JP2000214059A - 材料試験機制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料試験機を使用して試験片の破壊を伴う材
料試験を行う際に、その破壊が発生し始めた初期段階の
破壊状態を保存できるようにする。 【解決手段】 材料試験機１０に装着した試験片に試験
荷重を印加して材料試験を実行する。下側荷重負荷部１
６を下方へ変位させて、試験片に加わる試験荷重である
引張荷重を増大させて行くと、その試験片に破壊が発生
し始めたときに、その試験片に大きな伸びが発生するた
め、それまで試験片に加わっていた試験荷重が低下す
る。この試験荷重の低下量が、そのときまでの最大試験
荷重に対して所定の割合を超えたときに、破壊が発生し
始めたものと判断して（ステップＳ２１６）、下側荷重
負荷部１６の変位を停止させるか、または除荷を行い、
それによって試験片の破壊の進行を停止させ、初期段階
の破壊状態を保存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、材料試験機を制御
して材料試験を実行するための材料試験機制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】様々な寸法及び形状の標準試験片や実物
試料から成る試験片を装着して試験荷重を印加すること
で、その試験片の強度、剛性等に関する種々の特性を試
験できるようにした材料試験機が広く知られている。

【０００３】典型的なこの種の材料試験機は、試験機フ
レームと、アクチュエータ機構と、アクチュエータ機構
によって駆動されて試験機フレームに対して相対的に変
位することで試験片に荷重を印加する荷重負荷部と、ア
クチュエータ機構を制御する制御装置と、試験片に加わ
っている荷重を検出する荷重検出機構とを備えたもので
ある。

【０００４】かかる構成の材料試験機を使用すること
で、様々な種類の材料試験を実行することができるが、
それら材料試験のうちには、試験片の破壊を伴うものが
少なくない。そして、試験片の破壊を伴う材料試験で
は、その破壊によって試験片が完全に破断してしまうも
のが殆どである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特に試験片
が延性破壊する場合などには、その破壊の最終段階で破
壊領域が大きく変形してしまうために、破壊領域の観察
結果から破壊の発生ないし進行のメカニズムを解析する
ことが困難になることがある。従って、破壊の発生ない
し進行のメカニズムを解明するためには、破壊が発生し
始めた初期段階の破壊状態を保存できるようにすること
が望まれる。

【０００６】本発明は上述した従来の問題点に鑑み成さ
れたものであり、本発明の目的は、材料試験機を使用し
て試験片の破壊を伴う材料試験を行う際に、その破壊が
発生し始めた初期段階の破壊状態を保存することができ
るようにし、もって、破壊の発生ないし進行のメカニズ
ムの解析をはじめとする様々な目的に有効に利用し得
る、材料試験機制御方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載した本発明の材料試験機制御方法
は、試験機フレームと、アクチュエータ機構と、前記ア
クチュエータ機構によって駆動されて前記試験機フレー
ムに対して相対的に変位することで試験片に荷重を印加
する荷重負荷部と、前記アクチュエータ機構を制御する
制御装置と、試験片に加わっている荷重を検出する荷重
検出機構とを備えた材料試験機を制御して材料試験を実
行するための材料試験機制御方法において、前記アクチ
ュエータ機構を制御して前記荷重負荷部を変位させるこ
とで試験片に試験荷重を印加する試験荷重印加ステップ
と、前記試験荷重印加ステップの開始時以降または開始
後の所与の時点以降に前記荷重検出機構が検出する試験
荷重の最大値を常時追跡して維持することで荷重履歴最
大値を維持する荷重履歴最大値維持ステップと、前記荷
重検出機構が検出する試験荷重の現在値である荷重現在
値と前記荷重履歴最大値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおいて前記荷重現在値が前記荷重履
歴最大値より小さく両者の差が所定差分値以上であると
判定されたときに、前記アクチュエータ機構を制御して
材料試験の停止処理を行わせる試験停止処理ステップと
を含んでいることを特徴としている。

【０００８】また、請求項２に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記試験荷重印加ステップが、前記荷
重負荷部の変位を目標変位に従わせるように制御する変
位制御ステップを含んでいることを特徴としている。

【０００９】また、請求項３に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記変位制御ステップが、前記荷重負
荷部を連続的に一方向へ変位させて行くステップを含ん
でおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部
の前記一方向への変位を停止させて前記荷重負荷部をそ
の停止位置に保持させる荷重負荷部停止保持ステップを
含んでいることを特徴としている。

【００１０】また、請求項４に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記変位制御ステップが、前記荷重負
荷部を連続的に一方向へ変位させて行くステップを含ん
でおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部
を前記一方向とは逆方向へ変位させることでそれまで試
験片に加わっていた試験荷重を除去する除荷ステップを
含んでいることを特徴としている。

【００１１】また、請求項５に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記変位制御ステップが、前記荷重負
荷部を一方向へ変位させた後に停止させて前記荷重負荷
部をその停止位置に保持させるステップを含んでおり、
前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部を前記一
方向とは逆方向へ変位させることでそれまで試験片に加
わっていた試験荷重を除去する除荷ステップを含んでい
ることを特徴としている。

【００１２】また、請求項６に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレーム
に対して相対的に直線変位するように構成されており、
前記一方向の変位が直線変位であることを特徴としてい
る。

【００１３】また、請求項７に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレーム
に対して相対的に回転変位するように構成されており、
前記一方向の変位が回転変位であることを特徴としてい
る。

【００１４】また、請求項８に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記試験荷重印加ステップが、試験片
に加わる試験荷重を目標荷重に従わせるように制御する
荷重制御ステップを含んでいることを特徴としている。

【００１５】また、請求項９に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記荷重制御ステップが、試験片に加
わる試験荷重を連続的に増大させて行くステップを含ん
でおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部
の変位を停止させて前記荷重負荷部をその停止位置に保
持させる荷重負荷部停止保持ステップを含んでいること
を特徴としている。

【００１６】また、請求項１０に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重制御ステップが、試験片に
加わる試験荷重を連続的に増大させて行くステップを含
んでおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷
部を変位させてそれまで試験片に加わっていた試験荷重
を除去する除荷ステップを含んでいることを特徴として
いる。

【００１７】また、請求項１１に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重制御ステップが、試験片に
加わる試験荷重を増大させた後に一定値に保持させるス
テップを含んでおり、前記試験停止処理ステップが、前
記荷重負荷部を変位させてそれまで試験片に加わってい
た試験荷重を除去する除荷ステップを含んでいることを
特徴としている。

【００１８】また、請求項１２に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレー
ムに対して相対的に直線変位するように構成されてお
り、試験片に加わる試験荷重が軸荷重であることを特徴
としている。

【００１９】また、請求項１３に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレー
ムに対して相対的に回転変位するように構成されてお
り、試験片に加わる試験荷重が捻り荷重であることを特
徴としている。

【００２０】また、請求項１４に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記試験荷重印加ステップの開始後
に前記荷重現在値が所定荷重値を超えたときに前記荷重
履歴最大値検出ステップを開始することを特徴としてい
る。

【００２１】また、請求項１５に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記材料試験機のオペレータが前記
所定差分値を設定する差分値設定ステップを更に含んで
いることを特徴としている。

