JP2011033579A

JP2011033579A - Impact testing equipment

Info

Publication number: JP2011033579A
Application number: JP2009182644A
Authority: JP
Inventors: Hidekatsu Kanehashi; 秀豪金橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: JP5161168B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide impact testing equipment measuring the deformation quantity when impact energy is applied to the joining members or the like constituting automobile parts or the like, with high precision by using a simple laser displacement sensor. <P>SOLUTION: In the impact testing equipment 1 for discharging the blow body 3 in a discharge pipe 2 toward an impact block 6 by the high pressure air ejected from the discharge device 4 provided to the base end of the discharge pipe 2 to thereby allow the same to impinge against the impact block 6 to perform an impact test, a vertical body 50 is vertically provided on the surface of the impact block 6, and the laser displacement sensor 52 is arranged just above the discharge pipe 2 to measure the displacement of the vertical body 50 by the laser displacement sensor 52. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車をはじめとする輸送車両に用いられる構造部材のうち高い衝突安全性能が要求される部品に用いられる接合体等に、衝撃荷重が負荷されたときの強度を測定し、安全性を評価するために用いられる衝撃試験装置に関するものである。 The present invention measures the strength when an impact load is applied to a joined body or the like used for a part that requires high collision safety performance among structural members used for transportation vehicles including automobiles, and safety. The present invention relates to an impact test apparatus used for evaluating the above.

従来から自動車をはじめとする輸送車両の設計に際しては、衝突安全性能を確保することが非常に重要な要件の一つとなっている。一方で、近年、炭酸ガス等の地球温暖化ガスの排出抑制のため、エンジン等の燃費改善技術に加えて、車体の軽量化が急務の課題となっている。そのため、車体を鋼板からアルミニウム板などへ材料置換する技術や、高強度鋼板開発および素材適用技術の開発が重要視されてきている。しかしながら、これら新たに開発された技術を適用した自動車等の車体は、従来の鋼板を用いて作製した車体とは、必ずしも衝突安全性能は同一ではないため、衝突安全性能を確保するために、改めて衝突エネルギー吸収部材等の衝撃試験を実施する必要がある。 Conventionally, when designing a transportation vehicle such as an automobile, it is one of the very important requirements to ensure collision safety performance. On the other hand, in recent years, in order to suppress emission of global warming gas such as carbon dioxide gas, in addition to fuel efficiency improvement technology such as an engine, weight reduction of the vehicle body has become an urgent issue. Therefore, importance has been placed on the technology for replacing the material of the vehicle body from a steel plate to an aluminum plate, the development of a high-strength steel plate and the material application technology. However, car bodies such as automobiles to which these newly developed technologies are applied do not necessarily have the same crash safety performance as that of a car body made using conventional steel plates. It is necessary to conduct an impact test on a collision energy absorbing member.

また、自動車等の衝突においては、衝撃エネルギー吸収部材は大きく変形し、その衝突時の衝撃は部分的には歪み速度で１０^３ｓ^−１以上にも達する。しかしながら、従来から衝撃試験に用いられている衝撃試験装置は、材料の高速変形特性を、一台だけで試験、評価することができるものではなく、衝撃試験は、技術的なハードルが高い試験評価技術の一つとなっていた。 Further, in the collision of an automobile or the like, the impact energy absorbing member is greatly deformed, and the impact at the time of the collision partially reaches 10 ³ s ⁻¹ or more at the strain rate. However, conventional impact test equipment used for impact tests cannot test and evaluate the high-speed deformation characteristics of materials with just one unit. Impact tests have high technical hurdles. It became one of the technologies.

従って、安定した信頼性の高い計測技術を兼ね備え、且つ種々の変形速度での強度データベースを構築することができれば、ＦＥＭによる衝突シミュレーションにおける変形速度を考慮した解析評価を高精度に行えるだけでなく、車両或いは部材設計における衝突性能を大きく向上させることができると期待することができる。 Therefore, if we have a stable and reliable measurement technology and can build a strength database at various deformation speeds, not only can we perform analysis evaluation considering deformation speed in collision simulation by FEM with high accuracy, It can be expected that the collision performance in the vehicle or member design can be greatly improved.

従来から一般的に衝撃試験装置としては、シャルピー衝撃試験装置やアイゾット衝撃試験装置が標準的な試験装置として知られている。しかしながら、これらの試験装置は、材料の破断に要した衝撃エネルギーを基に評価する試験装置であって、インパクトの速度を変化させることはできても、衝撃力が負荷された際の応力と変形量（歪み）の関係までを評価することはできない。 Conventionally, Charpy impact test devices and Izod impact test devices are generally known as standard test devices as impact test devices. However, these test devices are based on the impact energy required to break the material and can change the speed of impact, but the stress and deformation when impact force is applied. It is not possible to evaluate the relationship of quantity (distortion).

また、材料の動的・衝撃強度特性を評価することができる衝撃試験装置としては、スプリット・ホプキンソン棒法衝撃試験装置が知られている。このスプリット・ホプキンソン棒法衝撃試験装置を用いた試験では、入力棒と出力棒といった２本の応力棒の間に試験片を挿入し、その入力棒の一端に、圧縮空気などを駆動力として打撃棒を高速で衝突させて、応力棒に貼り付けた歪みゲージ出力から、一次元波動伝播理論によって、高歪み速度領域における応力と変形量（歪み）の関係を評価することができる。 As an impact test apparatus capable of evaluating the dynamic / impact strength characteristics of a material, a split-Hopkinson bar method impact test apparatus is known. In the test using this split-Hopkinson bar method impact test apparatus, a test piece is inserted between two stress bars such as an input bar and an output bar, and one end of the input bar is hit with compressed air as a driving force. The relationship between the stress and the amount of deformation (strain) in the high strain rate region can be evaluated from the strain gauge output attached to the stress rod by colliding the rod at high speed by the one-dimensional wave propagation theory.

しかしながら、このスプリット・ホプキンソン棒法衝撃試験装置を用いた試験では、打撃棒の入力速度が大きいほど衝撃弾性波挙動を長時間計測することができるが、試験片を高延性材料で形成した場合は、その試験片が破断するまでの応力と変形量（歪み）の関係を求めることは非常に困難である。すなわち、この試験装置を用いた試験では、試験評価が可能な速度域は限定されており、歪み速度が１０^３ｓ^−１程度の弾性域から甦生域に入った変形１０％程度までの評価が行えるに過ぎない。また、応力棒の一軸性が要求されるため、試験毎の精度管理が非常に困難であるという欠点もある。 However, in this test using the split-Hopkinson bar method impact test device, the impact elastic wave behavior can be measured for a longer time as the input speed of the striking bar increases, but when the test piece is made of a highly ductile material, It is very difficult to obtain the relationship between stress and deformation (strain) until the test piece breaks. That is, in the test using this test apparatus, the speed range in which the test evaluation can be performed is limited, and the evaluation from the elastic range where the strain rate is about 10 ³ s ^{−1 to} about 10% of the deformation entering the agitation range. It can only be done. In addition, since the uniaxiality of the stress bar is required, there is a drawback that it is very difficult to manage accuracy for each test.

