩和するためには、アー
ムは幅に対して数倍以上の長さが必要となる。さらに、
試験荷重が大きな場合の試験片破壊によって生じる衝撃
力で負荷グリップが不具合を起こさないことも必要であ
る。そこで、本発明者らは引張と圧縮の二軸負荷条件下
でも座屈を起こさず、試験片が破壊しても負荷グリップ
が不具合を起こさない二軸負荷試験法を鋭意検討した結
果、本発明の十字型試験片形状と試験ジグ及び試験方法
とを発明するに至った。
面が小さいと低荷重で座屈が起こることになる。そこ
で、十字型試験片のアームの長さを何らかの方法で短く
することができれば座屈を起こさないで大きな圧縮荷重
を試験片に与えることが可能となる。しかし、チャッキ
ングによる不均一な応力分布を緩和するためには、アー
ムは幅に対して数倍以上の長さが必要となる。さらに、
試験荷重が大きな場合の試験片破壊によって生じる衝撃
力で負荷グリップが不具合を起こさないことも必要であ
る。そこで、本発明者らは引張と圧縮の二軸負荷条件下
でも座屈を起こさず、試験片が破壊しても負荷グリップ
が不具合を起こさない二軸負荷試験法を鋭意検討した結
果、本発明の十字型試験片形状と試験ジグ及び試験方法
とを発明するに至った。
【００１１】すなわち本発明は、以下の構成を要旨とす
る。 （１）引張と圧縮の二軸負荷を作用させる十字型形状を
した試験片であって、圧縮荷重を負荷するアームの長さ
Ｌ1 が下記（１）式を満足することを特徴とする引張と
圧縮の二軸負荷試験用試験片。 ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1 ＜Ｌ2 ・・・・（１） ここで、ｂ：試験片の幅 Ｒ：圧縮荷重を負荷するアームと引張り荷重を負荷する
アームとを繋ぐ湾曲部の半径 Ｌ2 ：引張り荷重を負荷するアームの長さ 上記試験片として、即時破壊を起こしやすいセラミック
スなどの脆性材料でも対象にすることができる。
る。 （１）引張と圧縮の二軸負荷を作用させる十字型形状を
した試験片であって、圧縮荷重を負荷するアームの長さ
Ｌ1 が下記（１）式を満足することを特徴とする引張と
圧縮の二軸負荷試験用試験片。 ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1 ＜Ｌ2 ・・・・（１） ここで、ｂ：試験片の幅 Ｒ：圧縮荷重を負荷するアームと引張り荷重を負荷する
アームとを繋ぐ湾曲部の半径 Ｌ2 ：引張り荷重を負荷するアームの長さ 上記試験片として、即時破壊を起こしやすいセラミック
スなどの脆性材料でも対象にすることができる。
【００１２】（２）引張と圧縮の二軸負荷試験用ジグで
あって、４辺からなるフレーム７の対向する２辺の中央
部にスライド溝７ａを設け、スライド溝上部に、内部を
Ｕ字状凹部に形成した支承片１２を固定して、このＵ字
状凹部と前記スライド溝とでスライド空間を形成し、こ
のスライド空間には、一側面を凸状の湾曲面１０ａとす
ると共に対向する他側面をフラットな面とするスライダ
ー１０を一側面が外側に位置するように摺動自在に挿入
し、グリップ８の先端に、ロールベアリング１１をその
一部が突出するように内蔵した縮負荷伝達部１０をロー
ルベアリングの突出部分１１ａが前記スライダーの湾曲
面１０ａと接触するように固定せしめ、前記フレーム７
の対向する他の２辺の中央部には試験片のアームを載置
する凹溝を設けなる構成とすることを特徴とする。
あって、４辺からなるフレーム７の対向する２辺の中央
部にスライド溝７ａを設け、スライド溝上部に、内部を
Ｕ字状凹部に形成した支承片１２を固定して、このＵ字
状凹部と前記スライド溝とでスライド空間を形成し、こ
のスライド空間には、一側面を凸状の湾曲面１０ａとす
ると共に対向する他側面をフラットな面とするスライダ
ー１０を一側面が外側に位置するように摺動自在に挿入
し、グリップ８の先端に、ロールベアリング１１をその
一部が突出するように内蔵した縮負荷伝達部１０をロー
ルベアリングの突出部分１１ａが前記スライダーの湾曲
面１０ａと接触するように固定せしめ、前記フレーム７
の対向する他の２辺の中央部には試験片のアームを載置
する凹溝を設けなる構成とすることを特徴とする。