【００２２】また、請求項１６に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記差分値設定ステップが、前記材
料試験機のオペレータが前記荷重履歴最大値に対する前
記所定差分値の比の値を設定するステップを含んでいる
ことを特徴としている。

【００２３】また、請求項１７に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記試験荷重が、引張荷重、圧縮荷
重、曲げ荷重、捻り荷重及び剪断荷重のうちの任意の１
つ、またはそれらのうちの任意の２つ以上の組合せであ
ることを特徴としている。

【００２４】請求項１に記載した本発明の材料試験機制
御方法によれば、試験片に破壊が発生し始めたときに、
その試験片に大変形が発生することによって、その試験
片に加わっていた試験荷重が低下することを利用し、そ
の試験荷重の低下量に基づいて破壊の発生開始を検出し
て、材料試験の停止処理を実行する。そのため、試験片
の破壊が発生し始めた初期段階における破壊状態を保存
することができ、その破壊状態を観察することが可能で
あり、この観察結果を、破壊の発生ないし進行のメカニ
ズムの解析をはじめとする様々な目的に有効に利用する
ことが可能である。

【００２５】また、請求項２に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を変位制御によって実行する場合に、本発明を有効に利
用し得ることを明示したものである。

【００２６】また、請求項３に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を変位制御によって実行し、しかもその試験片が、荷重
負荷部の変位を停止させれば、その試験片に発生し始め
た破壊の進行が停止する性質のものである場合に、効果
的な方法である。

【００２７】また、請求項４に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を変位制御によって実行し、しかもその試験片が、荷重
負荷部の変位を停止させただけでは、その試験片に発生
し始めた破壊の進行を停止させることができない性質の
ものである場合に、効果的な方法である。

【００２８】また、請求項５に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を変位制御によって実行し、しかもその材料試験が、ク
リープや遅れ破壊に関する試験片の特性を調べるもので
ある場合に、効果的な方法である。

【００２９】また、請求項６に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を変位制御によって実行し、しかもその変位を直線変位
とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明示し
たものである。

【００３０】また、請求項７に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を変位制御によって実行し、しかもその変位を回転変位
とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明示し
たものである。

【００３１】また、請求項８に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を荷重制御によって実行する場合に、本発明を有効に利
用し得ることを明示したものである。

【００３２】また、請求項９に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステップ
を荷重制御によって実行し、しかもその試験片が、荷重
負荷部の変位を停止させれば、その試験片に発生し始め
た破壊の進行が停止する性質のものである場合に、効果
的な方法である。

【００３３】また、請求項１０に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステッ
プを荷重制御によって実行し、しかもその試験片が、荷
重負荷部の変位を停止させただけでは、その試験片に発
生し始めた破壊の進行を停止させることができない性質
のものである場合に、効果的な方法である。

【００３４】また、請求項１１に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステッ
プを荷重制御によって実行し、しかもその材料試験が、
クリープや遅れ破壊に関する試験片の特性を調べるもの
である場合に、効果的な方法である。

【００３５】また、請求項１２に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステッ
プを荷重制御によって実行し、しかもその荷重を軸荷重
とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明示し
たものである。

【００３６】また、請求項１３に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、試験片に試験荷重を印加するステッ
プを変位制御によって実行し、しかもその荷重を捻り荷
重とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明示
したものである。

【００３７】また、請求項１４に記載した本発明の材料
試験機制御方法によれば、所定荷重値を適切に設定する
ことによって、試験荷重印加ステップの開始直後に試験
荷重が大きく変動する場合でも、試験片に破壊が発生し
始めたことを高精度で検出することが可能になる。

【００３８】また、請求項１５に記載した本発明の材料
試験機制御方法によれば、所定差分値を適切に設定する
ことによって、試験荷重の変動や、試験荷重を表す検出
信号のノイズに影響されることなく、試験片に破壊が発
生し始めたことを高精度で検出することが可能になる。

【００３９】また、請求項１６に記載した本発明の材料
試験機制御方法によれば、様々な寸法及び形状の試験片
に適合し得る好適な所定差分値を容易に設定することが
可能になる。

【００４０】また、請求項１７に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、試験片に様々な試験荷重を印加する
様々な材料試験に、本発明を有効に利用し得ることを明
示したものである。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明して行く。図１は本発
明の材料試験機制御方法を適用し得る材料試験機の一例
を説明するための模式図、図２の（ａ）及び（ｂ）は本
発明の実施の形態にかかる材料試験機制御方法の制御手
順を示したフローチャート、図３の（ａ）及び（ｂ）は
本発明の材料試験機制御方法を適用した場合の荷重負荷
部の変位と試験荷重との関係の具体例を示したグラフで
ある。

【００４２】本発明の材料試験機制御方法は、様々な形
態の材料試験機に適用し得るものであり、ここではその
具体的な一例として、図１に模式図で示した材料試験機
１０について説明する。図１に示すように、材料試験機
１０は試験機フレーム１２を備えており、この試験機フ
レーム１２は、垂直に延在する案内支持ポスト１２ａ及
び１２ｂを備えている。

【００４３】材料試験機１０は更に、第１油圧アクチュ
エータ機構１４を備えている。第１油圧アクチュエータ
機構１４は、ピストンロッドを垂直に延在させて試験機
フレーム１２に固設した油圧シリンダ１４ａと、この油
圧シリンダ１４ａに付随する第１油圧回路１４ｂとで構
成されている。第１油圧回路１４ｂは、油圧源及び貯油
槽に接続されており、油圧シリンダ１４ａを制御するた
めのサーボ弁及び配管を含んでいる。

【００４４】油圧シリンダ１４ａのピストンロッドの上
端に、下側荷重負荷部１６が取り付けられている。下側
荷重負荷部１６は、第１アクチュエータ機構１４によっ
て駆動され、試験機フレーム１２に対して相対的に垂直
方向に直線変位することで、材料試験機１０に装着され
た試験片に垂直方向の軸荷重を印加するものである。ま
た、下側荷重負荷部１６は、不図示の回転規制機構によ
って垂直軸心周りの回転を規制されており、そのため、
試験片から下側荷重負荷部１６へ垂直軸心周りの捻り荷
重が加わっても、下側荷重負荷部１６がそれによって回
転することはない。

【００４５】下側荷重負荷部１６には、ロードセルを用
いた軸荷重センサ２０が組込まれている。また、下側荷
重負荷部１６の傍らには、この下側荷重負荷部１６の垂
直方向位置を検出する垂直位置センサ２２が装備されて
いる。軸荷重センサ２０及び垂直位置センサ２２は、材
料試験機１０を制御するための制御装置２４に接続され
ており、それらセンサ２０、２２から出力される検出信
号がこの制御装置２４へ供給されるようにしてある。そ
して、軸荷重センサ２０と制御装置２４とで、試験片に
実際に加わっている軸荷重を検出するための軸荷重検出
機構が構成されている。また、垂直位置センサ２２と制
御装置２４とで、下側荷重負荷部１６の試験機フレーム
１２に対する相対的な垂直方向の直線変位を検出するた
めの直線変位検出機構が構成されている。