一方で、高延性材料までを含む材料の破断までの動的・衝撃強度特性を測定、評価することができる衝撃試験装置としては、例えば、特許文献１に示すようなワンバー法と呼ばれる衝撃試験装置が知られている。この衝撃試験装置を用いた試験では、１本の応力棒に試験片を治具固定し、その治具を介して試験片をインパクトブロック（衝撃ブロック）に取り付けて試験を行う。詳しくは、インパクトブロックの端面にガイドレールに沿って加速されたハンマーを衝突させることにより、試験片を引っ張り、その際の応力を応力棒に貼り付けた歪みゲージ出力から検出して、高速度域における応力と変形量（歪み）の関係を測定、評価する試験法である。 On the other hand, as an impact test apparatus capable of measuring and evaluating dynamic / impact strength characteristics until breakage of materials including high ductility materials, for example, an impact test apparatus called a one bar method as shown in Patent Document 1 It has been known. In the test using this impact test apparatus, a test piece is fixed to one stress bar with a jig, and the test piece is attached to an impact block (impact block) via the jig to perform the test. Specifically, by colliding an accelerated hammer along the guide rail against the end face of the impact block, the test piece is pulled, and the stress at that time is detected from the strain gauge output affixed to the stress bar. This is a test method for measuring and evaluating the relationship between stress and deformation (strain).

これら衝撃試験装置で、一般的に試験片の歪み計測に用いられているのは、非常に高価な非接触式光学変位計である。この非接触式光学変位計で試験片の歪み計測を行う場合は、例えば、インパクトブロック（衝撃ブロック）等の側面に、白黒マーカと呼ばれる検知シールを貼り付け、非接触式光学変位計でその白黒マーカの境界線の変位量を計測することで、試験片の歪み計測を実施していた。しかしながら、この非接触式光学変位計を用いた計測では、白黒マーカの境界線を判別するために極めて微小なピント調整を行うことが必要で、また、周囲の光量の影響を受けた場合は計測が困難になることもあった。更には、高速度域における応力と変形量（歪み）の関係を測定、評価することは非常に困難であった。 In these impact test apparatuses, a very expensive non-contact optical displacement meter is generally used for strain measurement of a test piece. When measuring the strain of a test piece with this non-contact optical displacement meter, for example, a detection seal called a black and white marker is attached to the side of an impact block (impact block) and the black and white with a non-contact optical displacement meter. The strain of the test piece was measured by measuring the amount of displacement of the marker boundary line. However, in measurement using this non-contact optical displacement meter, it is necessary to make very fine focus adjustments in order to discriminate the boundary line between black and white markers. Sometimes became difficult. Furthermore, it is very difficult to measure and evaluate the relationship between stress and deformation (strain) in the high speed range.

また、本発明者らは、自動車等の衝突時の衝撃強度を精度良く、且つ簡便に計測することができる衝撃試験装置として、特許文献２に示す発明を提案している。 In addition, the present inventors have proposed the invention shown in Patent Document 2 as an impact test apparatus that can accurately and easily measure the impact strength at the time of collision of an automobile or the like.

特開２００４−４０３２号公報JP 2004-4032 A 特開２００７−２１２４１６号公報JP 2007-212416 A

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、自動車部品等を構成する接合体等に衝撃エネルギーが負荷された際の変形量を、高精度に、且つ簡易なレーザ変位センサを用いて計測することができる衝撃試験装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made as a solution to the above-described conventional problems, and it is possible to provide a highly accurate and simple laser displacement sensor for the amount of deformation when impact energy is applied to a joined body or the like constituting an automobile part or the like. An object of the present invention is to provide an impact test apparatus that can be used and measured.

請求項１記載の発明は、筒状の発射管内に収容された打撃体を、前記発射管の先端側に位置する衝撃ブロックに向けて、前記発射管の基端側に設けられた発射装置から噴出された高圧空気により発射させることで、前記打撃体を前記衝撃ブロックに衝突させることにより衝撃試験を実施する衝撃試験装置であって、前記衝撃ブロックの上面に垂直体を立設すると共に、前記発射管の直上に前記垂直体と対峙した状態でレーザ変位センサを配置し、前記レーザ変位センサにより測定対象物である垂直体の位置の変化を計測することを特徴とする衝撃試験装置である。 According to the first aspect of the present invention, the impacting body accommodated in the cylindrical launch tube is directed from the launch device provided on the proximal end side of the launch tube toward the impact block positioned on the distal end side of the launch tube. An impact test device for performing an impact test by causing the impacting body to collide with the impact block by being fired by the jetted high-pressure air, wherein a vertical body is erected on the upper surface of the impact block, and The impact test apparatus is characterized in that a laser displacement sensor is disposed immediately above a launch tube in a state of facing the vertical body, and a change in the position of the vertical body as a measurement object is measured by the laser displacement sensor.

請求項２記載の発明は、前記垂直体は薄板状であって、その板面方向に前記衝撃ブロックが移動することを特徴とする請求項１記載の衝撃試験装置である。 The invention according to claim 2 is the impact test apparatus according to claim 1, wherein the vertical body has a thin plate shape, and the impact block moves in the plate surface direction.

請求項３記載の発明は、前記垂直体の、前記衝撃ブロックが移動する方向側に形成された上縁部は、傾斜した上縁部であることを特徴とする請求項２記載の衝撃試験装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the impact test apparatus according to the second aspect, the upper edge portion of the vertical body formed on the side in which the shock block moves is an inclined upper edge portion. It is.

請求項４記載の発明は、前記垂直体の上縁部は、楔状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の衝撃試験装置である。 The invention according to claim 4 is the impact test apparatus according to claim 3, wherein the upper edge portion of the vertical body is formed in a wedge shape.

本発明の請求項１記載の衝撃試験装置によると、自動車部品等を構成する接合体等に衝撃エネルギーが負荷された際の変形量を、高精度に、且つ簡易なレーザ変位センサを用いて容易に計測することができる。また、微小なピント調整等の煩雑且つ手間な作業も必要とせず、更には、周囲の光量の影響を受けて計測が困難になるということもない。 According to the impact test apparatus of the first aspect of the present invention, the amount of deformation when impact energy is loaded on a joined body or the like constituting an automobile part or the like can be easily determined with high accuracy and a simple laser displacement sensor. Can be measured. Further, complicated and troublesome work such as minute focus adjustment is not required, and furthermore, measurement is not difficult due to the influence of the surrounding light quantity.

本発明の請求項２記載の衝撃試験装置によると、垂直体が移動する際に受ける空気抵抗の影響を極力小さくすることができ、垂直体が移動する際に受ける空気抵抗が衝撃試験に悪影響を及ぼすことがない。 According to the impact test apparatus of claim 2 of the present invention, the influence of the air resistance received when the vertical body moves can be minimized, and the air resistance received when the vertical body moves adversely affects the impact test. There is no effect.

本発明の請求項３記載の衝撃試験装置によると、垂直体が移動する際に受ける空気抵抗の影響をより小さくすることができる。 According to the impact test apparatus of the third aspect of the present invention, the influence of the air resistance received when the vertical body moves can be further reduced.

本発明の請求項４記載の衝撃試験装置によると、垂直体が移動する際に受ける空気抵抗の影響を更に小さくすることができる。 According to the impact test apparatus of the fourth aspect of the present invention, it is possible to further reduce the influence of the air resistance received when the vertical body moves.