【００１３】（３）引張と圧縮の二軸負荷試験方法とし
て、圧縮荷重負荷アームと引張り荷重負荷アームを有す
る前記（１）項に記載の十字型試験片を前記（２）項に
記載の試験ジグを用い、十字型試験片の圧縮荷重負荷ア
ームの端面を、試験ジグのスライダーの他側面に当接す
ると共に、両端にグリップを固定した十字型試験片の引
張り荷重負荷アームを試験ジグのフレームの凹溝に載置
し、各グリップを介して、各圧縮荷重負荷アームにはロ
ールベアリングと線接触するスライダーにより圧縮荷重
を、各引張り荷重負荷アームには引張り荷重を同時に負
荷することを特徴とする。
て、圧縮荷重負荷アームと引張り荷重負荷アームを有す
る前記（１）項に記載の十字型試験片を前記（２）項に
記載の試験ジグを用い、十字型試験片の圧縮荷重負荷ア
ームの端面を、試験ジグのスライダーの他側面に当接す
ると共に、両端にグリップを固定した十字型試験片の引
張り荷重負荷アームを試験ジグのフレームの凹溝に載置
し、各グリップを介して、各圧縮荷重負荷アームにはロ
ールベアリングと線接触するスライダーにより圧縮荷重
を、各引張り荷重負荷アームには引張り荷重を同時に負
荷することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、図面の示す実施例を参照
しながら本発明を詳細に説明する。図１は、引張りと圧
縮の二軸負荷試験を行うための試験ジグの平面図であ
り、十字型試験辺を装着した状態を示している。図２
は、該ジグの圧縮負荷側の構造部分を示す斜視図、図３
は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、引張り負荷側フレ
ーム部分の説明図である。また、図５（ａ），（ｂ）は
本発明の十字型試験片の平面及び側面を示す説明図であ
る。
しながら本発明を詳細に説明する。図１は、引張りと圧
縮の二軸負荷試験を行うための試験ジグの平面図であ
り、十字型試験辺を装着した状態を示している。図２
は、該ジグの圧縮負荷側の構造部分を示す斜視図、図３
は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、引張り負荷側フレ
ーム部分の説明図である。また、図５（ａ），（ｂ）は
本発明の十字型試験片の平面及び側面を示す説明図であ
る。
【００１５】本発明の試験ジグＡは、４辺形状のフレー
ム７を基台とし、各対向する二辺の中央部に圧縮荷重負
荷手段Ｐ1 ，Ｐ2 、及び引張り荷重負荷手段Ｔ1 ，Ｔ2
を設けている。圧縮荷重負荷手段Ｐ1 ，Ｐ2 は、負荷装
置（図示せず）とチャッキングされるグリップ８ａの先
端に固定される圧縮負荷伝達部９と、該伝達部９と接触
するスライダー１０からなっている。
ム７を基台とし、各対向する二辺の中央部に圧縮荷重負
荷手段Ｐ1 ，Ｐ2 、及び引張り荷重負荷手段Ｔ1 ，Ｔ2
を設けている。圧縮荷重負荷手段Ｐ1 ，Ｐ2 は、負荷装
置（図示せず）とチャッキングされるグリップ８ａの先
端に固定される圧縮負荷伝達部９と、該伝達部９と接触
するスライダー１０からなっている。
【００１６】圧縮負荷伝達部９はロールベアリング１１
を内蔵し、ロールベアリング１１はその一部が該圧縮負
荷伝達部の端面より突出１１ａするように配置されてい
る。スライダー１０は、図２及び図３に示すように、フ
レーム７の中央部に穿設したＵ字状のスライド溝７ａ上
部に、内部を逆Ｕ字状の凹部１２ａに形成した支承片１
２を固定し、この逆Ｕ字状の凹部１２ａとＵ字状のスラ
イド溝７ａとで形成される空間１３に挿入され、該空間
１３の周壁に案内されて自在にスライドするように構成
される。
を内蔵し、ロールベアリング１１はその一部が該圧縮負
荷伝達部の端面より突出１１ａするように配置されてい
る。スライダー１０は、図２及び図３に示すように、フ
レーム７の中央部に穿設したＵ字状のスライド溝７ａ上
部に、内部を逆Ｕ字状の凹部１２ａに形成した支承片１
２を固定し、この逆Ｕ字状の凹部１２ａとＵ字状のスラ
イド溝７ａとで形成される空間１３に挿入され、該空間
１３の周壁に案内されて自在にスライドするように構成
される。
【００１７】また、スライダー１０はその一端側、すな