【００４６】試験機フレーム１２の案内支持ポスト１２
ａ及び１２ｂには、水平ビーム３０が摺動可能に取り付
けられている。水平ビーム３０は案内支持ポスト１２ａ
及び１２ｂによって垂直方向に移動するように案内され
ており、この水平ビーム３０の中央部の下面に、回転油
圧アクチュエータ３２ａを介して上側荷重負荷部３４が
取り付けられている。

【００４７】回転油圧アクチュエータ３２ａには第２油
圧回路３２ｂが付随している。この第２油圧回路３２ｂ
は、油圧源及び貯油槽に接続されており、回転油圧アク
チュエータ３２ａを制御するためのサーボ弁及び配管を
含んでいる。これら回転油圧アクチュエータ３２ａと第
２油圧回路３２ｂとで、上側荷重負荷部３４を試験機フ
レーム１２に対して相対的に回転変位させるための、そ
して、この上側荷重負荷部３４に一端が連結された試験
片に捻り荷重を印加するための、第２油圧アクチュエー
タ機構３２が構成されている。

【００４８】水平ビーム３０は一対の垂直な油圧シリン
ダ２８ａ及び２８ｂで駆動されることによって、案内支
持ポスト１２ａ及び１２ｂに沿って上下方向に移動す
る。また、不図示のクランプ機構により、水平ビーム３
０を案内支持ポスト１２ａ及び１２ｂに一時的に固定で
きるようにしてある。そして、第１油圧アクチュエータ
機構１４の油圧シリンダ１４ａを駆動して試験片に軸荷
重を印加する際には、この水平ビーム３０を案内支持ポ
スト１２ａ及び１２ｂに固定することで、試験片から軸
荷重を受ける上側荷重負荷部３４が、試験機フレーム１
２に対して移動しないようにしている。

【００４９】上側荷重負荷部３４には、ロードセルを使
用したトルクセンサ３６が組み込まれている。また、上
側荷重負荷部３４の傍らには、この上側荷重負荷部３４
の回転位置を検出する回転位置センサ３８が装備されて
いる。トルクセンサ３６及び回転位置センサ３８は制御
装置２４に接続されており、それらセンサ３６、３８か
ら出力される検出信号が、この制御装置２４へ供給され
るようにしてある。トルクセンサ３６と制御装置２４と
で、試験片に実際に加わっている捻り荷重を検出するた
めの捻り荷重検出機構が構成されている。また、回転位
置センサ３８と制御装置２４とで、上側荷重負荷部３４
の試験機フレーム１２に対する相対的な回転変位を検出
するための回転変位検出機構が構成されている。

【００５０】材料試験に使用する試験片は、標準試験片
であることもあり、また、実物試料であることもあり、
様々なものがある。試験片を材料試験機１０に装着する
際には、その材料試験の試験条件と試験片の仕様とに応
じて、下側荷重負荷部１６と上側荷重負荷部３４との間
に試験片を直接挟持して装着することもあれば、チャッ
クまたは治具等の適宜の取付具を介してそれら荷重負荷
部１６、３４に試験片を連結することもある。そして、
下側荷重負荷部１６を試験機フレーム１２に対して相対
的に直線変位させるか、上側荷重負荷部３４を試験機フ
レーム１２に対して相対的に回転変位させるか、或いは
それら両方を共に行うことで、その試験片に、引張荷
重、圧縮荷重、曲げ荷重、捻り荷重、及び剪断荷重のう
ちの任意の１つ、またはそれらのうちの任意の２つ以上
の組合せを、試験荷重として印加することができる。

【００５１】制御装置２４の構成は様々なものとするこ
とができる。図１に示した具体例では、この制御装置２
４をディジタル信号処理装置２４ａとホストシステム２
４ｂとで構成してあり、ホストシステム２４ｂとして
は、一般的にパソコンと呼ばれている小型コンピュータ
システムを使用している。ホストシステム２４ｂは、デ
ィジタル信号処理装置２４ａの設定及び制御を行うと共
に、材料試験機１０の設定や、材料試験機１０に備えた
センサから出力される検出信号のサンプリングも行う。
ディジタル信号処理装置２４ａは、ホストシステム２４
ｂにインストールされているプログラムと、オペレータ
が必要に応じてホストシステム２４ｂへ入力する様々な
制御パラメータと、材料試験機１０に備えたセンサから
出力される検出信号とに基づいて、第１油圧アクチュエ
ータ機構１４の第１油圧回路１４ｂ中のサーボ弁、第２
油圧アクチュエータ機構３２の第２油圧回路３２ｂ中の
サーボ弁、及び材料試験機１０のその他の被制御要素
（不図示）を制御するための制御信号を送出する。尚、
オペレータがホストシステム２４ｂへ入力する制御パラ
メータには、例えば、実行すべき材料試験の種類の選択
命令や具体的な試験条件等が含まれ、更にその具体的な
試験条件には、使用する試験片の仕様等が含まれる。

【００５２】以上に材料試験機１０の概括構成を説明し
た。この材料試験機１０は上に言及した要素以外の様々
な要素も含むものであるが、本発明に直接関係のない要
素については説明を省略した。また、以下の説明から明
らかなように、本発明の材料試験機制御方法は、上述の
材料試験機１０とは異なった種類の材料試験機にも適用
可能なものである。

【００５３】次に、図２の（ａ）及び（ｂ）に示したフ
ローチャート１００及び２００を参照して、本発明の好
適な実施の形態にかかる材料試験機制御方法の処理手順
の具体例について説明して行く。これらフローチャート
１００及び２００によって示した具体例は、図１の材料
試験機１０を使用して引張試験を実行する場合のもので
ある。

【００５４】この引張試験を実行するためには、先ず、
下側荷重負荷部１６と上側荷重負荷部３４との間に、引
張試験に使用する試験片を装着する。そして、第１油圧
アクチュエータ機構１４を作動させて下側荷重負荷部１
６を下方へ変位させつつ、試験片に加わる引張荷重と、
下側荷重負荷部１６の垂直変位とを連続的にサンプリン
グすることでデータを収集し、このデータ収集を、試験
片が降伏して破壊を発生し始めるまで続行する。更に、
その破壊が発生し始めた初期段階における破壊状態を保
存するために、本発明に従って、試験片の破壊が発生し
始めたならばその時点で、材料試験の停止処理を行うよ
うにする。

【００５５】以下に、この引張試験の処理手順を、図２
の（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ、更に詳細に説明す
る。尚、図２に示したステップのうち、オペレータが実
行する旨明記したもの以外は全て、制御装置２４のホス
トシステム２４ｂが実行するステップである。

【００５６】図２の（ａ）のフローチャート１００にお
いて、最初のステップ１０２では、オペレータがホスト
システム２４ｂの入力装置を操作して、所与の試験条件
に応じた制御パラメータを入力する。これは、この引張
試験の準備のためのステップである。尚、このとき入力
する制御パラメータには、荷重履歴最大値検出を開始す
る時点を判定するための荷重値Ｌｓｔｒと、試験停止処
理を開始すべきか否かを判断する際に参照する基準値Ｍ
ｘを決定するための比の値Ｘ（％）とが含まれており、
これら２つの値については後に詳述する。