本発明の一実施形態を示すもので、打撃体が待機位置にある状態を示す衝撃試験装置の一部欠切側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partially cutaway side view of an impact test apparatus showing a state where an impacting body is in a standby position according to an embodiment of the present invention. 同実施形態を示すもので、打撃体が衝撃ブロックに衝突した状態を示す衝撃試験装置の一部欠切側面図である。FIG. 3 is a partially cutaway side view of an impact test apparatus showing a state where the impacting body collides with the impact block, showing the embodiment. 同実施形態および比較例の衝撃試験装置の要部を併せて示し、（ａ）は打撃体が発射され衝撃ブロックに衝突する直前の状態を示す縦断面図であり、（ｂ）は打撃体が衝撃ブロックに衝突して試験体を破壊した状態を示す縦断面図である。The principal part of the impact test apparatus of the embodiment and the comparative example is shown together, (a) is a longitudinal sectional view showing a state immediately before the impacting body is launched and collides with the impact block, and (b) is the impacting body. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which collided with the impact block and destroyed the test body. 同実施形態の、衝撃ブロックの上面に垂直体が立設した状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。The state which the vertical body stood on the upper surface of the impact block of the embodiment is shown, (a) is a top view, (b) is a side view, (c) is a front view. 本発明の異なる実施形態の、衝撃ブロックの上面に垂直体が立設した状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。The state where the vertical body stood on the upper surface of the impact block of different embodiment of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a side view, (c) is a front view. 本発明の更に異なる実施形態の、衝撃ブロックの上面に垂直体が立設した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state which the vertical body stood on the upper surface of the impact block of still another embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示すもので、内層側シリンダー空間に高圧空気を供給した状態を示す発射装置の縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a launching apparatus according to an embodiment of the present invention, showing a state where high pressure air is supplied to an inner layer side cylinder space. 同実施形態を示すもので、外層側シリンダー空間に高圧空気を供給した状態を示す発射装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the launcher which shows the same embodiment and shows the state which supplied the high pressure air to the outer layer side cylinder space. 同実施形態を示すもので、内層側シリンダー空間から高圧空気を排気して噴出口から外層側シリンダー空間の高圧空気を噴出した状態を示す発射装置の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the launching apparatus showing the same embodiment and showing a state in which high pressure air is exhausted from the inner layer side cylinder space and high pressure air in the outer layer side cylinder space is ejected from the ejection port. 同実施形態の試験に用いる試験体を示す平面図である。It is a top view which shows the test body used for the test of the same embodiment. 同実施形態の試験に用いる試験体を示す側面図である。It is a side view which shows the test body used for the test of the same embodiment. 同実施形態の試験に用いる試験体を示す正面図である。It is a front view which shows the test body used for the test of the embodiment. 同実施形態の試験に用いる試験体をせん断モード試験用の連結部材を用いて連結した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which connected the test body used for the test of the embodiment using the connection member for a shear mode test. 同実施形態の試験に用いる試験体を剥離モード試験用の連結部材を用いて連結した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which connected the test body used for the test of the embodiment using the connection member for peeling mode tests. 同実施形態の試験に用いる試験体をせん断−剥離混合モード試験用の連結部材を用いて連結した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which connected the test body used for the test of the embodiment using the connection member for a shearing-peeling mixed mode test. 同実施形態の衝撃試験装置を用いて衝撃試験を実施している状態を示し、（ａ）は打撃体が発射され衝撃ブロックに衝突する直前の状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は打撃体が衝撃ブロックに衝突した状態を示す要部縦断面図、（ｃ）は打撃体が衝撃ブロックに衝突し、試験体を破壊した状態を示す要部縦断面図である。A state in which an impact test is performed using the impact test apparatus of the embodiment is shown, (a) is a main part longitudinal sectional view showing a state immediately before the impacting body is launched and collides with the impact block, and (b). FIG. 4C is a main part longitudinal cross-sectional view showing a state where the impacting body collides with the impact block, and FIG. 5C is a main part longitudinal cross-sectional view showing a state where the impacting body collides with the impact block and destroys the test body. 実施例で得られた試験結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the test result obtained in the Example.

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

図１および図２は本発明の一実施形態の衝撃試験装置を示し、図１は打撃体が発射前の待機位置にある状態を、図２は発射した打撃体が衝撃ブロックに衝突した状態を夫々示す。尚、図２は後述する計測系の図示を省略している。 1 and 2 show an impact test apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state where the impacting body is in a standby position before firing, and FIG. 2 shows a state where the impacted impacting body collides with the impact block. Each one is shown. Note that FIG. 2 does not show a measurement system which will be described later.

また、図３は本発明の一実施形態の衝撃試験装置の要部を示し、図３（ａ）は打撃体が発射され衝撃ブロックに衝突する直前の状態を、図３（ｂ）は打撃体が衝撃ブロックに衝突して試験体を破壊した状態を夫々示す。尚、図３には一部従来技術に係る構成も併せて図示している。詳しくは実施例の欄で説明する。 3 shows the main part of the impact test apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) shows the state immediately before the impacting body is launched and collides with the impact block, and FIG. 3 (b) shows the impacting body. Shows a state where the test body was destroyed by colliding with the impact block. FIG. 3 also shows a part of the configuration related to the prior art. Details will be described in the example section.

図１および図２において、１は本発明の衝撃試験装置を示し、その衝撃試験装置１は架台１１に支持され、内部に打撃体３を収容する円筒状の発射管２と、その発射管２の基端（後端）側に接続して設けられた発射装置４と、発射管２の先端（前端）側に位置する衝撃ブロック６を基に構成されている。 1 and 2, reference numeral 1 denotes an impact test apparatus according to the present invention. The impact test apparatus 1 is supported by a gantry 11 and has a cylindrical launch tube 2 that houses an impacting body 3 therein, and the launch tube 2. The launching device 4 is connected to the proximal end (rear end) side of the projecting device and the impact block 6 is located on the distal end (front end) side of the launch tube 2.

まず、発射管２内部の詳細構成と、本発明の要点でもある衝撃ブロック６の詳細構成、並びにそれらの関係等について説明する。 First, the detailed configuration inside the launch tube 2, the detailed configuration of the impact block 6, which is the main point of the present invention, and their relationship will be described.

円筒状の発射管２の内部には、先に説明したように、打撃体３が収容されている。この打撃体３は略円筒形状で空洞部３ａを有しており、発射管２との間の摺動抵抗を低減するために、その前後の部位のみが他の部位と比較して大径となっている。このように、打撃体３の外周面のうち、発射管２の内周面に接触する部位を、この大径となった前後部等、打撃体３の外周面の一部だけとすることが、発射管２との間の摺動抵抗を低減することができることで好ましい。尚、この打撃体３は単なる円筒形状で、摺動抵抗が考慮されていないものであっても構わない。 As described above, the impacting body 3 is accommodated in the cylindrical launch tube 2. This striking body 3 has a substantially cylindrical shape and has a hollow portion 3a. In order to reduce sliding resistance with the launch tube 2, only the front and rear portions thereof have a larger diameter than other portions. It has become. As described above, the portion of the outer peripheral surface of the impacting body 3 that is in contact with the inner peripheral surface of the launch tube 2 may be a part of the outer peripheral surface of the impacting body 3 such as the front and rear portions having the large diameter. It is preferable that the sliding resistance with the launch tube 2 can be reduced. The striking body 3 may be a simple cylindrical shape that does not take sliding resistance into consideration.

