JP2017146223A - Test piece holding device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a test piece holding device which can stably holds a test piece without deforming it and can apply a shear stress as well as a tensile stress or a compressive stress to the test piece.SOLUTION: A holding device 15 holds a test piece 60 including a test part 61 and a pair of holding parts 62 and 63 provided at both ends of the test part 61. The holding device 15 comprises first and second fixing parts 80 and 90 for holding the holding parts 62 and 63, a first arm 46, a connection part 44 for connecting the first fixing part 80 and the first arm 46, and a second arm 56 moving in an A direction in combination with the second fixing part 90. The first arm 46 has an extension part 46b which is provided opposite the second fixing part 90 when viewed from the first fixing part 80 in the A direction, and the extension part 46b has a supporting hole 46d. The supporting hole 46b is provided with a linear motion bearing 44a. A shaft member 44b has one side inserted to the linear motion bearing 44a and has the other side fixed to the first fixing part 80.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、試験片の保持装置に関する。   The present invention relates to a test piece holding apparatus.

橋梁等の構造物は、使用条件に応じたせん断負荷を受ける。この構造物が想定よりも大きなせん断負荷を受けた場合、例えば想定よりも大きな地震が発生した場合には、橋台等の構造物の構成部材には、せん断割れが生じ、橋面の傾斜や落橋に至るおそれがある。このような事故の発生を防止するため、構造物の構成部材の機械的性質を評価することが必要である。   Structures such as bridges are subjected to shear loads according to the conditions of use. When this structure is subjected to a greater shear load than expected, for example, when an earthquake greater than expected occurs, shear cracks occur in structural members such as abutments, and the slope of the bridge surface or falling bridges There is a risk of reaching. In order to prevent the occurrence of such an accident, it is necessary to evaluate the mechanical properties of the structural members.

しかし、構造物の構成部材の機械的性質の評価は、構造物の実物に対して行うことは不可能である。そのため、実際の構成部材を模擬した試験片に対して引張負荷やねじり負荷等を付与することで、構造物における負荷形態を模擬することが行われている。この小型の模擬試験片を用いて構造物の部分的な機械的性質を評価し、その評価結果を基に構造物全体の機械的性質を推定する。   However, it is impossible to evaluate the mechanical properties of the structural members of the structure with respect to the actual structure. Therefore, a load form in a structure is simulated by applying a tensile load, a torsion load, or the like to a test piece that simulates an actual component member. The small mechanical test piece is used to evaluate the partial mechanical properties of the structure, and the mechanical properties of the entire structure are estimated based on the evaluation results.

せん断特性の評価方法としては、特許文献1および2ならびに非特許文献1〜3に記載の方法が挙げられる。   Examples of the shear property evaluation method include methods described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 to 3.

特許文献1に記載の方法は、円柱状の試験片の軸線に対して直交する方向に移動する治具によって、試験片のせん断面に平行な方向の力(いわゆる目違い負荷)を付与することにより、せん断応力を付与する方法である。特許文献2に記載の方法は、試験装置の2個の保持手段でシート状の試験片を挟み、2個の保持手段を相対的にずらすことにより試験片に圧縮応力およびせん断応力を付与する方法である。   The method described in Patent Document 1 applies a force in a direction parallel to the shear surface of the test piece (so-called misload) by a jig that moves in a direction orthogonal to the axis of the cylindrical test piece. This is a method of applying shear stress. The method described in Patent Document 2 is a method of applying a compressive stress and a shear stress to a test piece by sandwiching a sheet-like test piece with two holding means of a test apparatus and relatively shifting the two holding means. It is.

非特許文献1に記載の方法は4点曲げ試験、非特許文献2に記載の方法は3点曲げ試験による方法である。非特許文献3に記載の方法は、試験片に目違い切欠きを設け、試験片を圧縮することにより、これらの切欠きの間でせん断破壊させる方法である。   The method described in Non-Patent Document 1 is a four-point bending test, and the method described in Non-Patent Document 2 is a three-point bending test. The method described in Non-Patent Document 3 is a method in which a notch is provided in a test piece, and the test piece is compressed to cause shear fracture between these notches.

実開昭62−176741号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-176741 特開2010−71774号公報JP 2010-71774 A

鈴木竜生、磯野吉正、小河真人、「非対称四点曲げ試験法によるSi構造体のせん断強度評価」、日本機械学会2007年度年次大会講演論文集、社団法人日本機械学会、2007年9月7日、p.719−720Suzuki Tatsuo, Kanno Yoshimasa, Ogawa Masato, “Evaluation of Shear Strength of Si Structures by Asymmetric Four-Point Bending Test Method”, Proc. , P. 719-720 JIS K 7057、「繊維強化プラスチック−ショートビーム法による見掛けの層間せん断強さの求め方」、1987年3月1日制定JIS K 7057, “Fiber-Reinforced Plastics – How to Determine Apparent Interlaminar Shear Strength by the Short Beam Method”, established on March 1, 1987 JIS K 7092、「炭素繊維強化プラスチックの目違い切欠き圧縮による層間せん断強さ試験方法」、2005年12月20日制定JIS K 7092, “Test method for interlaminar shear strength by notch compression of carbon fiber reinforced plastic”, established on December 20, 2005

構造物の構成部材には、溶接部の残留応力のように、せん断応力だけでなく、引張応力または圧縮応力も加わっている部分が存在する。そのため、せん断応力とともに引張応力または圧縮応力を付与することができれば、実際の構造物における負荷形態を模擬した試験を行うことができ、より精度の高い材料評価を行うことができる。   The structural member includes a portion to which not only shear stress but also tensile stress or compressive stress is applied, such as residual stress in a welded portion. Therefore, if a tensile stress or a compressive stress can be applied together with a shear stress, a test simulating a load form in an actual structure can be performed, and more accurate material evaluation can be performed.

例えば小型の試験片に対し、せん断応力とともに引張応力または圧縮応力を付与することができれば次のような利点がある。構造物の微小な領域からその構造物の性能を損なうことのないように採取した小型の試験片に対して、実際の負荷形態を模擬した試験を行うことができる。これにより、構造物そのものの残存強度を評価することが可能となる。この場合、構造物の構成部材を模擬した模擬試験片を用いて行う試験よりも高い精度で評価することができる。   For example, if a tensile stress or a compressive stress can be applied together with a shear stress to a small test piece, there are the following advantages. A test simulating an actual load form can be performed on a small test piece collected from a minute region of the structure so as not to impair the performance of the structure. Thereby, it becomes possible to evaluate the residual strength of the structure itself. In this case, the evaluation can be performed with higher accuracy than a test performed using a simulated test piece simulating a structural member of the structure.

従来、試験片にせん断応力、引張応力または圧縮応力を付与する際には、例えばチャックを用いて試験片を保持していた。しかし、チャックによって試験片を保持すると試験片が変形する可能性がある。このように試験片が変形した状態で応力を付与すると、変形の影響により材料評価の精度が低下する可能性がある。特に試験片が小型である場合には試験片が変形する可能性が高く、材料評価の精度が大きく低下しやすい。これに対し、小型の試験片をつかむ方法としてピンチャックを用いる方法がある。しかし、小型のピンチャックは、高い寸法精度が得られにくいため、材料評価の精度が低下する可能性がある。   Conventionally, when applying a shear stress, a tensile stress, or a compressive stress to a test piece, the test piece is held using, for example, a chuck. However, if the test piece is held by the chuck, the test piece may be deformed. Thus, if stress is applied in a state where the test piece is deformed, the accuracy of the material evaluation may be lowered due to the influence of the deformation. In particular, when the test piece is small, the test piece is likely to be deformed, and the accuracy of the material evaluation is likely to be greatly reduced. On the other hand, there is a method using a pin chuck as a method of grasping a small test piece. However, since the small pin chuck is difficult to obtain high dimensional accuracy, the accuracy of material evaluation may be reduced.

一方、特許文献1に記載の方法に用いる治具は、試験片の軸方向には移動不可能である。そのため、試験片に引張応力および圧縮応力のいずれも付与することができない。また、特許文献2に記載の方法では、2個の保持手段でシート状の試験片の全面を両側から挟むだけであり、試験片に引張応力を付与することができない。   On the other hand, the jig used in the method described in Patent Document 1 cannot move in the axial direction of the test piece. Therefore, neither tensile stress nor compressive stress can be applied to the test piece. Further, in the method described in Patent Document 2, only the entire surface of the sheet-like test piece is sandwiched from both sides by two holding means, and a tensile stress cannot be applied to the test piece.

非特許文献1に記載の方法は、4点曲げ試験による方法であり、非特許文献2に記載の方法は3点曲げ試験による方法であるため、引張応力および圧縮応力のいずれも付与することができない。また、非特許文献3に記載の方法も、せん断破壊する部分に引張応力および圧縮応力のいずれも付与することができない。   Since the method described in Non-Patent Document 1 is a method based on a four-point bending test, and the method described in Non-Patent Document 2 is a method based on a three-point bending test, both tensile stress and compressive stress can be applied. Can not. Also, the method described in Non-Patent Document 3 cannot apply either tensile stress or compressive stress to the portion where shear fracture occurs.

本発明は、試験片を変形させることなく安定して保持することができ、試験片にいわゆる目違い負荷によるせん断応力(以下、単に「せん断応力」という場合、「目違い負荷によるせん断応力」を意味する。)とともに引張応力または圧縮応力を付与することができる試験片の保持装置を提供することを目的とする。   In the present invention, the test piece can be stably held without being deformed, and a shear stress caused by a so-called misload (hereinafter simply referred to as “shear stress”) is applied to the test piece. It is an object of the present invention to provide a test piece holding device capable of applying a tensile stress or a compressive stress.

本発明の一実施形態に係る試験片の保持装置は、一方向に延びる試験部と、該試験部に対して該試験部の延伸方向と直交するせん断方向に突出するように、該試験部の前記延伸方向における両端にそれぞれ設けられた一対の保持部とを有する試験片を保持するための装置であって、前記一対の保持部のうち一方を保持する第1固定部と、前記せん断方向に移動可能に設けられた第1アームと、前記第1固定部と前記第1アームとを接続する接続部と、前記一対の保持部のうち他方を保持する第2固定部と、前記第2固定部と一体に前記延伸方向に移動可能に設けられた第2アームと、を備える。前記第1固定部は、前記一方の保持部を前記延伸方向の両側から保持する第1延伸方向固定部と、前記一方の保持部を前記せん断方向の両側から保持する第1せん断方向固定部とを有し、前記第2固定部は、前記他方の保持部を前記延伸方向の両側から保持する第2延伸方向固定部と、前記他方の保持部を前記せん断方向の両側から保持する第2せん断方向固定部とを有し、前記第1アームは、前記延伸方向において前記第1固定部から見て前記第2固定部とは反対側に設けられた支持部を有する。前記支持部は、前記第1固定部に向かって開口しかつ前記延伸方向に延びるように形成された支持孔を有する。前記接続部は、前記第1固定部に固定されかつ該第1固定部側から前記支持部側に向かって前記延伸方向に延びる軸部材と、前記延伸方向に延びるように前記支持孔に設けられた筒状の直動軸受とを有する。前記軸部材は、外周面を前記直動軸受に覆われるように前記直動軸受に挿入されている。   A test piece holding device according to an embodiment of the present invention includes a test section extending in one direction, and a test section that protrudes in a shear direction perpendicular to the extending direction of the test section with respect to the test section. An apparatus for holding a test piece having a pair of holding portions provided at both ends in the extending direction, the first fixing portion holding one of the pair of holding portions, and the shear direction A movably provided first arm, a connecting portion connecting the first fixing portion and the first arm, a second fixing portion holding the other of the pair of holding portions, and the second fixing And a second arm provided integrally with the portion so as to be movable in the extending direction. The first fixing part includes a first stretching direction fixing part that holds the one holding part from both sides in the extending direction, and a first shear direction fixing part that holds the one holding part from both sides in the shearing direction. The second fixing portion includes a second extending direction fixing portion that holds the other holding portion from both sides in the extending direction, and a second shear that holds the other holding portion from both sides in the shearing direction. The first arm has a support portion provided on the opposite side of the second fixing portion when viewed from the first fixing portion in the extending direction. The support part has a support hole formed so as to open toward the first fixed part and extend in the extending direction. The connecting portion is provided in the support hole so as to be fixed to the first fixing portion and extending in the extending direction from the first fixing portion side toward the supporting portion side, and in the extending direction. And a cylindrical linear motion bearing. The shaft member is inserted into the linear motion bearing so that an outer peripheral surface thereof is covered with the linear motion bearing.

保持装置が上述のような構成を有するため、試験片の一対の保持部をそれぞれ保持する第1固定部および第2固定部を試験片の試験部のせん断方向に相対的に変位させることにより、試験部にせん断応力を付与することができる。また、第1固定部および第2固定部を試験部の延伸方向に相対的に変位させることにより、試験部に引張応力または圧縮応力を付与することができる。   Since the holding device has the above-described configuration, by relatively displacing the first fixing portion and the second fixing portion that respectively hold the pair of holding portions of the test piece in the shear direction of the test portion of the test piece, A shear stress can be applied to the test part. Moreover, a tensile stress or a compressive stress can be applied to the test part by relatively displacing the first fixing part and the second fixing part in the extending direction of the test part.

第1固定部および第2固定部は、せん断方向固定部および延伸方向固定部によって試験片の保持部を4方向から保持する。このように試験片の保持部を4方向から保持することにより、試験片の保持部を回転させることなく、試験片の試験部にせん断応力、および引張応力またはせん断応力のうち少なくとも一つを付与することができる。そのため、試験部をより確実に所望の応力成分によって変形させることができ、様々な負荷形態について精度の高い試験を行うことが可能となる。   A 1st fixing | fixed part and a 2nd fixing | fixed part hold | maintain the holding | maintenance part of a test piece from 4 directions with a shear direction fixing | fixed part and an extending | stretching direction fixing | fixed part. By holding the holding part of the test piece from four directions in this way, at least one of shear stress and tensile stress or shear stress is applied to the test part of the test piece without rotating the holding part of the test piece. can do. Therefore, the test part can be more reliably deformed by a desired stress component, and it becomes possible to perform a highly accurate test for various load forms.