【００５７】続く次のステップ１０４では、引張試験の
制御シーケンス（以下、試験シーケンスという）を開始
する。この試験シーケンスにおいては、制御装置２４
が、その内部にインストールされている材料試験制御用
のプログラムに従って、第１油圧アクチュエータ機構１
４を作動させて、下側荷重負荷部１６を変位させること
によって、試験片に試験荷重を印加する。この、試験荷
重を印加するためのプロセスステップを、以下、試験荷
重印加ステップという。

【００５８】試験荷重印加ステップは、その材料試験の
目的に合わせて様々にプログラムされる。例えば、ディ
ジタル信号処理装置２４ａの内部において、下側荷重負
荷部１６の目標変位の所望の変化を表す関数信号を発生
させ、下側荷重負荷部１６の実際の変位をその目標変位
に従わせるように制御する方法があり、これは変位制御
と呼ばれる。また多くの場合、その関数信号はランプ関
数として発生され、その場合には、下側荷重負荷部１６
が、そのランプ関数の勾配によって規定される一定速度
で連続的に下方へ変位するように制御されることにな
る。

【００５９】また別法として、ディジタル信号処理装置
２４ａの内部において、試験片に加える目標荷重の所望
の変化を表す関数信号を発生させ、実際に試験片に加わ
る試験荷重（この場合は引張荷重）をその目標荷重に従
わせるように制御する方法もあり、これは荷重制御と呼
ばれる。その関数信号をランプ関数として発生させた場
合には、試験片に加わる引張荷重が、そのランプ関数の
勾配によって規定される一定速度で連続的に増大するよ
うに制御されることになる。

【００６０】変位制御と荷重制御とのいずれを行う場合
にも、ホストシステム２４ｂの制御下にあるディジタル
信号処理装置２４ａが、その制御対象の変位または荷重
を検出しているセンサからの検出信号に基づいて、第１
アクチュエータ機構１４をフィードバック制御すること
でその制御が行われる。従って、引張試験を変位制御で
行う場合には垂直位置センサ２２からの検出信号が用い
られ、荷重制御で行う場合には軸荷重センサ２０からの
検出信号が用いられる。このような制御は、材料試験機
の制御の分野において一般的に行われているものである
ため、これ以上の詳しい説明は省略する。

【００６１】尚、圧縮試験を行う場合には、下側荷重負
荷部１６を上方へ変位させるようにすればよく、また、
捻り強度試験を行うのであれば、第２油圧アクチュエー
タ機構３２を作動させて、上側荷重負荷部３４を回転変
位させるようにすればよい。更に、曲げ試験を行う場合
には、適当な治具を使用して試験片を上下の荷重負荷部
３４、１６の間に装着することで、第１油圧アクチュエ
ータ機構１４の油圧シリンダ１４ａが発生する軸荷重が
その試験片に曲げ荷重として作用するようにすればよ
い。このように試験片の装着方法や、上下の荷重負荷部
３４、１６の変位の方向を適宜選択することによって、
様々な材料試験を実行することができる。

【００６２】制御装置２４は、ステップ１０２で試験シ
ーケンスを開始したならば、それ以後、垂直位置センサ
２２から出力される検出信号（これは、下側荷重負荷部
１６の変位を表している）と、軸荷重センサ２０から出
力される検出信号（これは、試験片に加わっている引張
荷重を表している）とを連続的にサンプリングし、デー
タとしてホストシステム２４ｂ内のメモリに格納して行
く。また、このデータ収集が行われている間、制御装置
２４のディジタル信号処理装置２４ａが、第１油圧アク
チュエータ機構１４を制御することで、下側荷重負荷部
１６の変位（変位制御の場合）または試験片に加わって
いる引張荷重（荷重制御の場合）を制御している。そし
て、ホストシステム２４ｂは、データ収集作業と並行し
て、ステップＳ１０６の試験停止処理開始判断ルーチン
を実行している。

【００６３】試験停止処理開始判断ルーチンは、試験停
止処理を開始すべきか否かを判断するためのルーチンで
あり、また試験停止処理とは、ホストシステム２４ｂに
インストールされているプログラムによって規定されて
いる試験シーケンスを中断させる処理であり、それによ
って、試験片に破壊が発生し始めた初期段階における破
壊状態を保存することが可能となる。

【００６４】このステップＳ１０６の試験停止処理開始
判断ルーチンを詳しく示したのが、図２の（ｂ）のフロ
ーチャート２００である。そこでは先ず、ステップＳ２
０２において、試験片に加わっている試験荷重（引張荷
重）の現在値Ｌｃｕｒの読み取りを行う。尚、この値Ｌ
ｃｕｒを、以下、荷重現在値という。

【００６５】続くステップＳ２０４では、読み取った荷
重現在値Ｌｃｕｒと、オペレータが先にステップＳ１０
２で入力した荷重値Ｌｓｔｒ（以下、指定荷重値とい
う）とを比較して、荷重現在値Ｌｃｕｒが指定荷重値Ｌ
ｓｔｒより大きいか否かを判定する。荷重現在値Ｌｃｕ
ｒがまだ小さく、指定荷重値Ｌｓｔｒにまで達していな
かったならば（Ｎ）、処理の流れはステップＳ２０２へ
戻る。従って、荷重現在値Ｌｃｕｒが増大して指定荷重
値Ｌｓｔｒを超えるまで、処理の流れはステップＳ２０
２及びＳ２０４をループしている。

【００６６】そして、荷重現在値Ｌｃｕｒが指定荷重値
Ｌｓｔｒより大きくなり、ステップＳ２０４での判定結
果が肯定（Ｙ）になったならば、処理の流れはそこから
ステップＳ２０６へ進む。このステップＳ２０６と、そ
れに続くステップＳ２０８、Ｓ２１０、及びＳ２１２
は、試験荷重印加ステップの開始時以降または開始後の
所与の時点以降に荷重検出機構が検出する試験荷重の最
大値を常時追跡して維持することで荷重履歴最大値を維
持するためのプロセスステップを構成しており、これ
を、以下、荷重履歴最大値維持ステップという。

【００６７】ステップＳ２０４において現在荷重値Ｌｃ
ｕｒと比較する指定荷重値Ｌｓｔｒは、どの時点から荷
重履歴最大値維持ステップを開始するかを決める値であ
る。試験シーケンスを開始したばかりのときには、試験
片の取付部のガタなどのために、試験片に実際に加わっ
ている試験荷重が急変するおそれがあるため、試験片の
状態がある程度安定してから荷重履歴最大値維持ステッ
プを開始するために、現在荷重値Ｌｃｕｒが指定荷重値
Ｌｓｔｒを超えることを条件としているのである。

【００６８】ステップＳ２０６では、荷重履歴最大値を
維持するためのバッファをクリアして、そのバッファの
格納値Ｌｍａｘをゼロに設定する。このバッファは、ホ
ストシステム２４ｂのメモリ内にソフトウェアによって
構築されている。以下、このバッファを最大値バッファ
といい、また、荷重履歴最大値を表しているその格納値
Ｌｍａｘを、単に荷重履歴最大値という。