この打撃体３の内側の空洞部３ａには、発射管２の内部にその発射管２と同心状に内蔵された円筒状のガイド５が極僅かな隙間を介して挿通している。このガイド５の長さは、発射管２の長さと略同じ長さである。打撃体３はその内周面がガイド５の外周面に極僅かな隙間を介して略接触するようにして設けられており、そのガイド５に沿って前方、すなわち、発射管２の基端側から先端側に向けて発射される。 A cylindrical guide 5 incorporated concentrically with the firing tube 2 is inserted through the hollow portion 3a inside the impacting body 3 with a very small gap. The length of the guide 5 is substantially the same as the length of the launch tube 2. The striking body 3 is provided so that the inner peripheral surface thereof is substantially in contact with the outer peripheral surface of the guide 5 through a very small gap, and forward along the guide 5, that is, the proximal end side of the launch tube 2. Is fired toward the tip side.

ガイド５の内部には、出力棒７が設けられている。この出力棒７の形状は円柱状であり、その長さは、発射管２およびガイド５の長さと略同じ長さである。この出力棒７の外径はガイド５の内径より小さく、図１２に示すように、その先端側含む複数の位置で、スペーサーの役割をなす複数個のリング状支持部材１８により支持されており、発射管２並びにガイド５と同心状に配置されている。また、この出力棒７の先端側には、歪みゲージ８が貼着されている。 An output rod 7 is provided inside the guide 5. The shape of the output rod 7 is cylindrical, and the length thereof is substantially the same as the length of the launch tube 2 and the guide 5. The outer diameter of the output rod 7 is smaller than the inner diameter of the guide 5 and is supported by a plurality of ring-shaped support members 18 serving as spacers at a plurality of positions including the tip side as shown in FIG. It is arranged concentrically with the launch tube 2 and the guide 5. A strain gauge 8 is attached to the tip end side of the output rod 7.

この出力棒７の先端と衝撃ブロック６の間には、図１３〜１５に示す連結部材４３〜４５を介して試験体１０が設けられる。その構成については後ほど詳細に説明する。 A test body 10 is provided between the tip of the output bar 7 and the impact block 6 via connecting members 43 to 45 shown in FIGS. The configuration will be described in detail later.

衝撃ブロック６は、架台１１上に設けられたフリーローラ９の上に配置されており円柱状である。この衝撃ブロック６は、図２に示すように、発射された打撃体３がその後面に衝突すると、フリーローラ９上を、前方（先端側）に移動しようとし、連結部材４３〜４５を介して試験体１０に高速で引張荷重を負荷する。 The impact block 6 is disposed on a free roller 9 provided on the gantry 11 and has a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, when the hit impact body 3 collides with its rear surface, the impact block 6 tries to move forward (to the front end side) on the free roller 9 and through the connecting members 43 to 45. A tensile load is applied to the test body 10 at a high speed.

この衝撃ブロック６の上面には、図３に示すように、垂直体５０が立設されている。垂直体５０は薄板状であって、その板面方向に衝撃ブロック６は移動する。垂直体５０の形状を薄板状とすることにより、衝撃ブロック６の移動に伴い、垂直体５０が移動する際に受ける空気抵抗の影響を小さくすることができる。 A vertical body 50 is erected on the upper surface of the impact block 6 as shown in FIG. The vertical body 50 has a thin plate shape, and the impact block 6 moves in the plate surface direction. By making the shape of the vertical body 50 into a thin plate shape, it is possible to reduce the influence of air resistance when the vertical body 50 moves as the impact block 6 moves.

図４および図５に、この垂直体５０の代表的な形状を示す。図４に示す垂直体５０は、側面視が直角三角形状の薄板であって、その垂直縁部５０ｂが衝撃ブロック６の後面と面一となるようにして垂直体５０は立設されている。また、衝撃ブロック６が移動する方向側の上縁部５０ａは、下方に向かうほど衝撃ブロック６が移動する側になるようにして傾斜している。 4 and 5 show typical shapes of the vertical body 50. FIG. The vertical body 50 shown in FIG. 4 is a thin plate having a triangular shape in a side view, and the vertical body 50 is erected so that the vertical edge portion 50b thereof is flush with the rear surface of the impact block 6. Further, the upper edge portion 50a on the side in which the impact block 6 moves is inclined so that the impact block 6 moves toward the lower side as it goes downward.

尚、垂直体５０の垂直縁部５０ｂは、必ずしも衝撃ブロック６の後面と面一となるようにしては立設されていなくても良い。また、垂直体５０の上縁部５０ａの傾斜は、必ずしも図４に示すような直線状でなくても良く、例えば、円弧状等の曲線状であっても良い。垂直体５０の形状を以上に説明したような形状とすることで、垂直体５０が移動する際に受ける空気抵抗の影響をより小さくすることができる。 The vertical edge 50b of the vertical body 50 does not necessarily have to be erected so as to be flush with the rear surface of the impact block 6. Further, the inclination of the upper edge portion 50a of the vertical body 50 is not necessarily a straight line as shown in FIG. 4, and may be a curved line such as an arc. By making the shape of the vertical body 50 as described above, the influence of the air resistance received when the vertical body 50 moves can be further reduced.

この垂直体５０の衝撃ブロック６の上面への取り付けは、接着剤や溶接等によるが、図４（ｃ）に示すように、衝撃ブロック６の上面に取付溝５１を形成し、その取付溝５１に垂直体５０の下縁を嵌込するようにして取り付ければ、より安定した状態で垂直体５０を取り付けることができる。更には、取付溝５１を、図６に示すような、所謂あり溝とすれば、垂直体５０の下縁に隆起部を形成することや、接着を併用する場合は、あり溝の両脇を接着剤溜りとすること等でより安定した状態で垂直体５０を取り付けることができる。 The vertical body 50 is attached to the upper surface of the impact block 6 by an adhesive, welding, or the like. However, as shown in FIG. 4C, a mounting groove 51 is formed on the upper surface of the impact block 6, and the mounting groove 51 If it attaches so that the lower edge of the vertical body 50 may be inserted in, the vertical body 50 can be attached in a more stable state. Furthermore, if the mounting groove 51 is a so-called dovetail groove as shown in FIG. 6, when a raised portion is formed on the lower edge of the vertical body 50, or when bonding is used together, both sides of the dovetail groove are formed. The vertical body 50 can be attached in a more stable state by using an adhesive reservoir or the like.

また、図５に示す垂直体５０は、図４に示す垂直体５０と同様に、側面視が直角三角形状の薄板であるが、その上縁部５０ａは楔状に形成されている。尚、図５に示す垂直体５０は、上縁部５０ａを含む全体形状が楔状であるが、上縁部５０ａのみが楔状に形成されていても良い。垂直体５０の上縁部５０ａを楔状に形成することで、垂直体５０が移動する際に受ける空気抵抗の影響を更に小さくすることができる。 Further, the vertical body 50 shown in FIG. 5 is a thin plate having a right triangle shape in a side view like the vertical body 50 shown in FIG. 4, but its upper edge portion 50 a is formed in a wedge shape. 5 has a wedge shape as a whole including the upper edge portion 50a, but only the upper edge portion 50a may be formed in a wedge shape. By forming the upper edge portion 50a of the vertical body 50 in a wedge shape, the influence of air resistance received when the vertical body 50 moves can be further reduced.

尚、垂直体５０は必ずしも以上に説明したような形状でなくても良く、例えば、側面視が四角形や半円形の薄板でも良く、また、薄板状でなく棒状等であっても構わない。 Note that the vertical body 50 does not necessarily have the shape described above. For example, the vertical body 50 may be a rectangular or semicircular thin plate, or may be a rod shape instead of a thin plate shape.