また、試験片の保持部を4方向から保持することにより、試験片の大きさによらず、試験片を変形させずに保持することができる。例えば、一辺の長さが数ミリメートルの小型の試験片を用いた場合には、サブミリメートルオーダーの微小領域についても精度の高い評価を行うことが可能である。   In addition, by holding the test piece holder from four directions, the test piece can be held without being deformed regardless of the size of the test piece. For example, when a small test piece having a length of several millimeters on one side is used, it is possible to perform highly accurate evaluation even for a minute region on the order of submillimeters.

また、第1アームの支持孔には、上記延伸方向に延びるように筒状の直動軸受が設けられる。該直動軸受は、第1固定部に固定された軸部材の外周面を覆うように、該軸部材を支持する。このような構成により、直動軸受は、軸部材の上記延伸方向への移動は規制せず、上記せん断方向への移動および該延伸方向と該せん断方向とに直交する方向への移動を規制するように、軸部材を支持することができる。これにより、第1固定部に固定された軸部材が、第1アームの支持部に対して上記延伸方向以外の方向へ相対的に移動することを防止することができる。したがって、例えば、第1アームおよび第2アームをせん断方向に相対的に往復移動させて試験部にせん断荷重を付与する際に、第1固定部が第1アームの支持部に対して、上記延伸方向以外の方向へ相対的に移動することを防止することができる。このため、接続部(直動軸受および軸部材)を介して第1アーム(支持部)と第1固定部との間でせん断方向の荷重が伝達される際に、第1アームおよび第1固定部に振動が発生することを防止することができる。その結果、せん断荷重の入力波形(第1アームまたは第2アームに入力される荷重の波形)に対して、試験部に実際に付与されるせん断荷重の波形に乱れが生じることを抑制できる。これにより、試験部に、所望のせん断応力を生じさせることができ、適切な試験を行うことができる。   A cylindrical linear motion bearing is provided in the support hole of the first arm so as to extend in the extending direction. The linear motion bearing supports the shaft member so as to cover the outer peripheral surface of the shaft member fixed to the first fixed portion. With such a configuration, the linear motion bearing does not restrict movement of the shaft member in the extending direction, but restricts movement in the shearing direction and movement in a direction orthogonal to the extending direction and the shearing direction. Thus, the shaft member can be supported. Thereby, it can prevent that the shaft member fixed to the 1st fixing | fixed part moves relatively to directions other than the said extending | stretching direction with respect to the support part of a 1st arm. Therefore, for example, when the first arm and the second arm are reciprocated relatively in the shearing direction to apply a shear load to the test portion, the first fixing portion extends with respect to the support portion of the first arm. It is possible to prevent relative movement in directions other than the direction. For this reason, when a load in the shear direction is transmitted between the first arm (supporting portion) and the first fixing portion via the connecting portion (linear motion bearing and shaft member), the first arm and the first fixing It can prevent that a vibration generate | occur | produces in a part. As a result, it is possible to suppress the occurrence of disturbance in the waveform of the shear load actually applied to the test unit with respect to the input waveform of the shear load (the waveform of the load input to the first arm or the second arm). Thereby, a desired shear stress can be generated in the test part, and an appropriate test can be performed.

前記接続部は、前記支持部と前記第1固定部との間に設けられ、かつ前記延伸方向において前記支持部および前記第1固定部に作用する荷重を検知するロードセルを更に備え、前記支持部は、前記せん断方向における前記ロードセルの一方側および他方側にそれぞれ形成された少なくとも2つの支持孔を有し、前記接続部は、少なくとも2つの前記直動軸受および少なくとも2つの前記軸部材を有し、各支持孔に前記直動軸受が設けられており、前記直動軸受に前記軸部材が挿入されていてもよい。   The connection portion further includes a load cell that is provided between the support portion and the first fixing portion and detects a load acting on the support portion and the first fixing portion in the extending direction, and the support portion Has at least two support holes respectively formed on one side and the other side of the load cell in the shear direction, and the connection portion has at least two linear motion bearings and at least two shaft members. In addition, the linear motion bearing may be provided in each support hole, and the shaft member may be inserted into the linear motion bearing.

この構成では、せん断方向におけるロードセルの一方側および他方側にそれぞれ設けられた直動軸受および軸部材によって、支持部に対する第1固定部の上記延伸方向以外の方向への移動が規制される。これにより、試験部にせん断荷重を付与する際に、支持部と第1固定部とが、上記延伸方向以外の方向へ相対的に変位することを十分に抑制できる。しがたって、ロードセルに上記せん断方向の荷重が付与されることを十分に抑制できる。また、上述のように、直動軸受は、軸部材の上記延伸方向への移動は規制していない。これにより、試験部に引張荷重または圧縮荷重を付与する際に、軸部材に上記延伸方向の荷重が付与されることを防止することができる。これらの結果、ロードセルによって、試験部に付与される上記延伸方向の荷重を高精度で検知することができる。   In this configuration, movement of the first fixed portion relative to the support portion in a direction other than the extending direction is restricted by the linear motion bearing and the shaft member provided on one side and the other side of the load cell in the shear direction. Thereby, when giving a shear load to a test part, it can fully suppress that a support part and the 1st fixed part displace relatively to directions other than the above-mentioned extension direction. Therefore, it can fully suppress that the load of the said shearing direction is provided to a load cell. Further, as described above, the linear motion bearing does not regulate the movement of the shaft member in the extending direction. Thereby, when applying the tensile load or the compressive load to the test part, it is possible to prevent the load in the extending direction from being applied to the shaft member. As a result, the load in the stretching direction applied to the test part can be detected with high accuracy by the load cell.

前記直動軸受に、固体潤滑材を詰めてもよい。この場合、第1アーム(支持部)から接続部(直動軸受および軸部材)を介して第1固定部にせん断方向の荷重が伝達される際に、第1アームおよび第1固定部に振動が発生することを十分に防止することができる。その結果、試験部に付与されるせん断荷重に乱れが生じることを十分に抑制できる。   The linear motion bearing may be filled with a solid lubricant. In this case, when a load in the shearing direction is transmitted from the first arm (supporting portion) to the first fixing portion via the connecting portion (linear motion bearing and shaft member), the first arm and the first fixing portion vibrate. Can be sufficiently prevented. As a result, the occurrence of disturbance in the shear load applied to the test part can be sufficiently suppressed.

前記第1延伸方向固定部および前記第2延伸方向固定部は、それぞれ、前記延伸方向における前記試験片の端部に接触する圧縮方向固定部と、前記延伸方向において前記圧縮方向固定部とは反対側から前記保持部に接触する引張方向固定部とを有していてもよい。   The first stretching direction fixing portion and the second stretching direction fixing portion are respectively opposite to the compression direction fixing portion in contact with the end of the test piece in the stretching direction and the compression direction fixing portion in the stretching direction. You may have the tension direction fixing | fixed part which contacts the said holding | maintenance part from the side.

この構成により、試験片の試験部にせん断応力と引張応力または圧縮応力とを付与する際に、試験片の保持部が回転するのをより確実に防止できる。   With this configuration, when the shear stress and the tensile stress or the compressive stress are applied to the test portion of the test piece, the rotation of the holding portion of the test piece can be more reliably prevented.

前記第1固定部および前記第2固定部の少なくとも一方が、該第1固定部および該第2固定部を前記延伸方向に相対的に変位させる延伸方向駆動部に接続され、前記第1固定部および前記第2固定部の少なくとも一方が、該第1固定部および該第2固定部を前記せん断方向に相対的に変位させるせん断方向駆動部に接続されていてもよい。   At least one of the first fixing part and the second fixing part is connected to an extension direction driving part that relatively displaces the first fixing part and the second fixing part in the extension direction, and the first fixing part And at least one of the second fixing part may be connected to a shearing direction driving part that relatively displaces the first fixing part and the second fixing part in the shearing direction.

延伸方向駆動部およびせん断方向駆動部によって、第1固定部および第2固定部を相対的に変位させることで、試験片の試験部にせん断応力を付与しつつ、引張応力または圧縮応力も付与する構成を実現できる。   By relatively displacing the first fixed part and the second fixed part by the stretching direction driving part and the shear direction driving part, a tensile stress or a compressive stress is also applied while applying a shear stress to the test part of the test piece. The configuration can be realized.

本発明の実施形態に係る試験片の保持装置によれば、試験片の大きさによらず、試験片を安定して保持した状態で、試験片にせん断応力とともに引張応力または圧縮応力を付与することができる。   According to the test piece holding apparatus according to the embodiment of the present invention, tensile stress or compressive stress is applied to the test piece together with shear stress in a state where the test piece is stably held regardless of the size of the test piece. be able to.

図1は、本発明の試験片の保持装置の模式図であり、図1(a)は保持装置全体の平面図を示し、図1(b)は図1(a)の試験片周辺の部分拡大図を示す。FIG. 1 is a schematic view of a test piece holding device according to the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view of the whole holding device, and FIG. 1 (b) is a portion around the test piece of FIG. 1 (a). An enlarged view is shown. 図2は、本発明の試験片の保持装置の具体的な構成の一例を示す構成図であり、図2(a)は保持装置全体の平面図を示し、図2(b)は図2(a)の第1固定部および第2固定部の部分拡大図を示す。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a specific configuration of the test piece holding device of the present invention. FIG. 2 (a) shows a plan view of the whole holding device, and FIG. 2 (b) shows FIG. The partial enlarged view of the 1st fixing | fixed part and 2nd fixing | fixed part of a) is shown. 図3は、図2(a)の第1アームのIII-III線概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line III-III of the first arm of FIG. 図4は、図2に示す保持装置の第1固定部の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a first fixing portion of the holding device shown in FIG. 図5は、第1ベース部材の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the first base member. 図6は、図2のVI−VI線断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 図7は、本発明の実施形態に係る試験方法に適した試験片の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a test piece suitable for the test method according to the embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施形態に係る試験方法のうち、疲労試験により適した試験片の構成図であり、図8(a)は平面図を示し、図8(b)は側面図を示す。FIG. 8 is a configuration diagram of a test piece more suitable for a fatigue test among the test methods according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) shows a plan view and FIG. 8 (b) shows a side view. . 図9は、図8に示す試験片に応力を付与した場合についてFEMで解析した結果を応力分布で示す図であり、図9(a)はせん断応力を付与した場合を示し、図9(b)は引張応力を付与した場合を示す。FIG. 9 is a diagram showing the result of FEM analysis of the case where stress is applied to the test piece shown in FIG. 8 as stress distribution. FIG. 9A shows the case where shear stress is applied, and FIG. ) Shows the case where tensile stress is applied. 図10は、比較例のせん断試験で用いた保持装置の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the holding device used in the shear test of the comparative example. 図11は、実施例のせん断試験において、第2アームに入力された荷重の波形と、第2ロードセルによって検知された荷重の波形とを示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the waveform of the load input to the second arm and the waveform of the load detected by the second load cell in the shear test of the example. 図12は、比較例のせん断試験において、第2アームに入力された荷重の波形と、第2ロードセルによって検知された荷重の波形とを示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the waveform of the load input to the second arm and the waveform of the load detected by the second load cell in the shear test of the comparative example.

以下、本発明に係る試験片の保持装置およびこの保持装置を用いた試験方法の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of a test piece holding apparatus and a test method using the holding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension of the structural member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each structural member, etc. faithfully.

1.試験片の保持装置の概略構成
図1は、本発明の試験片の保持装置の模式図であり、図1(a)は保持装置全体の平面図を示し、図1(b)は図1(a)の試験片周辺の部分拡大図を示す。まず、図1の模式図を参照して、本発明の保持装置の構成について簡単に説明する。
1. FIG. 1 is a schematic view of a test piece holding device of the present invention, FIG. 1 (a) shows a plan view of the whole holding device, and FIG. 1 (b) shows FIG. The partial enlarged view of the test piece periphery of a) is shown. First, with reference to the schematic diagram of FIG. 1, the structure of the holding | maintenance apparatus of this invention is demonstrated easily.

図1(a)に示すように、保持装置10は、定盤11と第1移動体12と第2移動体13とを備える。第1移動体12および第2移動体13は、定盤11上に配置される。保持装置10は、第1移動体12と第2移動体13とによって、試験片60を保持する。   As shown in FIG. 1A, the holding device 10 includes a surface plate 11, a first moving body 12, and a second moving body 13. The first moving body 12 and the second moving body 13 are arranged on the surface plate 11. The holding device 10 holds the test piece 60 with the first moving body 12 and the second moving body 13.

ここで、図1(b)に示すように、試験片60は、試験部61と一対の保持部62、63とを有する。試験部61は、試験片60の中央部において一方向(図中矢印Aで示す方向。)に延びるように形成される。以下、試験部61の延伸方向Aを、試験部61の基準方向Aという。本実施形態では、試験部61の基準方向Aは、試験片60の長手方向に一致する。基準方向Aにおいて、試験部61の一端に保持部62が設けられ、試験部61の他端に保持部63が設けられる。保持部62、63は、試験部61に対して基準方向Aと直交する方向(図中矢印Bで示す方向。以下、「せん断方向B」ともいう。)に突出している。   Here, as shown in FIG. 1B, the test piece 60 includes a test portion 61 and a pair of holding portions 62 and 63. The test part 61 is formed so as to extend in one direction (the direction indicated by the arrow A in the figure) at the center of the test piece 60. Hereinafter, the extending direction A of the test unit 61 is referred to as a reference direction A of the test unit 61. In the present embodiment, the reference direction A of the test unit 61 coincides with the longitudinal direction of the test piece 60. In the reference direction A, a holding unit 62 is provided at one end of the test unit 61, and a holding unit 63 is provided at the other end of the test unit 61. The holding parts 62 and 63 protrude in a direction perpendicular to the reference direction A with respect to the test part 61 (a direction indicated by an arrow B in the figure, hereinafter also referred to as “shear direction B”).

保持部62は、第1移動体12によって保持される。保持部63は、第2移動体13によって保持される。第1移動体12は、基準方向Aに移動可能に構成されている。第2移動体13は、せん断方向Bに移動可能に構成されている。保持装置10においては、第1移動体12を基準方向Aに移動させることによって、試験部61に引張応力または圧縮応力を作用させることができる。また、第2移動体13をせん断方向Bに移動させることによって、試験部61にせん断応力を作用させることができる。図1(a)は、試験部61にせん断応力が作用するように、第2移動体13を第1移動体12に対してせん断方向Bに変位させた状態を示す。   The holding unit 62 is held by the first moving body 12. The holding unit 63 is held by the second moving body 13. The first moving body 12 is configured to be movable in the reference direction A. The second moving body 13 is configured to be movable in the shear direction B. In the holding device 10, a tensile stress or a compressive stress can be applied to the test unit 61 by moving the first moving body 12 in the reference direction A. Further, by moving the second moving body 13 in the shear direction B, a shear stress can be applied to the test unit 61. FIG. 1A shows a state in which the second moving body 13 is displaced in the shear direction B with respect to the first moving body 12 so that shear stress acts on the test unit 61.