【００６９】ステップ２０８では現在荷重値Ｌｃｕｒの
読み取りを行い、ステップＳ２１０ではその読み取った
値Ｌｃｕｒを荷重履歴最大値Ｌｍａｘと比較する。そし
て、現在荷重値Ｌｃｕｒが荷重履歴最大値Ｌｍａｘより
大きかったならば、処理の流れはステップＳ２１２へ進
む。このステップＳ２１２では、荷重履歴最大値Ｌｍａ
ｘの更新を行い、それまでの荷重履歴最大値Ｌｍａｘよ
り大きかったその現在荷重値Ｌｃｕｒをもって、新たな
荷重履歴最大値Ｌｍａｘとする。以上の処理手順によ
り、最大値バッファには、荷重履歴最大値維持ステップ
の開始後に荷重検出機構が検出する試験荷重の最大値が
維持されることになる。

【００７０】尚、値の大小を判定する際には、値の正負
を考慮する必要がある。引張試験の場合には、試験荷重
は引張荷重であることから、引張方向の軸荷重を正、圧
縮方向の軸荷重を負に定めて最大値を判定する。一方、
圧縮試験の場合には、試験荷重は圧縮荷重であることか
ら、圧縮方向の軸荷重を正、引張方向の軸荷重を負に定
めて最大値を判定する。同様に、試験片に捻り荷重や剪
断荷重を印加する場合にも、試験の進行に伴って荷重が
増大して行くようにその荷重値の正負を定めておく。正
負方向をこれと逆に定めた場合には、以下の説明におい
て最大値を最小値と読み替え、大小関係も逆に読み替え
る必要がある。

【００７１】一方、前述のステップＳ２１０において、
現在荷重値Ｌｃｕｒが荷重履歴最大値Ｌｍａｘより大き
くない（Ｎ）と判定された場合には、試験片の破壊が発
生し始めて試験片が急激に変形したためにそれまで加わ
っていた試験荷重が低下したか、或いは、何らかの外乱
によって試験荷重が低下したか、或いは、試験荷重を表
すセンサからの検出信号にノイズが混入したためにその
信号値によって表されている試験荷重が低下したように
見えたのかの、いずれかであると考えられる。

【００７２】これら３つのうち、試験片の破壊が発生し
始めたときの試験荷重の低下量は、他の２つの原因によ
る試験荷重の低下量より格段に大きくなる。そこで、ス
テップＳ２１０での判定結果が否定（Ｎ）であった場合
には、処理の流れはそこからステップＳ２１４へ進み、
そこでは、試験荷重の低下量が、試験片の破壊開始によ
るものであると推定し得る程度に大きいか否かを判定す
るための、基準低下量Ｍｘの値を算出する。

【００７３】現在荷重値Ｌｃｕｒと荷重履歴最大値Ｌｍ
ａｘとの差分値が、その試験荷重の低下量を表してお
り、そのため、その差分値が基準低下量Ｍｘより大きけ
れば、試験片の破壊が発生し始めたと推定することが妥
当である。この基準低下量Ｍｘの値は、オペレータが試
験条件を勘案して、具体的な値として決定し、設定する
ようにしてもよい。ただし、図２のフローチャート１０
０及び２００に示した具体例では、より便利に本発明を
利用できるように、以下の方式を採用している。

【００７４】即ち、この具体例では、オペレータが基準
低下量Ｍｘの値を設定するために、フローチャート１０
０のステップＳ１０２において、荷重履歴最大値Ｌｍａ
ｘに対する基準低下量Ｍｘの比の値Ｘ（％）をホストシ
ステム２４ｂへ入力するようにしている。そして、フロ
ーチャート２００のステップＳ２１４において、ホスト
システム２４ｂの内部で、荷重履歴最大値Ｌｍａｘに、
Ｘ／１００を乗じることによって、基準低下量Ｍｘを算
出するようにしている。

【００７５】更にこのステップＳ２１４では、荷重履歴
最大値Ｌｍａｘから基準低下量Ｍｘを減じることによっ
て、荷重現在値Ｌｃｕｒと比較するための比較値Ｍｃを
算出する。続くステップＳ２１６では、荷重現在値Ｌｃ
ｕｒがその比較値Ｍｃより小さいか否かを判定し、その
判定結果が否定であれば（Ｎ）、試験荷重の低下量が基
準低下量Ｍｘより小さいのであるから、試験片の破壊が
発生し始めてはいないものと推定して、処理の流れをス
テップＳ２０８へループバックさせるようにしている。

【００７６】試験片が大型になるほど、荷重履歴最大値
Ｌｍａｘも大きくなり、それに伴って外乱等による荷重
現在値Ｌｃｕｒの変動も大きくなる傾向がある。以上に
説明した、オペレータが基準低下量Ｍｘを設定する際に
それを荷重履歴最大値Ｌｍａｘに対する比の値Ｘ（％）
で設定する方式は、広範な種々の寸法及び形状の試験片
に好適に適合する、好都合な方式である。

【００７７】一方、ステップＳ２１６において、荷重現
在値Ｌｃｕｒが比較値Ｍｘより小さかったならば
（Ｙ）、試験片の破壊が発生し始めたと推定して、処理
の流れをフローチャート１００のステップＳ１０８へ進
める。

【００７８】以上のステップＳ２１０及びＳ２１６のプ
ロセスを要約するならば、それらステップは、荷重現在
値Ｌｃｕｒと荷重履歴最大値Ｌｍａｘとを比較して、荷
重現在値Ｌｃｕｒが荷重履歴最大値Ｌｍａｘより小さく
両者の差が所定差分値以上であると判定されたときに、
処理の流れをステップＳ１０８へ進めるということに他
ならず、この所定差分値に該当するのが前述の基準低下
量Ｍｘである。

【００７９】ステップＳ１０８では、試験停止処理を実
行し、それによって、試験片の破壊が発生し始めた初期
段階における破壊状態を保存できるようにする。この試
験停止処理の方式には、幾つもの方式があり、試験荷重
印加ステップの形態及び試験片の特性に適合する適当な
方式を採用する。

【００８０】例えば、引張試験における試験荷重印加ス
テップを変位制御によって実行する場合には、多くの場
合、その変位制御を、下側荷重負荷部１６を連続的に下
方へ変位させて行くような制御とする。このときの試験
停止処理としては、次の２通りの方式が特に有用であ
る。

【００８１】その１つは、試験停止処理ステップにおい
て、下側荷重負荷部１６の下方への変位を停止させて、
下側荷重負荷部１６をその停止位置に保持させるという
ものである。この方式が有用であるのは、試験片が、下
側荷重負荷部１６の変位を停止させるだけで破壊の進行
が停止し、初期段階の破壊状態を保存し得る性質のもの
である場合である。こうして変位を停止させたまま、そ
の破壊状態における試験片の破面等を観察してデータを
得ることができ、また、更に破壊が進行した状態を観察
したければ、この後、オペレータがホストシステム２４
ｂを操作することで、再び下側荷重負荷部１６を下方へ
変位させるようにすればよい。