この垂直体５０と対峙した状態で、図３に示すように、発射管２の直上にはレーザ変位センサ５２が配置されている。このレーザ変位センサ５２から投光されたレーザ光５３を、測定対象物である垂直体５０の端面（垂直縁部５０ｂ）に照射し、反射されたレーザ光５３を受光することで、衝撃ブロック６の上面に立設された垂直体５０の変位量を、その動きに合わせて極僅かな時間置きに高精度に計測することができる。この垂直体５０の変位量は試験体１０の変位量と同一である。このレーザ変位センサ５２によって、時間毎の細かな変位量データを得ることができる。 In a state facing this vertical body 50, as shown in FIG. 3, a laser displacement sensor 52 is disposed immediately above the launch tube 2. By irradiating the laser beam 53 projected from the laser displacement sensor 52 to the end surface (vertical edge portion 50b) of the vertical body 50 which is a measurement object, the impact block 6 is received by receiving the reflected laser beam 53. The amount of displacement of the vertical body 50 erected on the upper surface can be measured with a high degree of accuracy at very short intervals according to the movement. The amount of displacement of the vertical body 50 is the same as the amount of displacement of the test body 10. By this laser displacement sensor 52, fine displacement amount data can be obtained for each time.

また、打撃体３が衝撃ブロック６に衝突することにより発生する試験体１０への引張荷重は、試験体１０を連結した連結部材４３〜４５によって、出力棒７に一次元縦弾性波（歪み波）として伝播する。この歪みの時刻暦変化を、出力棒７に貼着された歪みゲージ８で検出し、図１に示すように、ホィートストンブリッジ回路１２、歪みアンプ１３を介してデジタルスコープ１４へ送信し、且つ記録する。この縦弾性波（歪み波）の時刻暦デジタルデータをパソコン（図示しない）へ転送し、校正係数を乗じることで、試験体１０に作用した衝撃荷重を求めることができる。 Further, the tensile load applied to the test body 10 caused by the impacting body 3 colliding with the impact block 6 is caused by the connecting members 43 to 45 connecting the test body 10 to the one-dimensional longitudinal elastic wave (distortion wave) on the output rod 7. ) To propagate. This strain change in the time calendar is detected by a strain gauge 8 attached to the output rod 7, and transmitted to the digital scope 14 through the Wheatstone bridge circuit 12 and the strain amplifier 13 as shown in FIG. And record. By transferring the time calendar digital data of this longitudinal elastic wave (distortion wave) to a personal computer (not shown) and multiplying by a calibration coefficient, the impact load acting on the test body 10 can be obtained.

尚、出力棒７は、試験体１０に作用する衝撃荷重による歪み範囲が弾性範囲内以上である直径、或いは強度（弾性範囲）を有する材料で形成されている。また、この出力棒７は、試験体１０の破壊に要する時間より、出力棒７の中を伝播する縦弾性波（歪み波）が、出力棒７の基端で反射して出力棒７の先端側の歪みゲージ８の位置まで戻ってくるまでの時間より長くなるだけの十分な長さを有する金属棒で形成されていることが望ましい。 The output rod 7 is formed of a material having a diameter or strength (elastic range) in which the strain range due to the impact load acting on the test body 10 is equal to or greater than the elastic range. In addition, the output bar 7 reflects the longitudinal elastic wave (distortion wave) propagating through the output bar 7 at the base end of the output bar 7 from the time required for breaking the test body 10, and the distal end of the output bar 7. It is desirable that the metal rod is formed of a metal rod having a sufficient length so as to be longer than the time required to return to the position of the strain gauge 8 on the side.

また、出力棒７の歪みゲージ８は、出力棒７の先端からその出力棒７の直径の３倍以上離れた位置に貼着されていることが望ましい。連結部材４３〜４５が連結された出力棒７の先端部付近に歪みゲージ８が貼着されている場合は、断面内の歪み分布が一様でない可能性がある。経験的な理論ではあるが、サンブナンの理論から歪みゲージ８は、出力棒７の先端からその出力棒７の直径の３倍以上離れた位置に貼着されることが望ましい。 Further, it is desirable that the strain gauge 8 of the output rod 7 is attached to a position away from the tip of the output rod 7 by three times or more the diameter of the output rod 7. When the strain gauge 8 is attached near the tip of the output rod 7 to which the connecting members 43 to 45 are connected, the strain distribution in the cross section may not be uniform. Although it is an empirical theory, it is desirable that the strain gauge 8 is attached to a position at least three times the diameter of the output rod 7 from the tip of the output rod 7 according to the Sambunan theory.

更には、この歪みゲージ８によって、試験体１０に作用する衝撃力を、出力棒７の中を伝播する一次元弾性波動による歪みとして検出し、予め求めておいた歪みと荷重との静的な関係を示す校正係数を歪み検出値に乗じることによって、衝撃荷重の時刻暦変化を測定できるように構成することが望ましい。 Further, the strain gauge 8 detects an impact force acting on the test body 10 as a strain caused by a one-dimensional elastic wave propagating through the output rod 7, and statically calculates the strain and load obtained in advance. It is desirable to be able to measure the change in time of the impact load by multiplying the distortion detection value by a calibration coefficient indicating the relationship.

このように構成することで、打撃体３の衝突によって発生する反射波の影響が及ばない範囲で、試験体１０を破壊することができる。衝撃引張荷重波形は、試験体１０の接合部が破断することによって急激に減少することから、それまでに生じた最大荷重が、試験体１０の接合部の衝撃強度として得られる。 By comprising in this way, the test body 10 can be destroyed in the range which the influence of the reflected wave which generate | occur | produces by the collision of the impact body 3 does not reach. Since the impact tensile load waveform sharply decreases when the joint portion of the test body 10 breaks, the maximum load generated so far is obtained as the impact strength of the joint portion of the test body 10.

また、図１に示すように、発射管２の先端部付近には、一定の間隔を開けて光電管１５ａ、１５ｂが取り付けられており、発射された打撃体３が夫々の光電管１５ａ、１５ｂの前を通過する時刻を検知することができるように構成されている。この検知された時刻信号が、アンプ１６を介してデジタルオシロスコープ１７に送信、記録される。 Further, as shown in FIG. 1, photoelectric tubes 15a and 15b are attached in the vicinity of the distal end portion of the firing tube 2 with a certain interval, and the fired impacting body 3 is placed in front of the respective photoelectric tubes 15a and 15b. It is comprised so that the time which passes can be detected. The detected time signal is transmitted to the digital oscilloscope 17 through the amplifier 16 and recorded.

この光電管１５ａ、１５ｂの間隔と検知された通過時刻から、打撃体３の衝撃初速度Ｖを求めることができる。詳しく説明すると、この求められた初速度Ｖと打撃体３の質量ｍから、Ｅ＝１／２ｍＶ^２という式を用いて、試験体１０に負荷される衝撃エネルギーＥを求めることができる。 From the interval between the photoelectric tubes 15a and 15b and the detected passage time, the impact initial velocity V of the impacting body 3 can be obtained. More specifically, the impact energy E applied to the test body 10 can be obtained from the obtained initial velocity V and the mass m of the impacting body 3 using the equation E = 1/2 mV ² .

次に、発射装置４の構成を、図７〜９に基づいて詳細に説明する。 Next, the configuration of the launching device 4 will be described in detail based on FIGS.