図1(a)に示すように、第1移動体12は、第1固定部20、第1アーム41、第1ロードセル42、および第2ロードセル43を備える。第1固定部20は、、接続部44によって第1アーム41に接続されている。本実施形態では、第1ロードセル42、後述する直動軸受44aおよび後述する軸部材44bによって接続部44が構成される。   As shown in FIG. 1A, the first moving body 12 includes a first fixing unit 20, a first arm 41, a first load cell 42, and a second load cell 43. The first fixing unit 20 is connected to the first arm 41 by a connection unit 44. In the present embodiment, the first load cell 42, a linear motion bearing 44a described later, and a shaft member 44b described later constitute a connecting portion 44.

第1固定部20は、上方から見てC字形状を有する。図1(b)に示すように、第1固定部20は、圧縮方向固定部21(以下、単に固定部21という。)と、一対の引張方向固定部22(以下、単に固定部22という。)と、一対のせん断方向固定部23(以下、単に固定部23という。)とを備える。なお、図1(a)では、第1固定部20を簡略化して示しており、固定部21と、一対の固定部22と、一対の固定部23との境界線は示していない。本実施形態では、固定部21および一対の固定部22が第1延伸方向固定部として機能し、後述する固定部31および一対の固定部32が第2延伸方向固定部として機能する。また、一対の固定部23が第1せん断方向固定部として機能し、後述する一対の固定部33が第2せん断方向固定部として機能する。   The first fixing portion 20 has a C shape as viewed from above. As shown in FIG. 1B, the first fixing portion 20 is referred to as a compression direction fixing portion 21 (hereinafter simply referred to as the fixing portion 21) and a pair of tension direction fixing portions 22 (hereinafter simply referred to as the fixing portion 22). ) And a pair of shear direction fixing parts 23 (hereinafter simply referred to as fixing parts 23). In FIG. 1A, the first fixing portion 20 is shown in a simplified manner, and the boundary lines between the fixing portion 21, the pair of fixing portions 22, and the pair of fixing portions 23 are not shown. In the present embodiment, the fixing portion 21 and the pair of fixing portions 22 function as a first stretching direction fixing portion, and a fixing portion 31 and a pair of fixing portions 32 described later function as a second stretching direction fixing portion. Moreover, a pair of fixing | fixed part 23 functions as a 1st shear direction fixing | fixed part, and a pair of fixing | fixed part 33 mentioned later functions as a 2nd shearing direction fixing | fixed part.

図1(b)に示すように、固定部21は、基準方向Aにおける試験片60の両端部のうち、保持部62側の端部に接触するように配置される。一対の固定部22は、基準方向Aにおいて、固定部21とは反対側から保持部62に接触するように配置される。また、一対の固定部22は、せん断方向Bにおいて、試験部61を両側から挟むように配置される。一対の固定部23は、せん断方向Bにおける保持部62の一方の端部および他方の端部にそれぞれ接触するように配置される。   As shown in FIG. 1B, the fixing portion 21 is arranged so as to contact the end portion on the holding portion 62 side among the both end portions of the test piece 60 in the reference direction A. The pair of fixing portions 22 are arranged so as to contact the holding portion 62 from the side opposite to the fixing portion 21 in the reference direction A. Further, the pair of fixing portions 22 are arranged so as to sandwich the test portion 61 from both sides in the shear direction B. A pair of fixing | fixed part 23 is arrange | positioned so that the one edge part and the other edge part of the holding | maintenance part 62 in the shear direction B may each contact.

すなわち、固定部21、一対の固定部22、および一対の固定部23は、試験片60の一方の保持部62を4方向から囲むように配置される。したがって、試験片60の保持部62は、第1固定部20によって4方向から保持される。具体的には、固定部21と一対の固定部22とが、保持部62を基準方向Aにおける両側から保持し、一対の固定部23が、保持部62をせん断方向Bにおける両側から保持する。   That is, the fixing part 21, the pair of fixing parts 22, and the pair of fixing parts 23 are arranged so as to surround one holding part 62 of the test piece 60 from four directions. Therefore, the holding part 62 of the test piece 60 is held from four directions by the first fixing part 20. Specifically, the fixing portion 21 and the pair of fixing portions 22 hold the holding portion 62 from both sides in the reference direction A, and the pair of fixing portions 23 hold the holding portion 62 from both sides in the shearing direction B.

図1(a)に示すように、第1アーム41は、上方から見て略L字形状に屈曲した形状を有する。具体的には、第1アーム41は、基準方向Aに延びる第1延伸部41aと、せん断方向Bに延びる第2延伸部41bとを有する。詳細は後述するが、基準方向Aにおける第1延伸部41aの一端部は、第2ロードセル43を介して第1駆動部40(延伸方向駆動部)に接続される。また、詳細は後述するが、第2延伸部41bには、接続部44を介して第1固定部20が接続される。本実施形態では、第2延伸部41bが支持部に相当する。   As shown to Fig.1 (a), the 1st arm 41 has the shape bent in the substantially L shape seeing from upper direction. Specifically, the first arm 41 includes a first extending portion 41 a extending in the reference direction A and a second extending portion 41 b extending in the shear direction B. Although details will be described later, one end portion of the first extending portion 41 a in the reference direction A is connected to the first driving unit 40 (extending direction driving unit) via the second load cell 43. Moreover, although mentioned later for details, the 1st fixing | fixed part 20 is connected to the 2nd extending | stretching part 41b via the connection part 44. FIG. In the present embodiment, the second extending portion 41b corresponds to the support portion.

第2延伸部41bは、基準方向Aにおいて、第1固定部20から見て後述する第2固定部30とは反対側に設けられる。本実施形態では、第2延伸部41bは、基準方向Aにおける第1延伸部41aの他端部からせん断方向Bに延びるように設けられる。第2延伸部41bは、第1固定部20に向かって開口しかつ基準方向Aに延びるように形成された断面円形の支持孔41cを有する。本実施形態では、第2延伸部41bは、複数(例えば、2つ)の支持孔41cを有する。また、本実施形態では、各支持孔41cは、第2延伸部41bを基準方向Aに貫通するように形成される。   In the reference direction A, the second extending portion 41b is provided on the opposite side to the second fixing portion 30 described later when viewed from the first fixing portion 20. In the present embodiment, the second extending portion 41 b is provided so as to extend in the shear direction B from the other end portion of the first extending portion 41 a in the reference direction A. The second extending portion 41 b has a support hole 41 c having a circular cross section formed so as to open toward the first fixed portion 20 and extend in the reference direction A. In the present embodiment, the second extending portion 41b has a plurality of (for example, two) support holes 41c. In the present embodiment, each support hole 41c is formed so as to penetrate the second extending portion 41b in the reference direction A.

第1ロードセル42は、柱部42aを有する。第1固定部20と第1アーム41の第2延伸部41bとは、第1ロードセル42の柱部42aを介して接続される。すなわち、第1ロードセル42は、第1固定部20および第1アーム41に接続されている。第1ロードセル42は、基準方向Aにおいて該第1固定部20および第1アーム41に作用する荷重、つまり試験片60の試験部61に対して基準方向A方向に作用する荷重の大きさを検知する。より具体的には、第1ロードセル42は、試験部61に作用する引張荷重および圧縮荷重の大きさを検知する。   The first load cell 42 has a column part 42a. The first fixed portion 20 and the second extending portion 41 b of the first arm 41 are connected via the column portion 42 a of the first load cell 42. That is, the first load cell 42 is connected to the first fixing unit 20 and the first arm 41. The first load cell 42 detects the load acting on the first fixed portion 20 and the first arm 41 in the reference direction A, that is, the magnitude of the load acting on the test portion 61 of the test piece 60 in the reference direction A direction. To do. More specifically, the first load cell 42 detects the magnitude of the tensile load and the compressive load that act on the test unit 61.

第2ロードセル43は、柱部43aを有する。第1アーム41の第1延伸部41aと第1駆動部40とは、第2ロードセル43の柱部43aを介して接続される。すなわち、第2ロードセル43は、第1アーム41および第1駆動部40に接続されている。第2ロードセル43は、せん断方向Bにおいて第1固定部20および第1アーム41に作用する荷重、つまり試験片60の試験部61に対してせん断方向Bに作用する荷重の大きさを検知する。より具体的には、第2ロードセル43は、試験部61に作用するせん断荷重の大きさを検知する。   The second load cell 43 has a pillar portion 43a. The first extending part 41 a of the first arm 41 and the first driving part 40 are connected via a pillar part 43 a of the second load cell 43. That is, the second load cell 43 is connected to the first arm 41 and the first drive unit 40. The second load cell 43 detects the load acting on the first fixed portion 20 and the first arm 41 in the shear direction B, that is, the magnitude of the load acting on the test portion 61 of the test piece 60 in the shear direction B. More specifically, the second load cell 43 detects the magnitude of the shear load acting on the test unit 61.

接続部44は、上記第1ロードセル42に加えて、1または複数の筒状(例えば、円筒状)の直動軸受44aと、1または複数の柱状(例えば、円柱状)の軸部材44bとを有する。本実施形態では、接続部44は、一対の直動軸受44aと一対の軸部材44bとを有する。また、本実施形態では、せん断方向Bにおいて、一方の直動軸受44aおよび軸部材44bと他方の直動軸受44aおよび軸部材44bとの間に第1ロードセル42が位置付けられるように、接続部44が設けられる。なお、柱状の軸部材には、中実の軸部材だけではなく、中空(例えば、円筒状)の軸部材も含まれる。   In addition to the first load cell 42, the connecting portion 44 includes one or more cylindrical (for example, cylindrical) linear motion bearings 44a and one or more columnar (for example, cylindrical) shaft members 44b. Have. In the present embodiment, the connection portion 44 has a pair of linear motion bearings 44a and a pair of shaft members 44b. In the present embodiment, in the shear direction B, the connecting portion 44 is positioned such that the first load cell 42 is positioned between the one linear motion bearing 44a and the shaft member 44b and the other linear motion bearing 44a and the shaft member 44b. Is provided. The columnar shaft member includes not only a solid shaft member but also a hollow (for example, cylindrical) shaft member.

直動軸受44aは、例えば、ボールガイドを含む。直動軸受44aは、基準方向Aに延びるように第2延伸部41bの支持孔41cに挿入されている。本実施形態では、直動軸受44aは、例えば、支持孔41cに圧入される。これにより、直動軸受44aが第2延伸部41bに固定される。本実施形態では、直動軸受44aの基準方向Aにおける一端部が支持孔41c内に圧入され、かつ他端部は支持孔41cから突出している。本実施形態では、直動軸受44aには、固体潤滑剤が詰められている。   The linear motion bearing 44a includes, for example, a ball guide. The linear motion bearing 44a is inserted into the support hole 41c of the second extending portion 41b so as to extend in the reference direction A. In the present embodiment, the linear motion bearing 44a is press-fitted into the support hole 41c, for example. Thereby, the linear motion bearing 44a is fixed to the second extending portion 41b. In the present embodiment, one end of the linear motion bearing 44a in the reference direction A is press-fitted into the support hole 41c, and the other end protrudes from the support hole 41c. In the present embodiment, the linear motion bearing 44a is filled with a solid lubricant.

軸部材44bの基準方向Aにおける一端部は、第1固定部20に固定されている。本実施形態では、軸部材44bは、第1固定部20側から第2延伸部41b側に向かって基準方向Aに延びている。軸部材44bの基準方向Aにおける他端側は、直動軸受44aに挿入されている。すなわち、本実施形態では、直動軸受44aは、軸部材44bの上記他端側の外周面を覆うように、該軸部材44bを支持している。具体的には、直動軸受44aは、軸部材44bの基準方向Aへの移動は規制せず、せん断方向Bへの移動および該基準方向Aと該せん断方向Bとに直交する方向(本実施形態では、上下方向)への移動を規制するように、軸部材44bを支持している。   One end portion of the shaft member 44b in the reference direction A is fixed to the first fixing portion 20. In the present embodiment, the shaft member 44b extends in the reference direction A from the first fixed portion 20 side toward the second extending portion 41b side. The other end side in the reference direction A of the shaft member 44b is inserted into the linear motion bearing 44a. That is, in this embodiment, the linear motion bearing 44a supports the shaft member 44b so as to cover the outer peripheral surface of the other end side of the shaft member 44b. Specifically, the linear motion bearing 44a does not restrict the movement of the shaft member 44b in the reference direction A, moves in the shear direction B, and a direction orthogonal to the reference direction A and the shear direction B (this embodiment). In the embodiment, the shaft member 44b is supported so as to restrict movement in the vertical direction).

第2移動体13は、第2固定部30、および第2アーム51を備える。第2固定部30は、第2アーム51を介して第2駆動部50(せん断方向駆動部)に接続される。第2アーム51は、一方の端部が第2固定部30に接続され、他方の端部が第2駆動部50に接続される。   The second moving body 13 includes a second fixing unit 30 and a second arm 51. The second fixing unit 30 is connected to the second driving unit 50 (shear direction driving unit) via the second arm 51. The second arm 51 has one end connected to the second fixing unit 30 and the other end connected to the second driving unit 50.

第2固定部30は、上方から見てC字形状を有する。図1(b)に示すように、第2固定部30は、圧縮方向固定部31(以下、単に固定部21という。)と、一対の引張方向固定部32(以下、単に固定部32という。)と、一対のせん断方向固定部33(以下、単に固定部33という。)とを備える。固定部31、固定部32、および固定部33は、保持部63に対して、保持部62に対する固定部21、固定部22、および固定部23と同様に配置される。したがって、試験片60の保持部63は、第2固定部30によって4方向から保持される。具体的には、固定部31と一対の固定部32とが保持部63を基準方向Aにおける両側から保持し、一対の固定部33が保持部63をせん断方向Bにおける両側から保持する。   The 2nd fixing | fixed part 30 has C shape seeing from upper direction. As shown in FIG. 1B, the second fixing portion 30 is referred to as a compression direction fixing portion 31 (hereinafter simply referred to as the fixing portion 21) and a pair of tension direction fixing portions 32 (hereinafter simply referred to as the fixing portions 32). ) And a pair of shear direction fixing parts 33 (hereinafter simply referred to as fixing parts 33). The fixing unit 31, the fixing unit 32, and the fixing unit 33 are arranged with respect to the holding unit 63 in the same manner as the fixing unit 21, the fixing unit 22, and the fixing unit 23 with respect to the holding unit 62. Therefore, the holding portion 63 of the test piece 60 is held from four directions by the second fixing portion 30. Specifically, the fixing portion 31 and the pair of fixing portions 32 hold the holding portion 63 from both sides in the reference direction A, and the pair of fixing portions 33 hold the holding portion 63 from both sides in the shearing direction B.

