JP2018179667A - 引張試験用治具ユニット及び引張試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】引張力を印加する肩部を引張方向の両端に有する試験片の高温環境下における引張試験を実現する。【解決手段】試験片３の肩部３３の半割形状に対応する中間治具１５の肩引掛け部１５ｂを肩部３３に一対装着し、各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃを肩部３３のテーパ面３３ａにその全周に亘って係止させる。そして、試験片３の肩部３３に装着した一対の中間治具１５，１５の外側に親治具１７の嵌合孔１７ａを嵌め込んで、嵌合孔１７ａの内周面を各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄにその全周に亘って係止させる。試験片３の各肩部３３の中間治具１５，１５の外側にそれぞれ嵌め込んだ親治具１７同士の向きを、試験片３の破断部３１の中心軸Ｃの周りの回転方向Ｒに４５゜ずらし、一方の親治具１７の輪郭の外側に突出する他方の親治具１７の四隅に圧縮荷重を印加して、試験片３の肩部３３に引張力Ｆを印加する。【選択図】図３

Description

本発明は、材料の引張試験に関するものである。

材料の引張強度を試験する方法として、従来から、試験片の引っ張り方向における両端を試験機の一対の引っ張り治具にそれぞれ接着し、両治具を引っ張り方向に離間させることで、試験片に引っ張り方向への引張力を加える方法が知られている。しかし、この方法では、接着剤が接着力を失うような高温環境で材料を使用する場合を想定した試験を行うことが難しい。

このため、一般的な材料の引張試験は、引っ張り方向に十分な寸法を持たせた試験片の両端部を試験機の一対の治具でそれぞれチャックし、両治具を引っ張り方向に離間させることで、接着剤を利用せずに試験片に引っ張り方向への引張力を加える方法で行われることが多い（例えば、特許文献１）。

実開昭６４−４８６５６号公報

ところが、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の繊維強化複合材の試験片では、繊維方向と異なる方向の材料寸法を大きくすることが難しいので、その方向を引っ張り方向とする引張試験を行う場合には、チャックにより把持する部分を大きくした形状の試験片を作製することが難しい。

このような問題は、接着剤で接着した２つの部材の接着強度を評価するために２つの部材間に引張力を加える引張試験を行う際等にも生じるものである。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、引張力を印加する肩部を引張方向の両端に有する試験片の高温環境下における引張試験を実現することができる引張試験用治具ユニットと、この引張試験用治具ユニットを用いて試験片の引張試験を好適に行うことができる引張試験方法とを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様による引張試験用治具ユニットは、
試験片における引っ張り方向への引張力の印加により破断する破断部の前記引っ張り方向における両端にそれぞれ形成されて前記引張力が印加される肩部に装着される一対の中間治具と、
前記肩部に装着された前記一対の中間治具を保持し、前記試験片に前記引張力を印加する試験機に接続される親治具とを備え、
前記試験片の一方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する前記親治具は、前記試験片の他方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する他の前記親治具に対して、前記引っ張り方向に延在する中心軸の周りの回転方向における向きを相対的にずらして配置した状態で、前記他の親治具の輪郭から前記中心軸と交差する方向に突出して前記引張力が印加される輪郭部を、前記回転方向における等間隔毎に複数有している。

本発明の第１の態様による引張試験用治具ユニットによれば、試験片の一方の肩部に装着された一対の中間治具を保持する親治具の向きを、試験片の他方の肩部に装着された一対の中間治具を保持する他の親治具の向きに対して、試験片の引っ張り方向に延在する中心軸の周りの回転方向にずらすと、親治具の回転方向における等間隔毎の輪郭部が、他の親治具の輪郭から中心軸と交差する方向にそれぞれ突出する。

このため、試験片の一方の肩部に装着された一対の中間治具を保持する一方の親治具の各輪郭部に、試験片の他方の肩部に装着された一対の中間治具を保持する他方の親治具から引っ張り方向に離間する引張力を、他方の親治具の手前から他方の親治具越しに印加することができる。