発射装置４は、その外表面を形成する円筒状の筒状体２０と、その筒状体２０の前後両端面を被覆する蓋板２４ａ、２４ｂと、その筒状体２０の内側に筒状体２０と同心状に設けられた筒状体２０より小径の円筒状の筒状隔壁２５と、その筒状隔壁２５の内側に進退自在に設けられた円筒状のピストン２９とから構成されている。 The launcher 4 includes a cylindrical tubular body 20 that forms an outer surface thereof, lid plates 24 a and 24 b that cover both front and rear end faces of the tubular body 20, and a tubular body on the inner side of the tubular body 20. The cylindrical partition wall 25 is smaller in diameter than the cylindrical body 20 provided concentrically with the cylindrical body 20, and the cylindrical piston 29 is provided inside the cylindrical partition wall 25 so as to be movable forward and backward.

ピストン２９の外周面と、筒状隔壁２５の内周面は、気密に接触しており、その少なくとも一方が弾性材で形成されていることが好ましい。また、ピストン２９の前方側は円盤状のピストンヘッド２９ａとなっており、このピストンヘッド２９ａの前面と、前側の蓋板２４ａの内面（後面）も、ピストン２９が前進した際に、気密に接触するよう少なくとも一方が弾性材で形成されていることが好ましい。 It is preferable that the outer peripheral surface of the piston 29 and the inner peripheral surface of the cylindrical partition wall 25 are in airtight contact, and at least one of them is formed of an elastic material. The front side of the piston 29 is a disc-shaped piston head 29a, and the front surface of the piston head 29a and the inner surface (rear surface) of the front cover plate 24a are also in airtight contact when the piston 29 moves forward. It is preferable that at least one is made of an elastic material.

発射装置４の内部には、筒状体２０と筒状隔壁２５で、二層の空間が形成されており、筒状隔壁２０で仕切られた外側に形成された筒状体２０との間の空間が外層側シリンダー空間２６、筒状隔壁２０の内側が内層側シリンダー空間２７となっている。 Inside the launching device 4, a two-layer space is formed by the tubular body 20 and the tubular partition wall 25, and between the tubular body 20 formed on the outside partitioned by the tubular partition wall 20. The space is an outer layer side cylinder space 26, and the inner side of the cylindrical partition wall 20 is an inner layer side cylinder space 27.

筒状隔壁２５の前側の蓋板２４ａ寄りには、外層側シリンダー空間２６と内層側シリンダー空間２７を連通する連通孔２５が形成されており、ピストン２９が後退した状態では、この連通孔２５が開放した状態となるが、ピストン２９が前進した状態では、この連通孔２５はピストン２９の外周面で被覆され閉塞した状態となる。 A communication hole 25 communicating the outer layer side cylinder space 26 and the inner layer side cylinder space 27 is formed near the front cover plate 24a of the cylindrical partition wall 25. When the piston 29 is retracted, the communication hole 25 is formed. Although it is in an open state, when the piston 29 moves forward, the communication hole 25 is covered and closed by the outer peripheral surface of the piston 29.

また、前側の蓋板２４ａには、後で説明する高圧空気の噴出口２１が複数形成されており、先に説明した筒状隔壁２５の連通孔２５と同様に、ピストン２９が後退した状態では、この噴出口２１は開放した状態となるが、ピストン２９が前進した状態では、この噴出口２１はピストンヘッド２９ａの前面で被覆され閉塞した状態となる。 The front lid plate 24a is formed with a plurality of high-pressure air jets 21 to be described later. Like the communication hole 25 of the cylindrical partition wall 25 described above, the piston 29 is retracted. The jet port 21 is open, but when the piston 29 is advanced, the jet port 21 is covered with the front surface of the piston head 29a and closed.

図７〜９に示す２３は、外層側シリンダー空間２６に高圧空気を供給する給気管である。また、２８は、内層側シリンダー空間２７の内部に高圧空気を供給する給気管であり、３０は、内層側シリンダー空間２７から供給された高圧空気を瞬時に排気する排気管である。これら給気管２３、２８、および排気管３０には切替弁が設けられている。 Reference numeral 23 shown in FIGS. 7 to 9 is an air supply pipe for supplying high-pressure air to the outer layer side cylinder space 26. Reference numeral 28 denotes an air supply pipe for supplying high-pressure air into the inner layer-side cylinder space 27, and reference numeral 30 denotes an exhaust pipe for instantaneously exhausting the high-pressure air supplied from the inner layer-side cylinder space 27. These supply pipes 23 and 28 and the exhaust pipe 30 are provided with switching valves.

続いて、この発射装置４の動作状態について説明する。 Next, the operating state of the launcher 4 will be described.

打撃体３の発射にあたっては、まず、図７に示すように、給気管２８から内層側シリンダー空間２７の内部に高圧空気を供給する。高圧空気を供給すると、ピストン２９は筒状隔壁２５で囲まれた内層側シリンダー空間２７内を前進し、ピストンヘッド２９ａの前面が前側の蓋板２４ａの内面に圧接した状態で停止する。このとき、前側の蓋板２４ａに形成された噴出口２１は、ピストンヘッド２９ａの前面で被覆され閉塞した状態となる。 In launching the impacting body 3, first, as shown in FIG. 7, high-pressure air is supplied from the air supply pipe 28 into the inner layer side cylinder space 27. When high-pressure air is supplied, the piston 29 moves forward in the inner layer side cylinder space 27 surrounded by the cylindrical partition wall 25, and stops in a state where the front surface of the piston head 29a is in pressure contact with the inner surface of the front lid plate 24a. At this time, the ejection port 21 formed in the front lid plate 24a is covered and closed by the front surface of the piston head 29a.

続いて、図８に示すように、給気管２３から外層側シリンダー空間２６の内部に高圧空気を供給する。外層側シリンダー空間２６と内層側シリンダー空間２７に、共に高圧空気が充填された状態で、図９に示すように、内層側シリンダー空間２７側の高圧空気を瞬時に排気することで、外層側シリンダー空間２６内の高圧空気は、噴出口２１から噴出され、発射管２内の待機位置にある打撃体３を、衝撃ブロック６に向けて発射する。 Subsequently, as shown in FIG. 8, high-pressure air is supplied from the air supply pipe 23 into the outer layer side cylinder space 26. As shown in FIG. 9, with the outer layer side cylinder space 26 and the inner layer side cylinder space 27 both filled with high pressure air, the high layer air on the inner layer side cylinder space 27 side is instantaneously exhausted, so that the outer layer side cylinder is exhausted. The high-pressure air in the space 26 is ejected from the ejection port 21, and the impacting body 3 at the standby position in the launch tube 2 is launched toward the impact block 6.

より詳しく説明すると、外層側シリンダー空間２６と内層側シリンダー空間２７に、共に高圧空気が充填された状態で、排気管３０の切替弁を開放すると、内層側シリンダー空間２６内の高圧空気は、排気管３０から瞬時に排気され、内層側シリンダー空間２７内のピストン２９は後退する。ピストン２９の後退により、連通孔２５並びに噴出口２１は開放するので、外層側シリンダー空間２６内の高圧空気は、連通孔２５を通って噴出口２１から勢いよく噴出し、打撃体３の背面に衝撃力を負荷する。この衝撃力が負荷された打撃体３は瞬時に加速され、衝撃ブロック６に向けて発射される。 More specifically, when the switching valve of the exhaust pipe 30 is opened in a state where both the outer layer side cylinder space 26 and the inner layer side cylinder space 27 are filled with high pressure air, the high pressure air in the inner layer side cylinder space 26 is exhausted. The pipe 30 is exhausted instantaneously, and the piston 29 in the inner layer side cylinder space 27 moves backward. Since the communication hole 25 and the ejection port 21 are opened by the retreat of the piston 29, the high-pressure air in the outer layer side cylinder space 26 is expelled from the ejection port 21 through the communication hole 25, and reaches the back surface of the impacting body 3. Apply impact force. The impacting body 3 loaded with the impact force is instantaneously accelerated and fired toward the impact block 6.