第1駆動部40は、第1移動体12を基準方向Aに変位させる。これにより、第1固定部20と第2固定部30とが基準方向Aに相対的に変位する。第2駆動部50は、第2移動体13をせん断方向Bに変位させる。これにより、第1固定部20と第2固定部30とがせん断方向Bに相対的に変位する。   The first drive unit 40 displaces the first moving body 12 in the reference direction A. As a result, the first fixing portion 20 and the second fixing portion 30 are relatively displaced in the reference direction A. The second drive unit 50 displaces the second moving body 13 in the shear direction B. As a result, the first fixing portion 20 and the second fixing portion 30 are relatively displaced in the shear direction B.

特に図示しないが、第1駆動部40および第2駆動部50は、いずれもモーター等によって、スライダが定盤11上に設けられた直線状のガイドに沿って往復移動可能に構成されている。   Although not particularly shown, the first drive unit 40 and the second drive unit 50 are both configured to be reciprocally movable along a linear guide provided on the surface plate 11 by a motor or the like.

なお、本実施形態では、図1(b)に示すように、第1固定部20は、固定部21と、一対の固定部22と、一対の固定部23とが、上方から見て保持部62の試験部61との接続部分C以外の部分全体に接触している。すなわち、固定部21と、一対の固定部22と、一対の固定部23とが、上方から見て保持部62の全ての側面の全体を覆うように保持部62に接触している。しかし、固定部21は、保持部62の長手方向における一端部の少なくとも一部に接触するように配置されていてもよい。また、一対の固定部22はそれぞれ、保持部62の長手方向における他端部の少なくとも一部に接触するように配置されていてもよい。さらに、一方の固定部23が保持部62のせん断方向Bにおける一方の端部の少なくとも一部に接触し、かつ他方の固定部23が保持部62のせん断方向Bにおける他方の端部の少なくとも一部に接触するように配置されていてもよい。詳細な説明は省略するが、第2固定部30についても同様である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the first fixing portion 20 includes a fixing portion 21, a pair of fixing portions 22, and a pair of fixing portions 23 as viewed from above. 62 is in contact with the entire portion other than the connection portion C with the test portion 61. That is, the fixing portion 21, the pair of fixing portions 22, and the pair of fixing portions 23 are in contact with the holding portion 62 so as to cover all the side surfaces of the holding portion 62 when viewed from above. However, the fixing portion 21 may be disposed so as to contact at least a part of one end portion in the longitudinal direction of the holding portion 62. Further, each of the pair of fixing portions 22 may be disposed so as to contact at least a part of the other end portion in the longitudinal direction of the holding portion 62. Furthermore, one fixing portion 23 contacts at least a part of one end portion in the shearing direction B of the holding portion 62, and the other fixing portion 23 is at least one of the other end portions in the shearing direction B of the holding portion 62. You may arrange | position so that a part may be contacted. Although the detailed description is omitted, the same applies to the second fixing portion 30.

ただし、本実施形態のように、第1固定部20の固定部21と、一対の固定部22と、一対の固定部23とが、上方から見て保持部62の全ての側面の全体を覆うように保持部62に接触し、第2固定部30の固定部31と、一対の固定部32と、一対の固定部33とが、上方から見て保持部63の全ての側面の全体を覆うように保持部63に接触することが好ましい。これにより、保持部62、63をより安定して保持することができ、保持装置10を用いてより精度の高い材料評価が可能となるからである。   However, as in the present embodiment, the fixing portion 21, the pair of fixing portions 22, and the pair of fixing portions 23 of the first fixing portion 20 cover the entire side surfaces of the holding portion 62 as viewed from above. Thus, the holding part 62 is contacted, and the fixing part 31, the pair of fixing parts 32, and the pair of fixing parts 33 of the second fixing part 30 cover all the side surfaces of the holding part 63 as viewed from above. It is preferable to contact the holding part 63 as described above. Thereby, the holding parts 62 and 63 can be held more stably, and more accurate material evaluation can be performed using the holding device 10.

本実施形態では、図1(a)に示すように、第1固定部20を、試験部61の基準方向Aに変位させる。一方、第2固定部30を、基準方向Aに直交するせん断方向Bに変位させる。しかし、第1固定部20をせん断方向Bに変位させてもよいし、第2固定部30を基準方向Aに変位させてもよい。また、第1固定部20および第2固定部30の両方を、基準方向Aおよびせん断方向Bに変位させてもよい。   In the present embodiment, the first fixing unit 20 is displaced in the reference direction A of the test unit 61 as shown in FIG. On the other hand, the second fixing portion 30 is displaced in the shear direction B orthogonal to the reference direction A. However, the first fixing part 20 may be displaced in the shear direction B, and the second fixing part 30 may be displaced in the reference direction A. Further, both the first fixing part 20 and the second fixing part 30 may be displaced in the reference direction A and the shear direction B.

2.試験片の保持装置の具体的な構成例
図1では、保持装置の機能を説明するために、各構成要素を簡略化して示した。以下では、図2から図6までを用いて、保持装置の具体的な構成を説明する。
2. Specific Configuration Example of Test Specimen Holding Device In FIG. 1, each component is shown in a simplified manner in order to explain the function of the holding device. Hereinafter, a specific configuration of the holding device will be described with reference to FIGS. 2 to 6.

図2は、本発明の試験片の保持装置の具体的な構成の一例を示す構成図であり、図2(a)は保持装置全体の平面図を示し、図2(b)は図2(a)の第1固定部および第2固定部の部分拡大図を示す。図2において、図1に示す部材と同一のものには図1と同一の符号を付した。図2は、保持装置15が試験片60を保持した状態を示す。図2においても、図1と同様に、基準方向Aおよびせん断方向Bを示した。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of a specific configuration of the test piece holding device of the present invention. FIG. 2 (a) shows a plan view of the whole holding device, and FIG. 2 (b) shows FIG. The partial enlarged view of the 1st fixing | fixed part and 2nd fixing | fixed part of a) is shown. 2, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. FIG. 2 shows a state in which the holding device 15 holds the test piece 60. Also in FIG. 2, the reference direction A and the shearing direction B are shown as in FIG.

図2(a)に示す試験片の保持装置15は、定盤11と第1移動体16と第2移動体17とを備える。第1移動体16は、第1固定部80、第1アーム46、第1ロードセル47、および第2ロードセル43を備え、第2移動体17は、第2固定部90および第2アーム56を備える。本実施形態では、第1固定部80は、接続部45によって第1アーム46に固定されている。また、本実施形態では、第1ロードセル47、複数(本実施形態では4つ)の直動軸受44a、複数(本実施形態では4つ)の軸部材44bおよび後述するケース49によって接続部45が構成される。   A test piece holding device 15 shown in FIG. 2A includes a surface plate 11, a first moving body 16, and a second moving body 17. The first moving body 16 includes a first fixing portion 80, a first arm 46, a first load cell 47, and a second load cell 43, and the second moving body 17 includes a second fixing portion 90 and a second arm 56. . In the present embodiment, the first fixing portion 80 is fixed to the first arm 46 by the connection portion 45. In the present embodiment, the connecting portion 45 is constituted by the first load cell 47, a plurality (four in this embodiment) of linear motion bearings 44a, a plurality (four in the present embodiment) of shaft members 44b, and a case 49 described later. Composed.

第1移動体16および第2移動体17は、それぞれ図1における第1移動体12または第2移動体13の構成の具体例である。第1固定部80および第1ロードセル47は、それぞれ図1における第1固定部20または第1ロードセル42の構成の具体例である。第2固定部90は、図1における第2固定部30の具体例である。第1アーム46および第2アーム56は、それぞれ、図1における第1アーム41および第2アーム51の具体例である。   The first moving body 16 and the second moving body 17 are specific examples of the configuration of the first moving body 12 or the second moving body 13 in FIG. The first fixing unit 80 and the first load cell 47 are specific examples of the configuration of the first fixing unit 20 or the first load cell 42 in FIG. The second fixing portion 90 is a specific example of the second fixing portion 30 in FIG. The first arm 46 and the second arm 56 are specific examples of the first arm 41 and the second arm 51 in FIG. 1, respectively.

保持装置15では、試験部61の基準方向Aにおいて、第1固定部80と第1アーム46との間にケース49が取り付けられている。   In the holding device 15, a case 49 is attached between the first fixing unit 80 and the first arm 46 in the reference direction A of the test unit 61.

第1アーム46は、基準方向Aに延びる第1延伸部46aと、せん断方向Bに延びる第2延伸部46bとを備える。第1アーム46の第1延伸部46aと第2延伸部46bとは一体に形成されている。本実施形態では、第2延伸部46bが支持部に相当する。   The first arm 46 includes a first extending portion 46 a extending in the reference direction A and a second extending portion 46 b extending in the shear direction B. The first extending portion 46a and the second extending portion 46b of the first arm 46 are integrally formed. In the present embodiment, the second extending portion 46b corresponds to the support portion.

基準方向Aにおける第1延伸部46aの一端部は、第2ロードセル43の柱部43aに接続される。第2延伸部46bは、基準方向Aにおいて、第1固定部80から見て第2固定部90とは反対側に設けられる。本実施形態では、第2延伸部46bは、基準方向Aにおける第1延伸部46aの他端部からせん断方向Bに延びるように設けられる。   One end of the first extending portion 46 a in the reference direction A is connected to the column portion 43 a of the second load cell 43. The second extending portion 46 b is provided on the side opposite to the second fixing portion 90 when viewed from the first fixing portion 80 in the reference direction A. In the present embodiment, the second extending portion 46 b is provided so as to extend in the shear direction B from the other end portion of the first extending portion 46 a in the reference direction A.

図3は、図2(a)の第1アーム46のIII-III線概略断面図である。図2(a)および図3を参照して、第2延伸部46bは、第1固定部80側に向かって開口する凹部46cおよび複数(本実施形態では4つ)の支持孔46dを有する。本実施形態では、各支持孔46dは、断面円形状を有し、かつ第2延伸部46bを基準方向Aに貫通するように形成される。また、本実施形態では、せん断方向Bにおいて、凹部46cの一方側に2つの支持孔46dが形成され、凹部46cの他方側に2つの支持孔46dが形成されている。   FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line III-III of the first arm 46 of FIG. Referring to FIGS. 2A and 3, the second extending portion 46 b has a recess 46 c that opens toward the first fixing portion 80 side and a plurality (four in this embodiment) of support holes 46 d. In the present embodiment, each support hole 46d has a circular cross section and is formed so as to penetrate the second extending portion 46b in the reference direction A. In the present embodiment, in the shear direction B, two support holes 46d are formed on one side of the recess 46c, and two support holes 46d are formed on the other side of the recess 46c.

図2(a)を参照して、ケース49は、直方体状に形成された収容部49aと、基準方向Aにおける該収容部49aの一端部からせん断方向Bに延びるフランジ部49bとを有する。収容部49aは、第2延伸部46b側に向かって開口する凹部49cを有する。第2延伸部46bの凹部46cと収容部49aの凹部49cとは、基準方向Aにおいて対向するように設けられる。ケース49は、図示しないボルトによって、第1固定部80に固定される。本実施形態では、例えば、フランジ部49bが第1固定部80に固定される。   Referring to FIG. 2A, the case 49 includes a storage portion 49 a formed in a rectangular parallelepiped shape, and a flange portion 49 b extending in the shear direction B from one end portion of the storage portion 49 a in the reference direction A. The accommodating part 49a has the recessed part 49c opened toward the 2nd extending | stretching part 46b side. The concave portion 46c of the second extending portion 46b and the concave portion 49c of the accommodating portion 49a are provided so as to face each other in the reference direction A. The case 49 is fixed to the first fixing portion 80 by a bolt (not shown). In the present embodiment, for example, the flange portion 49 b is fixed to the first fixing portion 80.

第1ロードセル47は、凹部46cと凹部49cとに収容される。本実施形態では、第1ロードセル47は、ボルト47aによって第2延伸部46bに固定される。また、図示は省略するが、第1ロードセル47は、例えば、ボルトによってケース49に固定される。   The first load cell 47 is accommodated in the recess 46c and the recess 49c. In the present embodiment, the first load cell 47 is fixed to the second extending portion 46b by a bolt 47a. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, the 1st load cell 47 is fixed to the case 49 with a volt | bolt, for example.

本実施形態では、接続部45は、4つの直動軸受44aと、4つの軸部材44bとを有する。各直動軸受44aは、基準方向Aに延びるように第2延伸部46bの支持孔46dに挿入されている。本実施形態では、直動軸受44aは、例えば、支持孔46dに圧入される。これにより、直動軸受44aが第2延伸部46bに固定されている。本実施形態では、直動軸受44aの基準方向Aにおける一端部が支持孔46d内に圧入され、かつ他端部は支持孔46dから突出している。本実施形態においても、直動軸受44aには、固体潤滑剤が詰められている。   In the present embodiment, the connection portion 45 has four linear motion bearings 44a and four shaft members 44b. Each linear motion bearing 44a is inserted into the support hole 46d of the second extending portion 46b so as to extend in the reference direction A. In the present embodiment, the linear motion bearing 44a is press-fitted into the support hole 46d, for example. Thereby, the linear motion bearing 44a is fixed to the second extending portion 46b. In the present embodiment, one end of the linear motion bearing 44a in the reference direction A is press-fitted into the support hole 46d, and the other end protrudes from the support hole 46d. Also in this embodiment, the linear motion bearing 44a is filled with a solid lubricant.