わちロールベアリング１１側に湾曲凸面１０ａを形成
し、ロールベアリング１１の突出面１１ａがスライダー
１０の一端に線状に接触する。スライダー１０の他端側
１０ｂは平面とし、十字状試験片１４の圧縮荷重負荷ア
ーム１４ａの端面と接触する。
わちロールベアリング１１側に湾曲凸面１０ａを形成
し、ロールベアリング１１の突出面１１ａがスライダー
１０の一端に線状に接触する。スライダー１０の他端側
１０ｂは平面とし、十字状試験片１４の圧縮荷重負荷ア
ーム１４ａの端面と接触する。
【００１８】引張り荷重負荷手段Ｔ1 ，Ｔ2 は、フレー
ム７の中央部に、十字型試験片１４の引張り荷重負荷ア
ーム１４ｂを摺動自在に載置する凹溝１４ｂを形成して
なる。
ム７の中央部に、十字型試験片１４の引張り荷重負荷ア
ーム１４ｂを摺動自在に載置する凹溝１４ｂを形成して
なる。
【００１９】十字型試験片１４への負荷は、試験装置の
圧縮荷重負荷グリップ８にチャッキングした圧縮負荷伝
達部９によって行われる。負荷方法は、チャッキングし
た伝達部９のロールベアリン１１が線接触によってスラ
イダー１０を負荷し、負荷されたスライダー１０によっ
てこれと面接触する十字型試験片の圧縮荷重負荷アーム
１４ａを負荷する仕組みになっている。従って、この試
験ジグを用いれば圧縮負荷方向の試験片アームの長さを
極端に短くすることができ、そのため試験片には大きな
圧縮荷重を与えることができる。また、試験片が破壊し
てもロールベアリング１１の回転によって、圧縮負荷方
向の負荷グリップ８ａには曲げ荷重が作用しない。
圧縮荷重負荷グリップ８にチャッキングした圧縮負荷伝
達部９によって行われる。負荷方法は、チャッキングし
た伝達部９のロールベアリン１１が線接触によってスラ
イダー１０を負荷し、負荷されたスライダー１０によっ
てこれと面接触する十字型試験片の圧縮荷重負荷アーム
１４ａを負荷する仕組みになっている。従って、この試
験ジグを用いれば圧縮負荷方向の試験片アームの長さを
極端に短くすることができ、そのため試験片には大きな
圧縮荷重を与えることができる。また、試験片が破壊し
てもロールベアリング１１の回転によって、圧縮負荷方
向の負荷グリップ８ａには曲げ荷重が作用しない。
【００２０】十字型試験片は図６の形状が提案されてき
たが、図１に示す本発明の試験ジグを使用した引張と圧
縮の二軸負荷試験を行うためには、図５の形状の十字型
試験片を使用することが必要となる。
たが、図１に示す本発明の試験ジグを使用した引張と圧
縮の二軸負荷試験を行うためには、図５の形状の十字型
試験片を使用することが必要となる。
【００２１】すなわち十字型試験片は、図５に示すよう
に中央部の板厚ｔが、アーム部の板厚と同じにするか、
もしくはそれ以下に減厚して中央部で広範囲に均一な応
力分布とすることができるものであり、さらに、コーナ
部の半径Ｒも中央部の応力分布に影響することを考慮
し、圧縮方向のアーム１４ａの長さＬ1 は次式（１）を
満足するものとする。これにより圧縮応力によって試験
辺の座屈や破壊を抑制できる。 ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1＜Ｌ2 ・・・・・（１）
に中央部の板厚ｔが、アーム部の板厚と同じにするか、
もしくはそれ以下に減厚して中央部で広範囲に均一な応
力分布とすることができるものであり、さらに、コーナ
部の半径Ｒも中央部の応力分布に影響することを考慮
し、圧縮方向のアーム１４ａの長さＬ1 は次式（１）を
満足するものとする。これにより圧縮応力によって試験
辺の座屈や破壊を抑制できる。 ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1＜Ｌ2 ・・・・・（１）
【００２２】
【実施例】ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）とセラミッ
クスで製作した十字型試験片（中央部の板厚が薄くなっ
ている中央部減摩型）を用いて、本発明の試験ジグを使
用した場合と未使用の場合の引張と圧縮の二軸負荷試験
を行った。表１に試験結果を示す。表１中の試験装置の