以上説明したように、この発射装置４は、外層側シリンダー空間２６と内層側シリンダー空間２７とよりなる二層構造とすることにより、高圧空気噴出機構２２を構成している。 As described above, the launching device 4 constitutes the high-pressure air ejection mechanism 22 by adopting a two-layer structure including the outer layer side cylinder space 26 and the inner layer side cylinder space 27.

次に、本発明の衝撃試験装置１で用いる試験体１０並びに連結部材４３〜４５の構成について、詳細に説明する。尚、試験体１０並びに連結部材４３〜４５の大きさ（縦横の幅）は、打撃体３の空洞部３ａの径より小さい必要があり、試験体１０並びに連結部材４３〜４５をこのような大きさとすることで、打撃体３は、試験体１０並びに連結部材４３〜４５の周囲を通過して衝撃ブロック６に衝突することができる。 Next, the structure of the test body 10 and the connection members 43 to 45 used in the impact test apparatus 1 of the present invention will be described in detail. In addition, the magnitude | size (length and width) of the test body 10 and the connection members 43-45 needs to be smaller than the diameter of the cavity part 3a of the impact body 3, and the test body 10 and the connection members 43-45 are such a magnitude | size. By doing so, the impacting body 3 can pass around the test body 10 and the connection members 43 to 45 and collide with the impact block 6.

この試験体１０は、図１０〜１２に示すように、ニ体の溝形材４０ａ、４０ｂのウエブ（接合面）を背中合わせとし、スポット溶接４１で接合することにより構成されている。また、夫々の溝形材４０ａ、４０ｂの片側或いは両側のフランジには連結孔４２ａ、４２ｂが形成されており、図１３〜１５に示すように、これら連結孔４２ａ、４２ｂを介して、ピンやボルト（図示せず）で両側の連結部材４３〜４５と連結される。この両側の連結部材４３〜４５は、夫々出力棒７の先端と、衝撃ブロック６に連結される。 As shown in FIGS. 10 to 12, the test body 10 is configured by joining the two groove-shaped members 40 a and 40 b with the webs (joint surfaces) back to back and joining them by spot welding 41. Further, connecting holes 42a and 42b are formed in the flanges on one side or both sides of the respective groove members 40a and 40b. As shown in FIGS. 13 to 15, via these connecting holes 42a and 42b, pins and It connects with the connection members 43-45 of both sides with a volt | bolt (not shown). The connecting members 43 to 45 on both sides are connected to the tip of the output rod 7 and the impact block 6, respectively.

連結部材４３〜４５としては、図１３に示す試験体１０のせん断モード試験用の連結部材４３、図１４に示す試験体１０の剥離モード試験用の連結部材４４、図１５に示す試験体１０のせん断−剥離混合モード試験用の連結部材４５等、複数種の連結部材がある。 As the connection members 43 to 45, the connection member 43 for the shear mode test of the test body 10 shown in FIG. 13, the connection member 44 for the peeling mode test of the test body 10 shown in FIG. 14, and the test body 10 shown in FIG. There are a plurality of types of connecting members such as a connecting member 45 for a shear-peeling mixed mode test.

図１３に示す試験体１０のせん断モード試験用の連結部材４３を用いて試験体１０を連結した試験では、衝撃ブロック６に打撃体３が衝突すると、矢印方向に作用する引張荷重が作用し、試験体１０の接合面にはせん断方向の引張力が働き、結果として試験体１０のスポット溶接４１された部位にせん断力が作用する。 In the test in which the test body 10 is connected using the connection member 43 for the shear mode test of the test body 10 shown in FIG. 13, when the impacting body 3 collides with the impact block 6, a tensile load acting in the direction of the arrow acts, A tensile force in the shearing direction acts on the joint surface of the test body 10, and as a result, a shearing force acts on the spot welded portion 41 of the test body 10.

図１４に示す試験体１０の剥離モード試験用の連結部材４４を用いて試験体１０を連結した試験では、衝撃ブロック６に打撃体３が衝突すると、矢印方向に作用する引張荷重が作用し、試験体１０の接合面には直交する方向の引張力が働き、結果として試験体１０のスポット溶接４１を引き剥がそうとする剥離力が作用する。 In the test in which the test body 10 is connected using the connection member 44 for the peeling mode test of the test body 10 shown in FIG. 14, when the impacting body 3 collides with the impact block 6, a tensile load acting in the direction of the arrow acts, A tensile force in a direction orthogonal to the joint surface of the test body 10 acts, and as a result, a peeling force that tries to peel off the spot weld 41 of the test body 10 acts.

図１５に示す試験体１０のせん断−剥離混合モード試験用の連結部材４５を用いて試験体１０を連結した試験では、衝撃ブロック６に打撃体３が衝突すると、矢印方向に作用する引張荷重が作用し、試験体１０の接合面には前記引張荷重に傾斜した角度の引張力が働き、結果として試験体１０のスポット溶接４１された部位には、せん断力と剥離力が同時に負荷されるせん断−剥離混合力が作用する。 In the test in which the test body 10 is connected using the connection member 45 for the shear-peeling mixed mode test of the test body 10 shown in FIG. 15, when the impacting body 3 collides with the impact block 6, a tensile load acting in the arrow direction is applied. The tensile force of the angle inclined to the said tensile load acts on the joint surface of the test body 10, and as a result, the shearing force and the peeling force are simultaneously applied to the spot welded portion 41 of the test body 10 -A peeling mixing force acts.

以上に示したような複数種の連結部材４３〜４５を用いて衝撃試験を行うことで、試験体１０に高速で引張応力を負荷させて、せん断モードや剥離モード等任意の負荷モードにおける試験体１０の衝撃接合強度を測定できるので、剥離力とせん断力が複合された様々な条件の荷重下での接合体（試験体１０）の強度特性を評価することが可能となる。 By performing an impact test using a plurality of types of connecting members 43 to 45 as described above, a tensile stress is applied to the test body 10 at a high speed, and the test body in an arbitrary load mode such as a shear mode or a peeling mode. Since the impact bonding strength of 10 can be measured, it is possible to evaluate the strength characteristics of the bonded body (test body 10) under loads under various conditions in which the peeling force and the shearing force are combined.

次に、本発明の衝撃試験装置１を用い、試験体１０を連結部材４４で夫々出力棒７の先端と衝撃ブロック６に連結して、衝撃試験を実施した際の状況を、図１６（ａ）〜（ｃ）に基づき説明する。 Next, using the impact test apparatus 1 of the present invention, the test body 10 is connected to the tip of the output rod 7 and the impact block 6 by the connecting member 44, and the situation when the impact test is performed is shown in FIG. ) To (c).