各軸部材44bの基準方向Aにおける一端部は、ボルト48によってケース49のフランジ部49bに固定されている。本実施形態では、各軸部材44bは、フランジ部49bを介して第1固定部80に固定されている。本実施形態では、各軸部材44bは、第1固定部80側から第2延伸部46b側に向かって基準方向Aに延びている。各軸部材44bの基準方向Aにおける他端側は、直動軸受44aに挿入されている。すなわち、本実施形態においても、直動軸受44aは、軸部材44bの上記他端側の外周面を覆うように、該軸部材44bを支持している。具体的には、直動軸受44aは、軸部材44bの基準方向Aへの移動は規制せず、せん断方向Bへの移動および該基準方向Aと該せん断方向Bとに直交する方向(本実施形態では、上下方向)への移動を規制するように、軸部材44bを支持している。なお、軸部材44bは、上記のようにフランジ部49bを介して間接的に第1固定部80に固定されてもよく、図1の保持装置10と同様に第1固定部80に直接固定されてもよい。   One end portion of each shaft member 44b in the reference direction A is fixed to the flange portion 49b of the case 49 by a bolt 48. In the present embodiment, each shaft member 44b is fixed to the first fixing portion 80 via the flange portion 49b. In the present embodiment, each shaft member 44b extends in the reference direction A from the first fixed portion 80 side toward the second extending portion 46b side. The other end side in the reference direction A of each shaft member 44b is inserted into the linear motion bearing 44a. That is, also in the present embodiment, the linear motion bearing 44a supports the shaft member 44b so as to cover the outer peripheral surface on the other end side of the shaft member 44b. Specifically, the linear motion bearing 44a does not restrict the movement of the shaft member 44b in the reference direction A, moves in the shear direction B, and a direction orthogonal to the reference direction A and the shear direction B (this embodiment). In the embodiment, the shaft member 44b is supported so as to restrict movement in the vertical direction). The shaft member 44b may be indirectly fixed to the first fixing portion 80 via the flange portion 49b as described above, and is directly fixed to the first fixing portion 80 as in the holding device 10 of FIG. May be.

ケース49は、図示しないボルトによって、第1固定部80に固定される。本実施形態では、例えば、フランジ部49bが第1固定部80に固定される。また、ケース49は、複数の直動軸受44aおよび複数の軸部材44bによって第2延伸部46bに接続される。したがって、ケース49は、せん断方向Bおよび上下方向において、第2延伸部46bに対して変位しない。これにより、試験片60(試験部61)にせん断方向Bの応力が付与されても、凹部46cおよび凹部49cに収納された第1ロードセル47には曲げ荷重が発生せず、第1ロードセル47の耐久性を向上させることができる。   The case 49 is fixed to the first fixing portion 80 by a bolt (not shown). In the present embodiment, for example, the flange portion 49 b is fixed to the first fixing portion 80. The case 49 is connected to the second extending portion 46b by a plurality of linear motion bearings 44a and a plurality of shaft members 44b. Therefore, the case 49 is not displaced with respect to the second extending portion 46b in the shear direction B and the vertical direction. As a result, even when a stress in the shear direction B is applied to the test piece 60 (test unit 61), no bending load is generated in the first load cell 47 accommodated in the recess 46c and the recess 49c, and the first load cell 47 Durability can be improved.

第2アーム56は、試験部61の基準方向Aに延びるとともに、基準方向Aにおける一方側が第2駆動部50に接続される第1延伸部56aと、基準方向Aにおける第1延伸部56aの他方側に接続され、せん断方向Bに延びる第2延伸部56bとを備える。第1延伸部56aと第2延伸部56bとは一体に形成されている。基準方向Aにおける第2延伸部56bの一端側には、第2固定部90が固定されている。   The second arm 56 extends in the reference direction A of the test unit 61, and one side in the reference direction A is connected to the second driving unit 50, and the other of the first extending part 56a in the reference direction A And a second extending portion 56b that is connected to the side and extends in the shear direction B. The first extending portion 56a and the second extending portion 56b are integrally formed. A second fixing portion 90 is fixed to one end side of the second extending portion 56b in the reference direction A.

第1移動体16の第1固定部80と第2移動体17の第2固定部90とは、第1駆動部40により基準方向Aに相対的に変位し、第2駆動部50によりせん断方向Bに相対的に変位する。   The first fixed portion 80 of the first moving body 16 and the second fixed portion 90 of the second moving body 17 are relatively displaced in the reference direction A by the first driving portion 40 and are sheared by the second driving portion 50. It is displaced relative to B.

次に、第1移動体16の第1固定部80の構成を、図2および図4から図6までを用いて説明する。図4は、図2に示す保持装置の第1固定部の斜視図である。図5は、第1ベース部材の平面図である。図6は、図2のVI−VI線断面図である。なお、以下においては、第1固定部80および第2固定部90によって試験片60を保持した状態を基準として、試験片60の長手方向(矢印A方向)および試験片60のせん断方向(矢印B方向)に言及しつつ、第1固定部80の各構成要素について説明する。   Next, the structure of the 1st fixing | fixed part 80 of the 1st moving body 16 is demonstrated using FIG. 2 and FIG. 4 to FIG. FIG. 4 is a perspective view of a first fixing portion of the holding device shown in FIG. FIG. 5 is a plan view of the first base member. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. In the following description, the longitudinal direction of the test piece 60 (arrow A direction) and the shear direction of the test piece 60 (arrow B) are based on the state in which the test piece 60 is held by the first fixing part 80 and the second fixing part 90. Each component of the first fixing unit 80 will be described with reference to (direction).

第1固定部80は、第1ベース部材25と、第1挿入部材27と、一対の第1スライド部材28とを備える。   The first fixing portion 80 includes a first base member 25, a first insertion member 27, and a pair of first slide members 28.

第1ベース部材25は、図4から図6に示すように、全体として直方体状の部材の上面に断面V字状の凹部が形成されたような形状を有する。具体的には、第1ベース部材25は、上方から見て略矩形状の基部25aと、試験片60の長手方向における基部25aの一端側に位置する一対の板状の前壁25cと、試験片60の長手方向における基部25aの他端側に位置する板状の後壁25eとを備える。基部25aと前壁25cと後壁25eとは、一体形成されている。   As shown in FIGS. 4 to 6, the first base member 25 has a shape in which a concave portion having a V-shaped cross section is formed on the upper surface of a rectangular parallelepiped member as a whole. Specifically, the first base member 25 includes a substantially rectangular base portion 25a as viewed from above, a pair of plate-like front walls 25c positioned on one end side of the base portion 25a in the longitudinal direction of the test piece 60, and a test. And a plate-like rear wall 25e located on the other end side of the base portion 25a in the longitudinal direction of the piece 60. The base 25a, the front wall 25c, and the rear wall 25e are integrally formed.

基部25aは、図6に示すように、試験片60の長手方向から見てV字状に凹む上面25bを有する。すなわち、基部25aは、高さ寸法が、試験片60のせん断方向の両端部で最も大きく、中央部で最も小さい。これにより、上述のように第1ベース部材25の上面25bに断面V字状の凹部が形成される。基部25aの上面25bには、一対の第1スライド部材28が載置される。基部25aの上面25bの水平面に対する傾斜角度は例えば45°とすることができる。一対の第1スライド部材28を上面25b上で試験片60のせん断方向に移動可能とするため、この傾斜角度は90°未満とする。この傾斜角度は、小さいほど好ましい。   As shown in FIG. 6, the base 25 a has an upper surface 25 b that is recessed in a V shape when viewed from the longitudinal direction of the test piece 60. That is, the base portion 25a has the largest height at both ends in the shear direction of the test piece 60 and the smallest at the center. As a result, a concave portion having a V-shaped cross section is formed on the upper surface 25b of the first base member 25 as described above. A pair of first slide members 28 is placed on the upper surface 25b of the base portion 25a. The inclination angle of the upper surface 25b of the base portion 25a with respect to the horizontal plane can be 45 °, for example. In order to allow the pair of first slide members 28 to move in the shear direction of the test piece 60 on the upper surface 25b, the inclination angle is set to less than 90 °. The inclination angle is preferably as small as possible.

一対の前壁25cの間には鉛直方向に延びる間隙25dが設けられている。一対の前壁25cには、間隙25d側に位置する端部に一対の固定部22が形成されている。一対の固定部22は、一対の前壁25cにおける前記端部の基部25a側を切り欠くことにより形成される。一対の固定部22は、図2(b)に示すように試験片60を第1固定部80内に配置した状態で、間隙25d内に位置付けられる試験片60をせん断方向に挟むように位置付けられる。具体的には、一対の固定部22は、図2(b)に示すように試験片60を第1固定部80内に配置した状態で、固定部23および保持部62に接触するように位置付けられる。また、一対の前壁25cの間に位置する間隙25dには、ステージ29が配置される。ステージ29については後述する。   A gap 25d extending in the vertical direction is provided between the pair of front walls 25c. In the pair of front walls 25c, a pair of fixing portions 22 are formed at end portions located on the gap 25d side. A pair of fixing | fixed part 22 is formed by notching the base part 25a side of the said edge part in a pair of front wall 25c. The pair of fixing parts 22 are positioned so as to sandwich the test piece 60 positioned in the gap 25d in the shearing direction in a state where the test piece 60 is disposed in the first fixing part 80 as shown in FIG. 2B. . Specifically, the pair of fixing portions 22 are positioned so as to contact the fixing portion 23 and the holding portion 62 in a state where the test piece 60 is arranged in the first fixing portion 80 as shown in FIG. It is done. A stage 29 is disposed in a gap 25d located between the pair of front walls 25c. The stage 29 will be described later.

後壁25eには、試験片60のせん断方向の中央部に間隙25fが形成されている。具体的には、間隙25fは、後壁25eの上端から、後壁25eの上下方向における略中央部まで延びるように形成されている。間隙25fには、次に説明する固定部21が挿入される。   A gap 25f is formed in the rear wall 25e at the center of the test piece 60 in the shearing direction. Specifically, the gap 25f is formed to extend from the upper end of the rear wall 25e to a substantially central portion in the vertical direction of the rear wall 25e. The fixing portion 21 described below is inserted into the gap 25f.

第1挿入部材27は、上方から見てT字形状を有する部材である。第1挿入部材27は、試験片60のせん断方向に延びる板状の安定部27aと、安定部27aの長手方向中央部から試験片60の長手方向に延びる固定部21とを備える。固定部21は、後壁25eに設けられた間隙25f内に挿入される。これにより、固定部21は、図2(b)に示すように試験片60を第1固定部80内に配置した状態で、試験片60の長手方向の端部に接触するように位置付けられる。安定部27aは、不図示のボルトによって後壁25eに固定される。これにより、固定部21も、試験片60の長手方向の端部に接触する位置に固定される。   The first insertion member 27 is a member having a T shape as viewed from above. The first insertion member 27 includes a plate-like stable portion 27a extending in the shear direction of the test piece 60, and a fixing portion 21 extending in the longitudinal direction of the test piece 60 from the longitudinal center portion of the stable portion 27a. The fixing portion 21 is inserted into a gap 25f provided in the rear wall 25e. Thereby, the fixing | fixed part 21 is positioned so that it may contact the edge part of the longitudinal direction of the test piece 60 in the state which has arrange | positioned the test piece 60 in the 1st fixing | fixed part 80 as shown in FIG.2 (b). The stable portion 27a is fixed to the rear wall 25e by a bolt (not shown). Thereby, the fixing | fixed part 21 is also fixed to the position which contacts the edge part of the longitudinal direction of the test piece 60. FIG.

したがって、本実施形態の第1固定部80では、試験片60の大きさに応じて、固定部21を、試験片60の長手方向の端部に接触する位置に固定することができる。本実施形態では、固定部21と一対の固定部22とによって、試験片60の保持部62を変形させることなく試験片60の長手方向における両側から保持することができる。しかも、上述のように後壁25eに設けられた間隙25f内に固定部21を挿入する構成により、試験片60の大きさに関係なく、固定部21と一対の固定部22とによって試験片60の保持部62を保持することができる。   Therefore, in the first fixing portion 80 of the present embodiment, the fixing portion 21 can be fixed at a position in contact with the end portion in the longitudinal direction of the test piece 60 according to the size of the test piece 60. In the present embodiment, the holding portion 62 of the test piece 60 can be held from both sides in the longitudinal direction of the test piece 60 by the fixing portion 21 and the pair of fixing portions 22 without being deformed. Moreover, the configuration in which the fixing portion 21 is inserted into the gap 25f provided in the rear wall 25e as described above allows the test piece 60 to be formed by the fixing portion 21 and the pair of fixing portions 22 regardless of the size of the test piece 60. The holding part 62 can be held.

一対の第1スライド部材28は、軸線に対して垂直な断面が台形状であり、軸線に沿って延びる角柱状の部材である。一対の第1スライド部材28は、それぞれ、軸線方向の端面の一方に、軸線方向に突出する固定部23を有する。一対の第1スライド部材28は、軸線方向が試験片60の長手方向となるように基部25aの上面25b上に載置される。これにより、一対の第1スライド部材28は、試験片60の長手方向における移動が前壁25cおよび後壁25eによって規制される。一対の第1スライド部材28は、固定部23が前壁25cの固定部22内に位置付けられることにより、試験片60のせん断方向における移動が規制される。一対の第1スライド部材28は、図2(b)に示すように試験片60を第1固定部80内に配置した状態で、固定部23が試験片60の保持部62を試験片60のせん断方向の両側から挟み込むとともに、固定部23が固定部22に接するように、配置される。一対の第1スライド部材28は、それぞれ、ボルト24によって第1ベース部材25の基部25aに固定される。   The pair of first slide members 28 is a prismatic member having a trapezoidal cross section perpendicular to the axis and extending along the axis. Each of the pair of first slide members 28 has a fixing portion 23 that protrudes in the axial direction on one of the end faces in the axial direction. The pair of first slide members 28 are placed on the upper surface 25 b of the base portion 25 a so that the axial direction is the longitudinal direction of the test piece 60. Thereby, as for a pair of 1st slide member 28, the movement in the longitudinal direction of the test piece 60 is controlled by the front wall 25c and the rear wall 25e. In the pair of first slide members 28, the movement of the test piece 60 in the shearing direction is restricted when the fixing portion 23 is positioned in the fixing portion 22 of the front wall 25 c. The pair of first slide members 28 has the test piece 60 disposed in the first fixing portion 80 as shown in FIG. 2B, and the fixing portion 23 holds the holding portion 62 of the test piece 60 of the test piece 60. While being sandwiched from both sides in the shearing direction, the fixing portion 23 is disposed so as to be in contact with the fixing portion 22. The pair of first slide members 28 are respectively fixed to the base portion 25 a of the first base member 25 by bolts 24.