損傷「あり」とは、試験片の破壊によって負荷グリップ
の軸心がずれた場合で、「なし」は負荷グリップに不具
合が起こらなかった場合である。負荷は、表１の引張荷
重まで引張負荷した後に徐々に圧縮負荷を行った。
クスで製作した十字型試験片（中央部の板厚が薄くなっ
ている中央部減摩型）を用いて、本発明の試験ジグを使
用した場合と未使用の場合の引張と圧縮の二軸負荷試験
を行った。表１に試験結果を示す。表１中の試験装置の
損傷「あり」とは、試験片の破壊によって負荷グリップ
の軸心がずれた場合で、「なし」は負荷グリップに不具
合が起こらなかった場合である。負荷は、表１の引張荷
重まで引張負荷した後に徐々に圧縮負荷を行った。
【００２３】
【表１】
【００２４】この結果によると、ＳＵＳ３１０Ｓ材の十
字型試験片では本発明の試験ジグを使用しないと表１の
圧縮荷重で座屈したが、使用した場合は座屈しなかっ
た。また、セラミックス材の十字型試験片では試験ジグ
を使用しないと表１の圧縮荷重で座屈後破壊したが、使
用した場合は破壊しなかった。これらの結果から、本発
明の二軸負荷試験法は有効であることが確認された。
字型試験片では本発明の試験ジグを使用しないと表１の
圧縮荷重で座屈したが、使用した場合は座屈しなかっ
た。また、セラミックス材の十字型試験片では試験ジグ
を使用しないと表１の圧縮荷重で座屈後破壊したが、使
用した場合は破壊しなかった。これらの結果から、本発
明の二軸負荷試験法は有効であることが確認された。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明は以下の効果
を奏する。 本発明の試験ジグを使用して引張と圧縮の二軸負荷試
験を行えば、十字型試験片が座屈破壊することを防ぎ、
材料の二軸応力状態における力学特性やき裂進展特性を
評価することが可能である。 本発明の試験ジグを使用すれば、十字型試験片が破壊
しても試験装置の負荷グリップは軸心のずれを起こした
り塑性変形したりすることない。従って、本発明の試験
ジグは試験装置の安全上大変有効である。 上記、のことから、特に即時破壊を起こすセラミ
ックスなどの脆性材料の引張と圧縮の二軸負荷試験で
は、本発明の試験ジグは大変有効である。
を奏する。 本発明の試験ジグを使用して引張と圧縮の二軸負荷試
験を行えば、十字型試験片が座屈破壊することを防ぎ、
材料の二軸応力状態における力学特性やき裂進展特性を
評価することが可能である。 本発明の試験ジグを使用すれば、十字型試験片が破壊
しても試験装置の負荷グリップは軸心のずれを起こした
り塑性変形したりすることない。従って、本発明の試験
ジグは試験装置の安全上大変有効である。 上記、のことから、特に即時破壊を起こすセラミ
ックスなどの脆性材料の引張と圧縮の二軸負荷試験で
は、本発明の試験ジグは大変有効である。
【図１】十字型試験辺を装着した引張りと圧縮の二軸負
荷試験を行うための試験ジグの平面図。
荷試験を行うための試験ジグの平面図。
【図２】該ジグの圧縮負荷側の構造部分を示す斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】引張り負荷側フレーム部分の説明図。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の十字型試験片の平面
図及びＢ−Ｂ線断面図。
図及びＢ−Ｂ線断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は従来使用されてきた十字型試
験片の平面図及びＣ−Ｃ線断面図。
験片の平面図及びＣ−Ｃ線断面図。
【図７】十字型試験片の破壊過程とその時に試験装置負
荷グリップに作用する力と変形状態を示す説明図。
荷グリップに作用する力と変形状態を示す説明図。