図１６（ａ）は、打撃体３が発射され衝撃ブロック６に衝突する直前の状態を示す。この状態から打撃体３は更に前方に進み、図１６（ｂ）に示すように、衝撃ブロック６に衝突するが、打撃体３には、試験体１０並びに連結部材４４の大きさより大きな径の空洞部３ａが形成されているため、打撃体３は、試験体１０並びに連結部材４４の周囲を通過し、衝撃ブロック６に確実に衝突する。 FIG. 16A shows a state immediately before the impacting body 3 is fired and collides with the impact block 6. From this state, the impacting body 3 further advances forward and collides with the impact block 6 as shown in FIG. 16B. However, the impacting body 3 has a cavity with a diameter larger than the size of the test body 10 and the connecting member 44. Since the portion 3 a is formed, the impacting body 3 passes around the test body 10 and the connecting member 44 and reliably collides with the impact block 6.

打撃体３が衝突した衝撃ブロック６は、図２に示すように、フリーローラ９上を前方（先端側）に移動しようとし、連結部材４４に高速の引張荷重が付与され、また、試験体１０には高速で剥離力が作用する。その際、出力棒７に貼着された歪みゲージ８によって、引張荷重により出力棒７に作用した高速歪みを検出することができる。更に、衝撃ブロック６に衝突した打撃体３は、慣性により衝撃ブロック６を前方（先端側）に移動させるので、図１６（ｃ）に示すように、試験体１０は破壊に至る。 As shown in FIG. 2, the impact block 6 with which the impacting body 3 has collided tries to move forward (front end side) on the free roller 9, and a high-speed tensile load is applied to the connecting member 44. The peeling force acts at high speed. At that time, the strain gauge 8 attached to the output rod 7 can detect the high-speed strain applied to the output rod 7 due to the tensile load. Further, the impacting body 3 that has collided with the impact block 6 moves the impact block 6 forward (front end side) due to inertia, so that the test body 10 is destroyed as shown in FIG.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and the present invention is implemented with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the present invention. These are all included in the technical scope of the present invention.

本実施例では、図３に示す衝撃試験装置を用いて衝撃試験を実施し、試験体１０の変位量を、下記する発明例と比較例の２種の方法で同時に計測し、その発明例と比較例により求められた変位量を比較対照した。尚、試験体１０としては、一般に歪み速度依存性がないと考えられている７０７５−Ｔ６アルミニウム合金を用いて試験を実施した。 In this example, an impact test is performed using the impact test apparatus shown in FIG. 3, and the displacement amount of the test body 10 is simultaneously measured by the two methods of the invention example and the comparative example described below. The amount of displacement obtained by the comparative example was compared and compared. In addition, as the test body 10, the test was implemented using 7075-T6 aluminum alloy generally considered not to have strain rate dependency.

発明例では、衝撃ブロック６の上面に側面視が直角三角形状の薄板でなる垂直体５０を立設すると共に、発射管２の直上に垂直体５０と対峙した状態でレーザ変位センサ５２（キーエンス製、ＬＫ−Ｇ１５５＠５０ｋＨｚ）を配置し、そのレーザ変位センサ５２により測定対象物である垂直体５０の端面（垂直縁）の位置の変化（変位量）Δδ_１（図３に示す）を計測した。 In the example of the invention, a vertical body 50 made of a thin plate having a right triangle shape in side view is erected on the upper surface of the impact block 6, and a laser displacement sensor 52 (manufactured by Keyence, Inc.) is opposed to the vertical body 50 immediately above the launch tube 2. , LK-G155 @ 50 kHz), and the change (displacement amount) Δδ ₁ (shown in FIG. 3) of the position of the end surface (vertical edge) of the vertical body 50 as the measurement object was measured by the laser displacement sensor 52. .

一方、比較例では、試験体１０の両側に位置する連結部材４４の側面に黄色と黒のマーカ（検知シール）５３を貼り付けると共に、側方からそのマーカ５３の変位を高速度カメラ（フォトロン製、ＦＡＳＴＣＡＭ−ＭＡＸ）を用いて１０ｋＨｚ相当で撮影し、対称形状追跡機能を有する動体解析ソフト（フォトロン製、ＴＥＭＡ：ＴｒａｃｋＥｙｅＭｏｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ）によって、図３に示す変位量Δδ_２を計測した。 On the other hand, in the comparative example, yellow and black markers (detection seals) 53 are pasted on the side surfaces of the connecting member 44 located on both sides of the test body 10, and the displacement of the markers 53 is measured from the side by a high-speed camera (Photolon 3 was measured using a FASTCAM-MAX (manufactured by FASTCAM-MAX), and the displacement amount Δδ ₂ shown in FIG. 3 was measured by a moving object analysis software (manufactured by Photolon, TEMA: Track Eye Motion Analysis) having a symmetry tracking function.

図１７に、打撃体３を約３０ｍ／ｓの速度で発射させ、衝撃ブロック６に衝突させたときの、発明例と比較例により夫々計測した変位量Δδ_１、Δδ_２と時間との関係（時刻暦応答）を示す。 FIG. 17 shows the relationship between the displacement amounts Δδ ₁ and Δδ ₂ measured by the inventive example and the comparative example and time when the impacting body 3 is fired at a speed of about 30 m / s and collides with the impact block 6 ( Time calendar response).

発明例と比較例により計測された結果（データ）を比較対照すると、発明例のデータは比較例のデータの２０倍以上であり（図１７では点の数が多すぎるため太線のように表示されている。）、発明例は比較例と比べると非常に高精度に計測できていることが分かる。また、発明例のグラフと比較例のグラフを比較すると、発明例のグラフにはガタツキが殆どなく、衝撃ブロックの上面に垂直体を立設したに関わらず、衝撃ブロックは、空気抵抗の影響を受けることなく一軸性を保持したまま偏心せずに移動していることが分かる。 When the results (data) measured by the inventive example and the comparative example are compared and compared, the data of the inventive example is 20 times or more that of the comparative example (in FIG. 17, the number of points is too large, so it is displayed as a thick line). It can be seen that the inventive example can be measured with very high accuracy compared to the comparative example. In addition, when the graph of the invention example and the graph of the comparative example are compared, the graph of the invention example has almost no rattling, and the impact block is affected by the air resistance regardless of whether a vertical body is erected on the upper surface of the impact block. It can be seen that the uniaxiality is maintained without moving and is not eccentric.

１…衝撃試験装置
２…発射管
３…打撃体
４…発射装置
６…衝撃ブロック
５０…垂直体
５０ａ…上縁部
５２…レーザ変位センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Impact test apparatus 2 ... Launch tube 3 ... Impacting body 4 ... Launching apparatus 6 ... Impact block 50 ... Vertical body 50a ... Upper edge part 52 ... Laser displacement sensor

Claims

A striking body accommodated in a cylindrical launch tube is fired by high-pressure air ejected from a launch device provided on the proximal end side of the launch tube toward an impact block located on the distal end side of the launch tube Thus, an impact test apparatus for performing an impact test by causing the impacting body to collide with the impact block,
A vertical body is erected on the upper surface of the impact block, and a laser displacement sensor is disposed immediately above the launch tube in a state of facing the vertical body, and the position of the vertical body that is a measurement object is measured by the laser displacement sensor. An impact testing device characterized by measuring changes.

The impact test apparatus according to claim 1, wherein the vertical body has a thin plate shape, and the impact block moves in the plate surface direction.

The impact test apparatus according to claim 2, wherein an upper edge portion of the vertical body formed on the side in which the impact block moves is an inclined upper edge portion.

4. The impact test apparatus according to claim 3, wherein an upper edge portion of the vertical body is formed in a wedge shape.