したがって、本実施形態の第1固定部80では、試験片60の大きさに応じて、固定部23を、試験片60の保持部62に対して試験片60のせん断方向の両側から接する位置に固定することができる。すなわち、一対の固定部22によって、試験片60の保持部62を変形させることなく試験片60のせん断方向における両側から保持することができる。   Therefore, in the first fixing portion 80 of the present embodiment, the fixing portion 23 is in a position where it contacts the holding portion 62 of the test piece 60 from both sides in the shear direction of the test piece 60 according to the size of the test piece 60. Can be fixed. That is, the pair of fixing portions 22 can hold the test piece 60 from both sides in the shear direction without deforming the holding portion 62 of the test piece 60.

なお、第2固定部90も、第1固定部80と同様の構成を有する。具体的には、第2固定部90は、固定部31、一対の固定部32、一対の固定部33、ボルト34、第2ベース部材35、基部35a、基部上面35b、前壁35c、前壁の間隙35d、後壁35e、後壁の間隙35f、第2挿入部材37、安定部37a、および第2スライド部材38を有する。第2固定部90のこれらの部材は、それぞれ、第1固定部80の固定部21、固定部22、固定部23、ボルト24、第1ベース部材25、基部25a、基部上面25b、前壁25c、前壁の間隙25d、後壁25e、後壁の間隙25f、第1挿入部材27、安定部27a、および第1スライド部材28と同様の構成を有する。なお、第2ベース部材35は、第2アーム56と一体に形成されていてもよい。   The second fixing unit 90 also has the same configuration as the first fixing unit 80. Specifically, the second fixing portion 90 includes a fixing portion 31, a pair of fixing portions 32, a pair of fixing portions 33, a bolt 34, a second base member 35, a base portion 35a, a base upper surface 35b, a front wall 35c, and a front wall. 35d, a rear wall 35e, a rear wall gap 35f, a second insertion member 37, a stabilizing portion 37a, and a second slide member 38. These members of the second fixing portion 90 include the fixing portion 21, the fixing portion 22, the fixing portion 23, the bolt 24, the first base member 25, the base portion 25a, the base upper surface 25b, and the front wall 25c of the first fixing portion 80, respectively. The front wall gap 25d, the rear wall 25e, the rear wall gap 25f, the first insertion member 27, the stabilizing portion 27a, and the first slide member 28 have the same configuration. Note that the second base member 35 may be formed integrally with the second arm 56.

上述のように、一対の前壁25cの間隙25dには、ステージ29が配置される。ステージ29は、一対の前壁35cの間隙35d内にも位置付けられるように配置される。すなわち、ステージ29は、間隙25dおよび間隙35d内に位置付けられる。ステージ29上には、試験片60が載置される。   As described above, the stage 29 is disposed in the gap 25d between the pair of front walls 25c. The stage 29 is disposed so as to be positioned also in the gap 35d between the pair of front walls 35c. That is, the stage 29 is positioned in the gap 25d and the gap 35d. A test piece 60 is placed on the stage 29.

以上のように、第1挿入部材27および一対の第1スライド部材28は、第1ベース部材25に対して移動可能である。そして、第1挿入部材27は、図示しないボルトによって第1ベース部材25に固定され、一対の第1スライド部材28は、ボルト24によって第1ベース部材25に固定される。また、第2挿入部材37および一対の第2スライド部材38は、第2ベース部材35に対して移動可能である。そして、第2挿入部材37は、図示しないボルトによって第2ベース部材35に固定され、一対の第2スライド部材38は、ボルト34によって第2ベース部材35に固定される。このため、固定部21、一対の固定部22および一対の固定部23を試験片60の保持部62に接触する位置に固定し、固定部31、一対の固定部32および一対の固定部33を試験片60の保持部63に接触する位置に固定することができる。したがって、一辺の長さが数ミリメートルの小型の試験片についても保持部を変形させることなく保持することが可能である。図2に示す保持装置に適用可能な大きさの試験片の一例として、後述する図7に示す形状を有する試験片の長手方向の長さを3mm、試験片のせん断方向の幅を2mm、厚さを0.3mmとしたものが挙げられる。   As described above, the first insertion member 27 and the pair of first slide members 28 are movable with respect to the first base member 25. The first insertion member 27 is fixed to the first base member 25 by bolts (not shown), and the pair of first slide members 28 are fixed to the first base member 25 by bolts 24. The second insertion member 37 and the pair of second slide members 38 are movable with respect to the second base member 35. The second insertion member 37 is fixed to the second base member 35 by bolts (not shown), and the pair of second slide members 38 are fixed to the second base member 35 by bolts 34. For this reason, the fixing part 21, the pair of fixing parts 22 and the pair of fixing parts 23 are fixed at positions where they contact the holding part 62 of the test piece 60, and the fixing part 31, the pair of fixing parts 32 and the pair of fixing parts 33 are fixed. The test piece 60 can be fixed at a position in contact with the holding portion 63. Therefore, it is possible to hold a small test piece having a side length of several millimeters without deforming the holding portion. As an example of a test piece having a size applicable to the holding device shown in FIG. 2, a test piece having a shape shown in FIG. 7 to be described later has a length in the longitudinal direction of 3 mm, a width in the shear direction of the test piece of 2 mm, and a thickness. The thing which set the thickness to 0.3 mm is mentioned.

3.試験片の保持装置を用いた試験方法
図2に示すように、第1固定部80は、試験片60の一対の保持部62、63のうち一方の保持部62を試験片60の長手方向の両側および試験片60のせん断方向の両側、すなわち4方向から保持する。同様に、第2固定部90は、他方の保持部63を4方向から保持する。このように、保持装置15は、第1固定部80および第2固定部90によって保持部62、63をいずれも4方向から保持する。そのため、保持装置15を用いて試験片60を保持した状態で、第1駆動部40によって、第1移動体16の第1固定部80と第2移動体17の第2固定部90とを試験片60の長手方向(基準方向A)に相対的に変位させることにより、試験片60の試験部61に引張応力または圧縮応力を付与することができる。なお、本実施形態の試験片の保持装置15では、試験片60の試験部61が露出した状態でせん断応力および引張応力または圧縮応力を付与することができるため、応力付与後の試験部61を容易に観察することができる。
3. Test Method Using Test Specimen Holding Device As shown in FIG. 2, the first fixing unit 80 is configured such that one of the pair of holding units 62 and 63 of the test piece 60 is moved in the longitudinal direction of the test piece 60. The test piece 60 is held from both sides in the shear direction, that is, from four directions. Similarly, the second fixing portion 90 holds the other holding portion 63 from four directions. As described above, the holding device 15 holds the holding parts 62 and 63 from the four directions by the first fixing part 80 and the second fixing part 90. Therefore, in a state where the test piece 60 is held using the holding device 15, the first driving unit 40 tests the first fixing unit 80 of the first moving body 16 and the second fixing unit 90 of the second moving body 17. By relatively displacing in the longitudinal direction (reference direction A) of the piece 60, tensile stress or compressive stress can be applied to the test portion 61 of the test piece 60. In the test piece holding device 15 according to the present embodiment, since the shearing stress and the tensile stress or the compressive stress can be applied in a state where the test portion 61 of the test piece 60 is exposed, the test portion 61 after the stress is applied is provided. It can be easily observed.

第1固定部80と第2固定部90とを試験片60の長手方向(試験部61の基準方向A)に相対的かつ周期的に変位させ、試験部61に引張応力または圧縮応力を繰返し応力として繰り返し付与することにより、引張・圧縮応力による疲労試験を行うことができる。疲労試験で付与する繰返し応力として、例えば両振り応力が挙げられる。両振り応力とは、引張応力を正、圧縮応力を負とした場合、応力が同じ絶対値である正の最大値と負の最小値とに交互に変化する応力である。応力の最小値を応力の最大値で割った値を最小最大応力比Rといい、両振り応力ではR=−1である。なお、疲労試験で付与する繰返し応力は、両振り応力に限らず、部分両振り応力、片振り応力および部分片振り応力等であってもよい。   The first fixing part 80 and the second fixing part 90 are relatively and periodically displaced in the longitudinal direction of the test piece 60 (reference direction A of the test part 61), and tensile stress or compressive stress is repeatedly applied to the test part 61. By repeatedly applying as, a fatigue test by tensile / compressive stress can be performed. An example of the repeated stress applied in the fatigue test is a double-swing stress. The swing stress is a stress that alternately changes between a positive maximum value and a negative minimum value, which have the same absolute value, when the tensile stress is positive and the compressive stress is negative. A value obtained by dividing the minimum value of the stress by the maximum value of the stress is referred to as a minimum / maximum stress ratio R, and R = −1 in the double swing stress. The repeated stress applied in the fatigue test is not limited to the double swing stress, but may be a partial swing stress, a single swing stress, a partial single swing stress, or the like.

また、第2駆動部50によって第2移動体17の第2固定部90と第1移動体16の第1固定部80とを基準方向Aに直交するせん断方向Bに相対的に変位させることにより、試験部61にせん断応力を付与することができる。保持装置15は、第1移動体16および第2移動体17によって保持部62、63を4方向から保持するため、試験部61にせん断応力を付与する際に、保持部62、63を回転させることなく移動させることができる。そのため、試験部61の変形に曲げ成分や引張成分等が含まれず、せん断特性について精度の高い評価が可能となる。   Further, the second driving unit 50 relatively displaces the second fixing unit 90 of the second moving body 17 and the first fixing unit 80 of the first moving body 16 in the shearing direction B orthogonal to the reference direction A. The shear stress can be applied to the test part 61. The holding device 15 holds the holding portions 62 and 63 from four directions by the first moving body 16 and the second moving body 17, and therefore rotates the holding portions 62 and 63 when applying shear stress to the test portion 61. It can be moved without Therefore, the deformation of the test unit 61 does not include a bending component, a tensile component, or the like, and it is possible to evaluate the shear characteristics with high accuracy.

第1固定部80と第2固定部90とをせん断方向Bに周期的に変位させ、試験部61にせん断応力を繰返し応力として付与することにより、せん断応力による疲労試験を行うことができる。せん断応力の繰返し応力も、応力の変化に応じて、両振り応力、部分両振り応力、片振り応力および部分片振り応力に分類される。せん断応力の一方向を正とし、当該一方向の逆方向を負とした場合の、繰返し応力の定義は引張・圧縮応力の場合と同様である。   By periodically displacing the first fixing portion 80 and the second fixing portion 90 in the shear direction B and applying the shear stress to the test portion 61 as a repeated stress, a fatigue test using the shear stress can be performed. The repeated stress of the shear stress is also classified into a double swing stress, a partial swing stress, a single swing stress, and a partial single swing stress according to the change in the stress. The definition of the cyclic stress when the one direction of the shear stress is positive and the opposite direction of the one direction is negative is the same as the case of the tensile / compressive stress.

さらに、第1固定部80と第2固定部90を試験片60の長手方向(試験部61の基準方向A)に相対的に変位させ、試験部61に引張応力または圧縮応力を付与した状態で、第1固定部80および第2固定部90を基準方向Aに直交するせん断方向Bに相対的に変位させることにより、試験部61にせん断応力を付与することができる。このように引張応力または圧縮応力を付与しながら、せん断応力を付与することにより、実際の構造物における負荷形態を模擬した試験を行うことができる。   Further, the first fixing portion 80 and the second fixing portion 90 are relatively displaced in the longitudinal direction of the test piece 60 (reference direction A of the test portion 61), and tensile stress or compressive stress is applied to the test portion 61. By displacing the first fixing part 80 and the second fixing part 90 in the shearing direction B perpendicular to the reference direction A, a shear stress can be applied to the test part 61. Thus, the test which simulated the load form in an actual structure can be performed by giving a shear stress, giving a tensile stress or a compressive stress.

また、第1固定部80と第2固定部90とを試験片60の長手方向に相対的に変位させて、試験部61に引張応力または圧縮応力を付与した状態で、第1固定部80と第2固定部90とをせん断方向Bに周期的に相対変位させることにより、試験部61にせん断応力を繰返し応力として付与することもできる。さらに、第1固定部80と第2固定部90とを、試験片60の長手方向(基準方向A)に相対的かつ周期的に変位させ且つせん断方向Bにも周期的に変位させることにより、試験部61に引張・圧縮応力およびせん断応力を繰返し応力として付与することもできる。そのため、上述の保持装置15を用いることにより、様々な繰返し応力が付与される負荷形態を模擬した疲労試験も行うことができる。   In addition, the first fixing part 80 and the second fixing part 90 are relatively displaced in the longitudinal direction of the test piece 60 and tensile stress or compressive stress is applied to the test part 61. By cyclically displacing the second fixing portion 90 in the shear direction B, a shear stress can be applied to the test portion 61 as a repeated stress. Furthermore, by displacing the first fixing part 80 and the second fixing part 90 relatively and periodically in the longitudinal direction (reference direction A) of the test piece 60 and also periodically in the shear direction B, It is also possible to apply tensile / compressive stress and shear stress to the test portion 61 as repeated stress. Therefore, by using the holding device 15 described above, a fatigue test simulating a load form to which various repeated stresses are applied can be performed.