１ 試験片 ２ アーム ２ａ 圧縮負荷アーム ２ｂ 引張負荷アーム ３ 中央ゲージ ４ アームグリップ ５ 衝撃荷重 ６ 破壊部 ７ フレーム ７ａ スライド溝 ７ｂ 凹溝 ８ａ，８ｂ グリップ ９ 圧縮負荷伝達部 １０ スライダー １１ ロールベアリング １１ａ 突出部 １２ 支承部 １３ 空間 １４ 十字型試験片 １４ａ 圧縮荷重負荷アーム １４ｂ 引張り荷重負荷アーム Ａ 試験ジグ Ｐ1 ，Ｐ2 圧縮荷重負荷手段 Ｔ1 ，Ｔ2 引張り荷重負荷手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住友 秀彦 山口県宇部市大字沖宇部573番地の３ 株 式会社超高温材料研究所内 Ｆターム(参考） 2G061 AA02 CA02 CA05 CB00 DA16
Claims (4)
- 【請求項１】 引張と圧縮の二軸負荷を作用させる十字
型形状をした試験片であって、圧縮荷重を負荷するアー
ムの長さＬ1 が下記（１）式を満足することを特徴とす
る引張と圧縮の二軸負荷試験用試験片。 ｂ＋２Ｒ≦Ｌ1 ＜Ｌ2 ・・・・（１） ここで、ｂ：試験片の幅 Ｒ：圧縮荷重を負荷するアームと引張り荷重を負荷する
アームとを繋ぐ湾曲部の半径 Ｌ2 ：引張り荷重を負荷するアームの長さ - 【請求項２】 試験片が即時破壊を起こしやすい脆性材
料であることを特徴とする請求項１に記載の引張と圧縮
の二軸負荷試験用試験片。 - 【請求項３】 ４辺からなるフレーム７の対向する２辺
の中央部にスライド溝７ａを設け、スライド溝上部に、
内部をＵ字状凹部に形成した支承片１２を固定して、こ
のＵ字状凹部と前記スライド溝とでスライド空間を形成
し、このスライド空間には、一側面を凸状の湾曲面１０
ａとすると共に対向する他側面をフラットな面とするス
ライダー１０を一側面が外側に位置するように摺動自在
に挿入し、グリップ８の先端に、ロールベアリング１１
をその一部が突出するように内蔵した縮負荷伝達部１０
をロールベアリングの突出部分１１ａが前記スライダー
の湾曲面１０ａと接触するように固定せしめ、前記フレ
ーム７の対向する他の２辺の中央部には試験片のアーム
を載置する凹溝を設けたことを特徴とする引張と圧縮の
二軸負荷試験用ジグ。 - 【請求項４】 圧縮荷重負荷アームと引張り荷重負荷ア
ームを有する請求項１記載の十字型試験片を請求項２記
載の試験ジグを用いて引張と圧縮の二軸負荷試験を行う
に際し、圧縮荷重負荷アームの端面をスライダーの他側
面に当接すると共に、両端にグリップを固定した引張り
荷重負荷アームをフレームの凹溝に載置し、各グリップ
を介して、各圧縮荷重負荷アームにはロールベアリング
と線接触するスライダーにより圧縮荷重を、各引張り荷
重負荷アームには引っ張り荷重を同時に負荷することを
特徴とする引張と圧縮の二軸負荷試験方法。
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|---|---|---|---|
| JP10361648A JP2000180322A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 引張と圧縮の二軸負荷試験用試験片及び試験装置並びに試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP10361648A JP2000180322A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 引張と圧縮の二軸負荷試験用試験片及び試験装置並びに試験方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180322A true JP2000180322A (ja) | 2000-06-30 |
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ID=18474412
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|---|---|---|---|
| JP10361648A Pending JP2000180322A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 引張と圧縮の二軸負荷試験用試験片及び試験装置並びに試験方法 |
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