【００８２】もう１つは、試験停止処理ステップにおい
て、下側荷重負荷部１６を、それまでの変位方向である
下方とは逆方向の上方へ変位させることで、それまで試
験片に加わっていた試験荷重を除去する除荷を行うとい
うものである。この方式が有用であるのは、試験片が、
下側荷重負荷部１６の変位を停止させるだけでは破壊の
進行が停止せず、初期段階の破壊状態を保存することが
できない性質のものである場合である。この除荷によっ
て、その破壊状態を完全に保存することができるため、
除荷した後に、その破壊状態における試験片の破面等を
観察してデータを得ることができ、また、更に破壊が進
行した状態を観察したければ、この後、オペレータがホ
ストシステム２４ｂを操作することで、再び下側荷重負
荷部１６を下方へ変位させて試験片に荷重を印加するよ
うにすればよい。

【００８３】また、引張試験における試験荷重印加ステ
ップを、変位制御によって実行する場合に、その変位制
御を、下側荷重負荷部１６を下方へ変位させた後に停止
させて、下側荷重負荷部１６をその停止位置に保持させ
るような制御とすることがある。このようにするのはク
リープや遅れ破壊に関する試験を行う場合であるが、こ
の場合にも、上述の第２の方式と同様に、試験停止処理
ステップにおいて、下側荷重負荷部１６を、それまでの
変位方向である下方とは逆方向の上方へ変位させること
で、それまで試験片に加わっていた試験荷重を除去する
除荷を行う方式が有用である。

【００８４】引張試験において以上の２通りの方式の試
験停止処理ステップを夫々に実行した場合の下側荷重負
荷部１６の変位と試験片に加わる引張荷重の関係の具体
例を示したのが、図３の（ａ）及び（ｂ）のグラフであ
る。それらのうち（ａ）は、試験停止処理ステップにお
いて下側荷重負荷部１６をその位置で停止させて保持す
る場合のもの、（ｂ）は除荷を行う場合のものである。

【００８５】これらいずれの場合も、グラフの曲線上の
点Ｐ１において荷重履歴最大値維持ステップが開始さ
れ、点Ｐ２において試験停止処理ステップが開始されて
いる。もしかりに、試験停止処理ステップが実行されな
かったとするならば、試験片の破壊が停止することなく
更に進行するため、グラフの曲線はその点Ｐ２から先の
部分が破線で示したように変化し、グラフ中に×印で示
した点において試験片が完全に破断することになる。

【００８６】実際には、本発明の方法を採用しているた
め、図３の（ａ）の場合では、グラフの曲線上の点Ｐ２
で試験片の破壊の進行が停止しており、その時点での破
壊状態が保存されるようになっている。また、図３の
（ｂ）の場合では、グラフの曲線上の点Ｐ２から点Ｐ３
までの直線部分で示されたように除荷が行われている。
そのため、荷重が加わったままでは破壊が進行してしま
う性質の試験片でも、その破壊の進行が確実に停止さ
れ、点Ｐ２の時点での破壊状態が保存されるようになっ
ている。

【００８７】既述の如く、試験荷重印加ステップは、変
位制御によって行われるばかりでなく、試験片に加わる
試験荷重を目標荷重に従わせるように制御する荷重制御
として行われることもある。以下に説明するように、本
発明は、試験荷重印加ステップが荷重制御で行われる場
合にも、有効に適用し得るものである。

【００８８】例えば、引張試験における試験荷重印加ス
テップを、荷重制御によって実行する場合に、その荷重
制御を、下側荷重負荷部１６を変位させることで、試験
片に加わる試験荷重（引張荷重）を連続的に増大させて
行くような制御とすることがある。その場合に、試験片
に破壊が発生し始めたことによって発生する試験片の伸
びの速度が、その荷重制御に伴う下側荷重負荷部１６の
最大変位速度より大きければ、変位制御の場合と同様に
荷重低下が発生し、本発明の方法に従ってその荷重低下
量の評価を行うことで、破壊が発生し始めたことを検出
可能である。また実際に、荷重制御に伴う下側荷重負荷
部１６の最大変位速度は一般的にかなり小さいため、多
くの場合、試験荷重印加ステップを荷重制御によって実
行しているときにも本発明は充分に機能する。

【００８９】そして、試験荷重印加ステップを荷重制御
によって実行する場合でも、先に説明した変位制御によ
って実行する場合と同様に、試験停止処理としては、下
側荷重負荷部１６の変位を停止させて下側荷重負荷部１
６をその停止位置に保持させる方式と、下側荷重負荷部
１６を変位させてそれまで試験片に加わっていた試験荷
重を除去する方式との、２通りの方式が特に有効であ
り、それら方式のいずれを採用するかは、試験荷重印加
ステップを変位制御によって実行する場合と同様に、試
験片の性質等に応じて選択すればよい。

【００９０】また、引張試験における試験荷重印加ステ
ップを荷重制御によって実行する場合に、その荷重制御
を、試験片に加わる試験荷重を増大させた後に一定値に
保持させるような制御とすることがある。このようにす
るのはクリープや遅れ破壊に関する試験を行う場合であ
るが、この場合にも、試験荷重印加ステップを変位制御
によって実行する場合と同様に、試験停止処理ステップ
において、下側荷重負荷部１６を変位させてそれまで試
験片に加わっていた試験荷重を除去するようにすること
が有用である。

【００９１】以上のようにして試験停止処理ステップ
（ステップＳ１０８）の実行を完了したならば、図２の
フローチャート１００及び２００に示した処理手順は全
て終了する。

【００９２】尚、試験荷重印加ステップ及び試験停止処
理ステップについての以上の説明では、具体例として引
張試験の場合を説明したが、本発明は、引張試験以外の
試験にも適用可能であることはいうまでもない。例え
ば、圧縮試験、曲げ試験、捻り試験、及び剪断試験のい
ずれにおいても、その試験荷重として圧縮荷重、曲げ荷
重、捻り荷重、及び剪断荷重を印加する際に、その試験
荷重印加ステップを、変位制御と荷重制御とのいずれで
も行うことができ、ただし、その場合の荷重負荷部の変
位は、直線変位のこともあれば、回転変位のこともあ
る。また、変位制御を行う場合には、荷重負荷部を連続
的に一方向へ変位させて行くような制御とすることもあ
り、重負荷部を一方向へ変位させた後に停止させて荷重
負荷部をその停止位置に保持させる制御とすることもあ
る。

【００９３】それらいずれの場合にも、試験停止処理ス
テップとしては、引張試験の場合と同様に、荷重負荷部
のその一方向への変位を停止させて当該荷重負荷部をそ
の停止位置に保持させるようにする方式と、当該荷重負
荷部をその一方向とは逆方向へ変位させることでそれま
で試験片に加わっていた試験荷重を除去する方式との２
通りの方式が可能であり、有効である。更に、試験荷重
印加ステップにおいて荷重制御を行う場合にも、それら
２通りの試験停止処理ステップを有効に利用することが
できる。また、本発明は、下側荷重負荷部１６と上側荷
重負荷部３４との両方を制御して行う複合応力試験にも
有効に適用し得るものである。