なお、保持装置15では、第1アーム46の支持孔46dに、基準方向Aに延びるように筒状の直動軸受44aが設けられている。該直動軸受44aは、第1固定部80に固定された軸部材44bの外周面を覆うように、該軸部材44bを支持している。より具体的には、本実施形態では、軸部材44bの一端側がケース49を介して第1固定部80に固定され、軸部材44bの他端側の外周面が直動軸受44aによって覆われている。このような構成により、直動軸受44aは、軸部材44bの基準方向Aへの移動は規制せず、せん断方向Bへの移動および上下方向への移動を規制するように、軸部材44bを支持することができる。これにより、第1固定部80に固定された軸部材44bが、第1アーム46の第2延伸部46bに対して基準方向A以外の方向へ相対的に移動することを防止することができる。したがって、例えば、第1アーム46および第2アーム56をせん断方向Bに相対的に往復移動させて試験部61にせん断荷重を付与する際に、第1固定部80が第2延伸部46bに対して、基準方向A以外の方向へ相対的に移動することを防止することができる。このため、接続部45を介して第2延伸部46bと第1固定部80との間でせん断方向Bの荷重が伝達される際に、第1アーム46および第1固定部80に振動が発生することを防止することができる。その結果、せん断荷重の入力波形(第1アーム46または第2アーム56に入力される荷重の波形)に対して、試験部61に実際に付与されるせん断荷重の波形に乱れが生じることを抑制できる。これにより、試験部61に、所望のせん断応力を生じさせることができ、適切な試験を行うことができる。   In the holding device 15, a cylindrical linear motion bearing 44 a is provided in the support hole 46 d of the first arm 46 so as to extend in the reference direction A. The linear motion bearing 44 a supports the shaft member 44 b so as to cover the outer peripheral surface of the shaft member 44 b fixed to the first fixing portion 80. More specifically, in the present embodiment, one end side of the shaft member 44b is fixed to the first fixing portion 80 via the case 49, and the outer peripheral surface of the other end side of the shaft member 44b is covered by the linear motion bearing 44a. Yes. With such a configuration, the linear motion bearing 44a supports the shaft member 44b so as not to restrict the movement of the shaft member 44b in the reference direction A but to restrict the movement in the shear direction B and the movement in the vertical direction. can do. Accordingly, it is possible to prevent the shaft member 44b fixed to the first fixing portion 80 from moving in a direction other than the reference direction A with respect to the second extending portion 46b of the first arm 46. Therefore, for example, when the first arm 46 and the second arm 56 are reciprocated relatively in the shear direction B to apply a shear load to the test portion 61, the first fixing portion 80 is moved relative to the second extending portion 46b. Thus, relative movement in directions other than the reference direction A can be prevented. Therefore, when the load in the shear direction B is transmitted between the second extending portion 46b and the first fixing portion 80 via the connection portion 45, vibration is generated in the first arm 46 and the first fixing portion 80. Can be prevented. As a result, the shear load waveform actually applied to the test unit 61 is prevented from being disturbed with respect to the shear load input waveform (the load waveform input to the first arm 46 or the second arm 56). it can. Thereby, a desired shear stress can be generated in the test part 61, and an appropriate test can be performed.

また、保持装置15では、せん断方向Bにおける第1ロードセル42の一方側および他方側にそれぞれ設けられた直動軸受44aおよび軸部材44bによって、第2延伸部46bに対する第1固定部80の基準方向A以外の方向への移動が規制される。これにより、試験部61にせん断荷重を付与する際に、第2延伸部46bと第1固定部80とが、基準方向A以外の方向へ相対的に変位することを十分に抑制できる。しがたって、第1ロードセル42にせん断方向Bの荷重が付与されることを十分に抑制できる。また、上述のように、直動軸受44aは、軸部材44bの基準方向Aへの移動は規制していない。これにより、試験部61に引張荷重または圧縮荷重を付与する際に、軸部材44bに基準方向Aの荷重が付与されることを防止することができる。これらの結果、第1ロードセル42によって、試験部61に付与される基準方向Aの荷重を高精度で検知することができる。   Further, in the holding device 15, the reference direction of the first fixed portion 80 with respect to the second extending portion 46b by the linear motion bearing 44a and the shaft member 44b provided on one side and the other side of the first load cell 42 in the shear direction B, respectively. Movement in directions other than A is restricted. Thereby, when giving a shear load to the test part 61, it can fully suppress that the 2nd extending | stretching part 46b and the 1st fixing | fixed part 80 displace relatively to directions other than the reference direction A. FIG. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the load in the shear direction B from being applied to the first load cell 42. Further, as described above, the linear motion bearing 44a does not regulate the movement of the shaft member 44b in the reference direction A. Thereby, when a tensile load or a compressive load is applied to the test portion 61, it is possible to prevent a load in the reference direction A from being applied to the shaft member 44b. As a result, the load in the reference direction A applied to the test unit 61 can be detected with high accuracy by the first load cell 42.

また、保持装置15では、直動軸受44aに、固体潤滑材が詰められている。この場合、第2延伸部46bから接続部45を介して第1固定部80にせん断方向の荷重が伝達される際に、第2延伸部46bおよび第1固定部80に振動が発生することを十分に防止することができる。その結果、試験部61に付与されるせん断荷重に乱れが生じることを十分に抑制できる。   In the holding device 15, the linear motion bearing 44a is filled with a solid lubricant. In this case, when a load in the shear direction is transmitted from the second extending portion 46b to the first fixing portion 80 via the connection portion 45, vibration is generated in the second extending portion 46b and the first fixing portion 80. It can be sufficiently prevented. As a result, the occurrence of disturbance in the shear load applied to the test unit 61 can be sufficiently suppressed.

4.本発明の試験方法に適した試験片の形状
図7は、本発明の実施形態に係る試験方法に適した試験片の平面図である。図7に示す試験片60は、図1(b)を用いて説明したように、長手方向の両端に配置された一対の保持部62、63と、保持部62、63の間に配置された試験部61とを有する。
4). FIG. 7 is a plan view of a test piece suitable for the test method according to the embodiment of the present invention. As described with reference to FIG. 1B, the test piece 60 shown in FIG. 7 is arranged between a pair of holding portions 62 and 63 arranged at both ends in the longitudinal direction and the holding portions 62 and 63. And a test unit 61.

さらに、試験部61は、図7に示すように、保持部62、63と接続される両端にR部61aを有する。試験部61は、試験片60の長手方向の中央部分に円弧部61bが形成される。円弧部61bは、試験部61の幅寸法が、試験片60の長手方向の中央部分で最も小さくなるように形成される。円弧部61bの曲率半径は、R部61aの曲率半径よりも大きい。   Furthermore, as shown in FIG. 7, the test unit 61 has R portions 61 a at both ends connected to the holding units 62 and 63. In the test part 61, an arc part 61 b is formed at the center part in the longitudinal direction of the test piece 60. The arc portion 61 b is formed such that the width dimension of the test portion 61 is smallest at the center portion in the longitudinal direction of the test piece 60. The radius of curvature of the arc portion 61b is larger than the radius of curvature of the R portion 61a.

本発明の実施形態に係る試験方法には、上述のように、試験部61がR部61aと円弧部61bとを有する形状の試験片を用いることが好ましい。その理由は次の通りである。R部61aによって、試験片60に応力を付与した際に、試験部61と保持部62、63との接続部分における応力集中を抑制することができ、この接続部分で試験片が破断する失敗を少なくすることができる。円弧部61bによって、試験片60に応力を付与した際に、降伏による変形が試験部61の、試験片60の長手方向中央部分で生じる可能性が非常に高くなり、複数の試験片について同じ位置で変形の評価を行うことができる。したがって、歩留まり良く精度の高い評価を行うことが可能となる。   In the test method according to the embodiment of the present invention, as described above, it is preferable to use a test piece having a shape in which the test portion 61 includes the R portion 61a and the arc portion 61b. The reason is as follows. When stress is applied to the test piece 60 by the R portion 61a, stress concentration at the connection portion between the test portion 61 and the holding portions 62 and 63 can be suppressed, and the failure of the test piece to break at this connection portion can be prevented. Can be reduced. When stress is applied to the test piece 60 by the arc portion 61b, the possibility of deformation due to yielding occurring in the central portion in the longitudinal direction of the test piece 60 of the test portion 61 becomes very high, and the same position for a plurality of test pieces Can be used to evaluate deformation. Therefore, it is possible to perform highly accurate evaluation with a high yield.

図8は、本発明の実施形態に係る試験方法のうち、疲労試験により適した試験片の構成図であり、図8(a)は平面図を示し、図8(b)は側面図を示す。図8に示す試験片70は、長手方向の両端に位置する一対の保持部72、73と、保持部72、73の間に設けられた試験部71とを有する。保持部72、73は、試験片70のせん断方向に突出している。   FIG. 8 is a configuration diagram of a test piece more suitable for a fatigue test among the test methods according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) shows a plan view and FIG. 8 (b) shows a side view. . A test piece 70 shown in FIG. 8 has a pair of holding portions 72 and 73 located at both ends in the longitudinal direction, and a test portion 71 provided between the holding portions 72 and 73. The holding parts 72 and 73 protrude in the shearing direction of the test piece 70.

さらに、試験部71は、図8に示すように、保持部72、73と接続される両端にR部71aを有し、R部71aの間に幅Wが均一な平行部71cを有する。平行部71cは、試験片70の長手方向中央部分にノッチ71bが形成される。ノッチ71bは試験片70のせん断方向に延びるように設けられていて、その断面は円弧状である。そのため、試験部71の厚さ寸法は、試験片70の長手方向の中央部分すなわちノッチ71bの底部で最も小さくなる。試験片70の厚み方向の他方の面は平らである。また、ノッチ71bの底部における試験片70の厚さtは試験部71の最大厚さ寸法hの1/2以下であり、ノッチ71bの断面を構成する円弧の曲率半径はR部71aの曲率半径よりも小さいため、試験片70に引張応力、圧縮応力またはせん断応力を付与した際にはノッチ71bの底部が応力集中部となる。このように、試験片70を用いてせん断疲労試験を行った際に、疲労き裂がノッチ71bの底部で生じるため、複数の試験片について同じ位置で疲労き裂の評価を行うことができる。したがって、歩留まり良く評価を行うことが可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 8, the test unit 71 has R portions 71a at both ends connected to the holding portions 72 and 73, and has parallel portions 71c having a uniform width W between the R portions 71a. The parallel portion 71 c is formed with a notch 71 b in the center portion in the longitudinal direction of the test piece 70. The notch 71b is provided so as to extend in the shearing direction of the test piece 70, and its cross section has an arc shape. Therefore, the thickness dimension of the test part 71 is the smallest at the center part in the longitudinal direction of the test piece 70, that is, the bottom part of the notch 71b. The other surface in the thickness direction of the test piece 70 is flat. Further, the thickness t of the test piece 70 at the bottom of the notch 71b is ½ or less of the maximum thickness dimension h of the test portion 71, and the radius of curvature of the arc constituting the cross section of the notch 71b is the radius of curvature of the R portion 71a. Therefore, when tensile stress, compressive stress, or shear stress is applied to the test piece 70, the bottom of the notch 71b becomes a stress concentration portion. As described above, when a shear fatigue test is performed using the test piece 70, a fatigue crack is generated at the bottom of the notch 71b. Therefore, the fatigue crack can be evaluated at the same position for a plurality of test pieces. Therefore, evaluation can be performed with a high yield.

試験片70のノッチ71bの底部における断面積(W×t)は、0.05mm以上が好ましい。ノッチ71bの底部における断面積を0.05mm以上とすることにより、疲労試験時に十分に大きい応力を付与することができ、精度の高い測定を行うことができる。ノッチ71bの底部における断面積は、0.075mm以上がより好ましい。 The cross-sectional area (W × t) at the bottom of the notch 71b of the test piece 70 is preferably 0.05 mm 2 or more. By setting the cross-sectional area at the bottom of the notch 71b to 0.05 mm 2 or more, a sufficiently large stress can be applied during the fatigue test, and highly accurate measurement can be performed. The cross-sectional area at the bottom of the notch 71b is more preferably 0.075 mm 2 or more.

また、平行部71cは、幅Wと試験片70の長手方向の長さLとの関係がW>Lを満たすことが好ましい。この場合、せん断疲労試験時に、曲げ応力よりもせん断応力が大きく作用するため、ノッチ71bの底部の幅方向中央部分が応力集中部となる。疲労き裂はこの応力集中部で生じるため、より歩留まり良く評価を行うことが可能となる。W>Lであることが好ましい理由について以下で説明する。   In the parallel part 71c, it is preferable that the relationship between the width W and the length L in the longitudinal direction of the test piece 70 satisfies W> L. In this case, since the shear stress acts larger than the bending stress during the shear fatigue test, the central portion in the width direction of the bottom of the notch 71b becomes the stress concentration portion. Since the fatigue crack is generated at this stress concentration portion, it is possible to perform evaluation with higher yield. The reason why W> L is preferable will be described below.

試験片70の保持部73に、試験片70のせん断方向のせん断力Pを付与した場合、ノッチ71bの底部を含む断面に生じる最大せん断応力τmaxは、下記(i)式で表される。
τmax=(3/2)×(P/tW) …(i)
また、この場合、保持部73側のR部71aと平行部71cとの境界面に生じる応力の最大値σmaxは、平行部71cの試験片70の長手方向の長さをLとし、この境界面の曲げ応力を仮定すると、下記(ii)式で表される。
σmax≒(PL×W/2)/(hW/12)=6PL/hW …(ii)
When the shearing force P in the shear direction of the test piece 70 is applied to the holding portion 73 of the test piece 70, the maximum shear stress τ max generated in the cross section including the bottom of the notch 71b is expressed by the following equation (i).
τ max = (3/2) × (P / tW) (i)
Further, in this case, the maximum value σ max of the stress generated on the boundary surface between the R portion 71a and the parallel portion 71c on the holding portion 73 side is set to L in the longitudinal direction of the test piece 70 of the parallel portion 71c. Assuming the bending stress of the surface, it is expressed by the following equation (ii).
σ max ≒ (PL × W / 2) / (hW 3/12) = 6PL / hW 2 ... (ii)

ここで、試験片70の破壊則がmises応力に従うとすると、下記(iii)式が成り立つ場合に、ノッチ71bの底部を含む断面におけるmises応力が、保持部73側のR部71aと平行部71cとの境界面におけるmises応力以上となる。すなわち、曲げ応力よりもせん断応力の方が大きく作用する。この場合、試験片70はノッチ71bの底部で破断する。
τmax≧σmax/31/2 …(iii)
Here, assuming that the fracture law of the test piece 70 follows the misses stress, when the following equation (iii) holds, the misses stress in the cross section including the bottom of the notch 71b is the R portion 71a on the holding portion 73 side and the parallel portion 71c. It becomes more than the misses stress at the boundary surface. That is, the shear stress acts more than the bending stress. In this case, the test piece 70 is broken at the bottom of the notch 71b.
τ max ≧ σ max / 3 1/2 (iii)

ここで、上述のようにノッチ71bの底部における試験片70の厚さtは試験片70の最大厚さ寸法hの1/2以下、すなわちh/2≧tである。h/2≧tと、(i)〜(iii)式から、下記(iv)式が得られ、(iv)式からさらに(v)式が得られる。(v)式から、W>Lが好ましいことがわかる。
h/2≧(31/2/2)×(hW/L)≧t …(iv)
W/L≧2/31/2≒1 …(v)
Here, as described above, the thickness t of the test piece 70 at the bottom of the notch 71b is equal to or less than ½ of the maximum thickness dimension h of the test piece 70, that is, h / 2 ≧ t. The following formula (iv) is obtained from h / 2 ≧ t and the formulas (i) to (iii), and the formula (v) is further obtained from the formula (iv). From the equation (v), it is understood that W> L is preferable.
h / 2 ≧ (3 1/2 / 2) × (hW / L) ≧ t (iv)
W / L ≧ 2/3 1/2 ≈1 (v)

図9は、試験片70について有限要素法(Finite Element Method、FEM)で解析した結果を応力分布で示す図である。FEMによる解析の結果、試験片70では、図9に示すようにせん断応力を付与した場合、および引張・圧縮応力を付与した場合のいずれの場合もノッチ71bの底部で応力が集中し、最大応力が発生することを確認した。せん断応力を付与した場合には、特にノッチ71b底部の幅方向中央で最大応力が発生する。なお、ノッチ71bは、試験片70の厚み方向の面の一方だけに設けてもよく、両方に設けてもよい。   FIG. 9 is a diagram showing the result of analyzing the test piece 70 by the finite element method (FEM) in terms of stress distribution. As a result of the analysis by FEM, in the test piece 70, the stress is concentrated at the bottom of the notch 71b in both cases where the shear stress is applied and the tensile / compressive stress is applied as shown in FIG. Was confirmed to occur. When shear stress is applied, maximum stress is generated particularly at the center in the width direction of the bottom of the notch 71b. The notch 71b may be provided on only one of the surfaces in the thickness direction of the test piece 70, or may be provided on both.

試験片60および試験片70のいずれも、酸洗してから試験に供することが好ましい。これは、例えば放電加工により試験片を作製した場合に表面に形成される放電加工層または残留応力層のような表面層を除去するためである。   It is preferable that both the test piece 60 and the test piece 70 are pickled and then used for the test. This is for removing a surface layer such as an electric discharge machining layer or a residual stress layer formed on the surface when a test piece is produced by electric discharge machining, for example.

上述の構成による効果を確認するため、実施例および比較例のせん断試験を行った。実施例のせん断試験は、図2に示した保持装置15を用いて行った。比較例のせん断試験は、図10に示した保持装置100を用いて行った。   In order to confirm the effect of the above-described configuration, a shear test of Examples and Comparative Examples was performed. The shear test of the example was performed using the holding device 15 shown in FIG. The shear test of the comparative example was performed using the holding device 100 shown in FIG.

なお、図10の保持装置100が図2の保持装置15と異なるのは、第1アーム46の代わりに第1アーム101が設けられている点、ケース49の代わりにケース102が設けられている点、直動軸受44aおよび軸部材44bが設けられていない点である。第1アーム101は、ケース102のせん断方向Bにおける両側面102a,102bおよび基準方向Aにおける一方の側面102cを覆うように設けられている。ケース102は、第1固定部80に固定されている。なお、保持装置100では、第1ロードセル47によって試験片60の試験部61に作用する基準方向Aの荷重を正確に検知するために、ケース102の両側面102a,102bを第1アーム101に固定することはできない。したがって、両側面102a,102bと第1アーム101との間には、僅かではあるが隙間が形成されている。   10 is different from the holding device 15 in FIG. 2 in that the first arm 101 is provided instead of the first arm 46, and the case 102 is provided instead of the case 49. The point is that the linear motion bearing 44a and the shaft member 44b are not provided. The first arm 101 is provided so as to cover both side surfaces 102 a and 102 b in the shear direction B of the case 102 and one side surface 102 c in the reference direction A. The case 102 is fixed to the first fixing portion 80. In the holding device 100, both side surfaces 102 a and 102 b of the case 102 are fixed to the first arm 101 in order to accurately detect the load in the reference direction A acting on the test portion 61 of the test piece 60 by the first load cell 47. I can't do it. Therefore, a slight gap is formed between the side surfaces 102 a and 102 b and the first arm 101.

実施例および比較例ともに、第2アーム56に周期的に変化するせん断方向Bの荷重を付与し、試験片60に作用するせん断方向Bの荷重を第2ロードセル43によって検知した。図11は、実施例のせん断試験において、第2アーム56に入力された荷重の波形と、第2ロードセル43によって検知された荷重の波形とを示すグラフであり、図12は、実施例のせん断試験において、第2アーム56に入力された荷重の波形と、第2ロードセル43によって検知された荷重の波形とを示すグラフである。   In both the example and the comparative example, the load in the shear direction B that periodically changes was applied to the second arm 56, and the load in the shear direction B acting on the test piece 60 was detected by the second load cell 43. FIG. 11 is a graph showing the waveform of the load input to the second arm 56 and the waveform of the load detected by the second load cell 43 in the shear test of the example. FIG. 12 shows the shear of the example. 4 is a graph showing a waveform of a load input to a second arm 56 and a waveform of a load detected by a second load cell 43 in a test.

図11から分かるように、保持装置15を用いた実施例のせん断試験では、第2アーム56に入力された荷重の波形に対して、第2ロードセル43によって検知された荷重の波形がほとんど乱れていなかった。このことから、実施例のせん断試験では、試験片60の試験部61に、所望のせん断応力を生じさせることができたと考えられる。   As can be seen from FIG. 11, in the shear test of the embodiment using the holding device 15, the waveform of the load detected by the second load cell 43 is almost distorted with respect to the waveform of the load input to the second arm 56. There wasn't. From this, it is considered that the desired shear stress could be generated in the test part 61 of the test piece 60 in the shear test of the example.

一方、図12から分かるように、保持装置100を用いた比較例のせん断試験では、第2アーム56に入力された荷重の波形に対して、第2ロードセル43によって検知された荷重の波形が乱れていた。このことから、比較例のせん断試験では、試験片60の試験部61に生じたせん断応力の波形も乱れていたと考えられる。すなわち、試験部61に所望のせん断応力を生じさせることができなかったと考えられる。   On the other hand, as can be seen from FIG. 12, in the shear test of the comparative example using the holding device 100, the load waveform detected by the second load cell 43 is disturbed with respect to the load waveform input to the second arm 56. It was. From this, it is considered that in the shear test of the comparative example, the waveform of the shear stress generated in the test portion 61 of the test piece 60 was also disturbed. That is, it is considered that a desired shear stress could not be generated in the test part 61.

なお、保持装置100では、上述のように、ケース102の両側面102a,102bと第1アーム101との間に隙間を形成する必要がある。このため、第2アーム56がせん断方向Bに周期的に移動する際に、第1アーム101とケース102の両側面102a,102bとが接触および離間を繰り返すことによって、第1アーム101および第1固定部80に振動が発生したと考えられる。このため、上記のように、第2ロードセル43によって検知された荷重の波形が乱れたと考えられる。   In the holding device 100, as described above, it is necessary to form a gap between the side surfaces 102a and 102b of the case 102 and the first arm 101. For this reason, when the second arm 56 periodically moves in the shear direction B, the first arm 101 and the both side surfaces 102a and 102b of the case 102 repeat contact and separation, whereby the first arm 101 and the first arm It is considered that vibration occurred in the fixed portion 80. For this reason, as described above, it is considered that the waveform of the load detected by the second load cell 43 is disturbed.

本発明による試験片の保持装置は、小型の試験片に変形を生じさせることなく、せん断応力を付与しつつ引張応力または圧縮応力を付与可能な試験装置に適用することができる。   The test piece holding apparatus according to the present invention can be applied to a test apparatus capable of applying tensile stress or compressive stress while applying shear stress without causing deformation of a small test piece.

10、15 保持装置
20 第1固定部
30 第2固定部
40 第1駆動部(延伸方向駆動部)
50 第2駆動部(せん断方向駆動部)
60、70 試験片
61、71 試験部
61a、71a R部
61b 円弧部
71b ノッチ
71c 平行部
62、72 一方の保持部
63、73 他方の保持部
80 第1固定部
90 第2固定部
A 試験部の延伸方向(試験片の長手方向)
B 試験部の延伸方向と直交する方向(試験片のせん断方向)
C 保持部の試験部との接続部分
10, 15 Holding device 20 First fixing part 30 Second fixing part 40 First driving part (stretching direction driving part)
50 Second drive unit (shear direction drive unit)
60, 70 Test piece 61, 71 Test part 61a, 71a R part 61b Arc part 71b Notch 71c Parallel part 62, 72 One holding part 63, 73 The other holding part 80 First fixing part 90 Second fixing part A Test part Stretching direction (longitudinal direction of test piece)
B Direction perpendicular to the stretching direction of the test section (shear direction of the test piece)
C Connection part of holding part with test part

Claims (5)

一方向に延びる試験部と、該試験部に対して該試験部の延伸方向と直交するせん断方向に突出するように、該試験部の前記延伸方向における両端にそれぞれ設けられた一対の保持部とを有する試験片を保持するための装置であって、
前記一対の保持部のうち一方を保持する第1固定部と、
前記せん断方向に移動可能に設けられた第1アームと、
前記第1固定部と前記第1アームとを接続する接続部と、
前記一対の保持部のうち他方を保持する第2固定部と、
前記第2固定部と一体に前記延伸方向に移動可能に設けられた第2アームと、を備え、
前記第1固定部は、
前記一方の保持部を前記延伸方向の両側から保持する第1延伸方向固定部と、
前記一方の保持部を前記せん断方向の両側から保持する第1せん断方向固定部とを有し、
前記第2固定部は、
前記他方の保持部を前記延伸方向の両側から保持する第2延伸方向固定部と、
前記他方の保持部を前記せん断方向の両側から保持する第2せん断方向固定部とを有し、
前記第1アームは、前記延伸方向において前記第1固定部から見て前記第2固定部とは反対側に設けられた支持部を有し、
前記支持部は、前記第1固定部に向かって開口しかつ前記延伸方向に延びるように形成された支持孔を有し、
前記接続部は、前記第1固定部に固定されかつ該第1固定部側から前記支持部側に向かって前記延伸方向に延びる軸部材と、前記延伸方向に延びるように前記支持孔に設けられた筒状の直動軸受とを有し、
前記軸部材が、外周面を前記直動軸受に覆われるように前記直動軸受に挿入されている、試験片の保持装置。
A test part extending in one direction, and a pair of holding parts respectively provided at both ends in the extending direction of the test part so as to protrude in the shear direction perpendicular to the extending direction of the test part with respect to the test part An apparatus for holding a test piece having
A first fixing portion that holds one of the pair of holding portions;
A first arm movably provided in the shear direction;
A connecting portion for connecting the first fixed portion and the first arm;
A second fixing portion that holds the other of the pair of holding portions;
A second arm provided integrally with the second fixing portion so as to be movable in the extending direction;
The first fixing part is
A first stretching direction fixing portion that holds the one holding portion from both sides in the stretching direction;
A first shearing direction fixing part that holds the one holding part from both sides in the shearing direction;
The second fixing part is
A second stretching direction fixing portion that holds the other holding portion from both sides in the stretching direction;
A second shearing direction fixing part that holds the other holding part from both sides in the shearing direction;
The first arm has a support portion provided on the opposite side of the second fixing portion when viewed from the first fixing portion in the extending direction;
The support part has a support hole formed so as to open toward the first fixed part and extend in the extending direction;
The connecting portion is provided in the support hole so as to be fixed to the first fixing portion and extending in the extending direction from the first fixing portion side toward the supporting portion side, and in the extending direction. A cylindrical linear motion bearing,
The test piece holding device, wherein the shaft member is inserted into the linear motion bearing such that an outer peripheral surface thereof is covered with the linear motion bearing.
請求項1に記載の試験片の保持装置において、
前記接続部は、前記支持部と前記第1固定部との間に設けられ、かつ前記延伸方向において前記支持部および前記第1固定部に作用する荷重を検知するロードセルを更に備え、
前記支持部は、前記せん断方向における前記ロードセルの一方側および他方側にそれぞれ形成された少なくとも2つの支持孔を有し、
前記接続部は、少なくとも2つの前記直動軸受および少なくとも2つの前記軸部材を有し、
各支持孔に前記直動軸受が設けられており、前記直動軸受に前記軸部材が挿入されている、試験片の保持装置。
The specimen holding device according to claim 1,
The connection portion further includes a load cell that is provided between the support portion and the first fixing portion and detects a load acting on the support portion and the first fixing portion in the extending direction,
The support part has at least two support holes respectively formed on one side and the other side of the load cell in the shear direction;
The connection portion includes at least two linear motion bearings and at least two shaft members;
A holding device for a test piece, wherein the linear motion bearing is provided in each support hole, and the shaft member is inserted into the linear motion bearing.
請求項1または2に記載の保持装置において、
前記直動軸受に、固体潤滑材が詰めらている、試験片の保持装置。
The holding device according to claim 1 or 2,
A test piece holding device in which the linear motion bearing is filled with a solid lubricant.
請求項1から3のいずれか一つに記載の試験片の保持装置において、
前記第1延伸方向固定部および前記第2延伸方向固定部は、それぞれ、前記延伸方向における前記試験片の端部に接触する圧縮方向固定部と、前記延伸方向において前記圧縮方向固定部とは反対側から前記保持部に接触する引張方向固定部とを有する、試験片の保持装置。
The specimen holding device according to any one of claims 1 to 3,
The first stretching direction fixing portion and the second stretching direction fixing portion are respectively opposite to the compression direction fixing portion in contact with the end of the test piece in the stretching direction and the compression direction fixing portion in the stretching direction. A test piece holding device having a tensile direction fixing portion that comes into contact with the holding portion from the side.
請求項1から4のいずれか一つに記載の試験片の保持装置において、
前記第1固定部および前記第2固定部の少なくとも一方が、該第1固定部および該第2固定部を前記延伸方向に相対的に変位させる延伸方向駆動部に接続され、
前記第1固定部および前記第2固定部の少なくとも一方が、該第1固定部および該第2固定部を前記せん断方向に相対的に変位させるせん断方向駆動部に接続されている、試験片の保持装置。
In the holding device of the test piece according to any one of claims 1 to 4,
At least one of the first fixing part and the second fixing part is connected to an extension direction driving part that relatively displaces the first fixing part and the second fixing part in the extension direction;
At least one of the first fixing part and the second fixing part is connected to a shear direction driving part that relatively displaces the first fixing part and the second fixing part in the shear direction. Holding device.
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