【００９４】更に、試験荷重印加ステップ及び試験停止
処理ステップの具体的な内容は、以上に具体的に開示し
たものに限られず、その他の様々な形態のものとするこ
とができる。それら２つのステップは、実行する具体的
な材料試験の目的に適合する形態とすべきものである。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た本発明の材料試験機制御方法は、試験機フレームと、
アクチュエータ機構と、前記アクチュエータ機構によっ
て駆動されて前記試験機フレームに対して相対的に変位
することで試験片に荷重を印加する荷重負荷部と、前記
アクチュエータ機構を制御する制御装置と、試験片に加
わっている荷重を検出する荷重検出機構とを備えた材料
試験機を制御して材料試験を実行するための材料試験機
制御方法において、前記アクチュエータ機構を制御して
前記荷重負荷部を変位させることで試験片に試験荷重を
印加する試験荷重印加ステップと、前記試験荷重印加ス
テップの開始時以降または開始後の所与の時点以降に前
記荷重検出機構が検出する試験荷重の最大値を常時追跡
して維持することで荷重履歴最大値を維持する荷重履歴
最大値維持ステップと、前記荷重検出機構が検出する試
験荷重の現在値である荷重現在値と前記荷重履歴最大値
とを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおい
て前記荷重現在値が前記荷重履歴最大値より小さく両者
の差が所定差分値以上であると判定されたときに、前記
アクチュエータ機構を制御して材料試験の停止処理を行
わせる試験停止処理ステップとを含んでいる。

【００９６】そのため、試験片の破壊が発生し始めた初
期段階における破壊状態を保存することができ、その破
壊状態を観察することができる。これは、破壊の発生な
いし進行のメカニズムの解析をはじめとする様々な目的
に有効に利用し得るものである。

【００９７】また、請求項２に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記試験荷重印加ステップが、前記荷
重負荷部の変位を目標変位に従わせるように制御する変
位制御ステップを含んでいるものとした。

【００９８】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行する場合に、本発明を有効
に利用し得ることを明示したものである。

【００９９】また、請求項３に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記変位制御ステップが、前記荷重負
荷部を連続的に一方向へ変位させて行くステップを含ん
でおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部
の前記一方向への変位を停止させて前記荷重負荷部をそ
の停止位置に保持させる荷重負荷部停止保持ステップを
含んでいるものとした。

【０１００】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行し、しかもその試験片が、
荷重負荷部の変位を停止させれば、その試験片に発生し
始めた破壊の進行が停止する性質のものである場合に、
効果的な方法である。

【０１０１】また、請求項４に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記変位制御ステップが、前記荷重負
荷部を連続的に一方向へ変位させて行くステップを含ん
でおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部
を前記一方向とは逆方向へ変位させることでそれまで試
験片に加わっていた試験荷重を除去する除荷ステップを
含んでいるものとした。

【０１０２】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行し、しかもその試験片が、
荷重負荷部の変位を停止させただけでは、その試験片に
発生し始めた破壊の進行を停止させることができない性
質のものである場合に、効果的な方法である。

【０１０３】また、請求項５に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記変位制御ステップが、前記荷重負
荷部を一方向へ変位させた後に停止させて前記荷重負荷
部をその停止位置に保持させるステップを含んでおり、
前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部を前記一
方向とは逆方向へ変位させることでそれまで試験片に加
わっていた試験荷重を除去する除荷ステップを含んでい
るものとした。

【０１０４】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行し、しかもその材料試験
が、クリープや遅れ破壊に関する試験片の特性を調べる
ものである場合に、効果的な方法である。

【０１０５】また、請求項６に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレーム
に対して相対的に直線変位するように構成されており、
前記一方向の変位が直線変位であるようにした。

【０１０６】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行し、しかもその変位を直線
変位とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明
示したものである。

【０１０７】また、請求項７に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレーム
に対して相対的に回転変位するように構成されており、
前記一方向の変位が回転変位であるようにした。

【０１０８】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行し、しかもその変位を回転
変位とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明
示したものである。

【０１０９】また、請求項８に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記試験荷重印加ステップが、試験片
に加わる試験荷重を目標荷重に従わせるように制御する
荷重制御ステップを含んでいるものとした。

【０１１０】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを荷重制御によって実行する場合に、本発明を有効
に利用し得ることを明示したものである。

【０１１１】また、請求項９に記載した本発明の材料試
験機制御方法は、前記荷重制御ステップが、試験片に加
わる試験荷重を連続的に増大させて行くステップを含ん
でおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部
の変位を停止させて前記荷重負荷部をその停止位置に保
持させる荷重負荷部停止保持ステップを含んでいるもの
とした。

【０１１２】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを荷重制御によって実行し、しかもその試験片が、
荷重負荷部の変位を停止させれば、その試験片に発生し
始めた破壊の進行が停止する性質のものである場合に、
効果的な方法である。

【０１１３】また、請求項１０に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重制御ステップが、試験片に
加わる試験荷重を連続的に増大させて行くステップを含
んでおり、前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷
部を変位させてそれまで試験片に加わっていた試験荷重
を除去する除荷ステップを含んでいるものとした。

【０１１４】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを荷重制御によって実行し、しかもその試験片が、
荷重負荷部の変位を停止させただけでは、その試験片に
発生し始めた破壊の進行を停止させることができない性
質のものである場合に、効果的な方法である。

【０１１５】また、請求項１１に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重制御ステップが、試験片に
加わる試験荷重を増大させた後に一定値に保持させるス
テップを含んでおり、前記試験停止処理ステップが、前
記荷重負荷部を変位させてそれまで試験片に加わってい
た試験荷重を除去する除荷ステップを含んでいることも
のとした。

【０１１６】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを荷重制御によって実行し、しかもその材料試験
が、クリープや遅れ破壊に関する試験片の特性を調べる
ものである場合に、効果的な方法である。

【０１１７】また、請求項１２に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレー
ムに対して相対的に直線変位するように構成されてお
り、試験片に加わる試験荷重が軸荷重であるようにし
た。

【０１１８】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを荷重制御によって実行し、しかもその荷重を軸荷
重とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明示
したものである。

【０１１９】また、請求項１３に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記荷重負荷部が前記試験機フレー
ムに対して相対的に回転変位するように構成されてお
り、試験片に加わる試験荷重が捻り荷重であるようにし
た。

【０１２０】これは、試験片に試験荷重を印加するステ
ップを変位制御によって実行し、しかもその荷重を捻り
荷重とする場合に、本発明を有効に利用し得ることを明
示したものである。

【０１２１】また、請求項１４に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記試験荷重印加ステップの開始後
に前記荷重現在値が所定荷重値を超えたときに前記荷重
履歴最大値検出ステップを開始するようにした。

【０１２２】そのため、所定荷重値を適切に設定するこ
とによって、試験荷重印加ステップの開始直後に試験荷
重が大きく変動する場合でも、試験片に破壊が発生し始
めたことを高精度で検出することができる。

【０１２３】また、請求項１５に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記材料試験機のオペレータが前記
所定差分値を設定する差分値設定ステップを更に含んで
いるものとした。

【０１２４】そのため、所定差分値を適切に設定するこ
とによって、試験荷重の変動や、試験荷重を表す検出信
号のノイズに影響されることなく、試験片に破壊が発生
し始めたことを高精度で検出することができる。

【０１２５】また、請求項１６に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記差分値設定ステップが、前記材
料試験機のオペレータが前記荷重履歴最大値に対する前
記所定差分値の比の値を設定するステップを含んでいる
ものとした。

【０１２６】そのため、様々な寸法及び形状の試験片に
適合し得る好適な所定差分値を容易に設定することがで
きる。

【０１２７】また、請求項１７に記載した本発明の材料
試験機制御方法は、前記試験荷重が、引張荷重、圧縮荷
重、曲げ荷重、捻り荷重及び剪断荷重のうちの任意の１
つ、またはそれらのうちの任意の２つ以上の組合せであ
るようにした。

【０１２８】これは、試験片に様々な試験荷重を印加す
る様々な材料試験に、本発明を有効に利用し得ることを
明示したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の材料試験機制御方法を適用し得る材料
試験機の一例を説明するための模式図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態にかか
る材料試験機制御方法の制御手順を示したフローチャー
トである。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の材料試験機制御方
法を適用した場合の荷重負荷部の変位と試験荷重との関
係の具体例を示したグラフである。

【符号の説明】

１０ 材料試験機 １２ 試験機フレーム １４ 第１油圧アクチュエータ機構 １６ 下側荷重負荷部 ２０ 軸荷重センサ ２２ 垂直位置センサ ２４ 制御装置 ３２ 第２油圧アクチュエータ機構 ３４ 上側荷重負荷部 ３６ トルクセンサ ３８ 回転位置センサ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験機フレームと、アクチュエータ機構
   と、前記アクチュエータ機構によって駆動されて前記試
   験機フレームに対して相対的に変位することで試験片に
   荷重を印加する荷重負荷部と、前記アクチュエータ機構
   を制御する制御装置と、試験片に加わっている荷重を検
   出する荷重検出機構とを備えた材料試験機を制御して材
   料試験を実行するための材料試験機制御方法において、 前記アクチュエータ機構を制御して前記荷重負荷部を変
   位させることで試験片に試験荷重を印加する試験荷重印
   加ステップと、 前記試験荷重印加ステップの開始時以降または開始後の
   所与の時点以降に前記荷重検出機構が検出する試験荷重
   の最大値を常時追跡して維持することで荷重履歴最大値
   を維持する荷重履歴最大値維持ステップと、 前記荷重検出機構が検出する試験荷重の現在値である荷
   重現在値と前記荷重履歴最大値とを比較する比較ステッ
   プと、 前記比較ステップにおいて前記荷重現在値が前記荷重履
   歴最大値より小さく両者の差が所定差分値以上であると
   判定されたときに、前記アクチュエータ機構を制御して
   材料試験の停止処理を行わせる試験停止処理ステップ
   と、 を含んでいることを特徴とする材料試験機制御方法。
2. 【請求項２】 前記試験荷重印加ステップが、前記荷重
   負荷部の変位を目標変位に従わせるように制御する変位
   制御ステップを含んでいることを特徴とする請求項１記
   載の材料試験機制御方法。
3. 【請求項３】 前記変位制御ステップが、前記荷重負荷
   部を連続的に一方向へ変位させて行くステップを含んで
   おり、 前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部の前記一
   方向への変位を停止させて前記荷重負荷部をその停止位
   置に保持させる荷重負荷部停止保持ステップを含んでい
   る、 ことを特徴とする請求項２記載の材料試験機制御方法。
4. 【請求項４】 前記変位制御ステップが、前記荷重負荷
   部を連続的に一方向へ変位させて行くステップを含んで
   おり、 前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部を前記一
   方向とは逆方向へ変位させることでそれまで試験片に加
   わっていた試験荷重を除去する除荷ステップを含んでい
   る、 ことを特徴とする請求項２記載の材料試験機制御方法。
5. 【請求項５】 前記変位制御ステップが、前記荷重負荷
   部を一方向へ変位させた後に停止させて前記荷重負荷部
   をその停止位置に保持させるステップを含んでおり、 前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部を前記一
   方向とは逆方向へ変位させることでそれまで試験片に加
   わっていた試験荷重を除去する除荷ステップを含んでい
   る、 ことを特徴とする請求項２記載の材料試験機制御方法。
6. 【請求項６】 前記荷重負荷部が前記試験機フレームに
   対して相対的に直線変位するように構成されており、前
   記一方向の変位が直線変位であることを特徴とする請求
   項２乃至５の何れか１項記載の材料試験機制御方法。
7. 【請求項７】 前記荷重負荷部が前記試験機フレームに
   対して相対的に回転変位するように構成されており、前
   記一方向の変位が回転変位であることを特徴とする請求
   項２乃至５の何れか１項記載の材料試験機制御方法。
8. 【請求項８】 前記試験荷重印加ステップが、試験片に
   加わる試験荷重を目標荷重に従わせるように制御する荷
   重制御ステップを含んでいることを特徴とする請求項１
   記載の材料試験機制御方法。
9. 【請求項９】 前記荷重制御ステップが、試験片に加わ
   る試験荷重を連続的に増大させて行くステップを含んで
   おり、 前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部の変位を
   停止させて前記荷重負荷部をその停止位置に保持させる
   荷重負荷部停止保持ステップを含んでいる、 ことを特徴とする請求項８記載の材料試験機制御方法。
10. 【請求項１０】 前記荷重制御ステップが、試験片に加
    わる試験荷重を連続的に増大させて行くステップを含ん
    でおり、 前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部を変位さ
    せてそれまで試験片に加わっていた試験荷重を除去する
    除荷ステップを含んでいる、 ことを特徴とする請求項８記載の材料試験機制御方法。
11. 【請求項１１】 前記荷重制御ステップが、試験片に加
    わる試験荷重を増大させた後に一定値に保持させるステ
    ップを含んでおり、 前記試験停止処理ステップが、前記荷重負荷部を変位さ
    せてそれまで試験片に加わっていた試験荷重を除去する
    除荷ステップを含んでいる、 ことを特徴とする請求項８記載の材料試験機制御方法。
12. 【請求項１２】 前記荷重負荷部が前記試験機フレーム
    に対して相対的に直線変位するように構成されており、
    試験片に加わる試験荷重が軸荷重であることを特徴とす
    る請求項８乃至１１の何れか１項記載の材料試験機制御
    方法。
13. 【請求項１３】 前記荷重負荷部が前記試験機フレーム
    に対して相対的に回転変位するように構成されており、
    試験片に加わる試験荷重が捻り荷重であることを特徴と
    する請求項８乃至１２の何れか１項記載の材料試験機制
    御方法。
14. 【請求項１４】 前記試験荷重印加ステップの開始後に
    前記荷重現在値が所定荷重値を超えたときに前記荷重履
    歴最大値検出ステップを開始することを特徴とする請求
    項１乃至１３の何れか１項記載の材料試験機制御方法。
15. 【請求項１５】 前記材料試験機のオペレータが前記所
    定差分値を設定する差分値設定ステップを更に含んでい
    ることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項記載
    の材料試験機制御方法。
16. 【請求項１６】 前記差分値設定ステップが、前記材料
    試験機のオペレータが前記荷重履歴最大値に対する前記
    所定差分値の比の値を設定するステップを含んでいるこ
    とを特徴とする請求項１５記載の材料試験機制御方法。
17. 【請求項１７】 前記試験荷重が、引張荷重、圧縮荷
    重、曲げ荷重、捻り荷重及び剪断荷重のうちの任意の１
    つ、またはそれらのうちの任意の２つ以上の組合せであ
    ることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項記載
    の材料試験機制御方法。