同様に、試験片の他方の肩部に装着された一対の中間治具を保持する他方の親治具の各輪郭部に、試験片の一方の肩部に装着された一対の中間治具を保持する一方の親治具から引っ張り方向に離間する引張力を、一方の親治具の手前から一方の親治具越しに印加することができる。

したがって、試験片の各肩部にそれぞれ装着された一対の中間治具を保持する各親治具のうち一方の親治具における、もう一方の親治具の輪郭から引っ張り方向と交差する方向に突出する各輪郭部に、各親治具越しに圧縮荷重を印加することで、引張試験機を用いなくても試験片の引張試験を行うことができる。

よって、引張試験機の引っ張り治具に試験片を接着したり、試験片を引張試験機のチャックで把持するために試験片の把持部分を大きくする必要がなくなる。これにより、引張力を印加する肩部を引張方向の両端に有する試験片の高温環境下における引張試験を実現することができる。

また、本発明の第２の態様による引張試験用治具ユニットは、本発明の第１の態様による引張試験用治具ユニットにおいて、
前記肩部は、前記中心軸の周りにｎ回対称（但し、ｎは４以上の偶数）の３次元線対称形状によって形成されており、
前記各中間治具は、前記肩部に装着された状態で互いに当接する当接面と、該当接面に形成された凹部により構成されて前記肩部の半部に装着される肩引掛け部と、他の前記中間治具と前記当接面同士を当接させた状態で前記中心軸の周りにｍ回対称（但し、ｍは４以上の偶数）の３次元線対称形状の半部をなす被係止部とを有しており、
前記各親治具は、前記肩部に装着されて前記当接面同士が当接した前記一対の中間治具の前記被係止部を保持する中間治具係止部を有している。

本発明の第２の態様による引張試験用治具ユニットによれば、本発明の第１の態様による引張試験用治具ユニットにおいて、試験片の肩部は、中心軸の周りにｎ回対称（但し、ｎは４以上の偶数）の３次元線対称形状によって形成されており、これに対応して各中間治具の肩引掛け部は、肩部の半割形状の凹部によって構成されている。

したがって、一対の中間治具を肩部に装着すると、試験片の肩部が一対の中間治具の肩引掛け部により、中心軸の周りの全周に亘って支持された状態となる。

また、親治具の中間治具係止部は、中心軸の周りにｍ回対称（但し、ｍは４以上の偶数）の３次元線対称形状によって形成されており、これに対応して各中間治具の被係止部は、親治具の中間治具係止部の半割形状で形成されている。

したがって、当接面同士を当接させた一対の中間治具の被係止部を親治具の中間治具係止部に保持させると、一対の中間治具の被係止部が親治具の中間治具係止部により、中心軸の周りの全周に亘って支持された状態となる。

よって、試験片の肩部に対する一対の中間治具の装着や一対の中間治具の被係止部に対する親治具の中間治具係止部の係止によって、親治具及び一対の中間治具を介して試験片の肩部にその全周に亘って均等な引張力が印加されるようにすることができる。

なお、本発明の第１又は第２の態様による引張試験用治具ユニットにおいては、例えば、本発明の第３の態様による引張試験用治具ユニットのように、前記肩部は、前記中心軸を中心とする円形の平面形状を有しており、前記中間治具係止部は、前記中心軸を中心とし前記肩部よりも径が大きい円形の平面形状を有しており、前記各中間治具の前記肩引掛け部は、前記肩部の半部に対応する半円形の平面形状を有しており、前記各中間治具の前記被係止部は、前記親治具の半部に対応する半円形の平面形状を有しているものとしてもよい。

また、本発明の第１、第２又は第３の態様による引張試験用治具ユニットにおける試験片は、例えば、繊維を母材とする繊維強化複合材料で形成したものであり、前記引っ張り方向は前記繊維強化複合材料の繊維が延在していない方向であってもよい。

さらに、本発明の第４の態様による引張試験用治具ユニットは、本発明の第１、第２又は第３の態様による引張試験用治具ユニットにおいて、
前記試験片の一方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する一方の前記親治具の前記中心軸と交差する方向における外側を通って、前記試験片の他方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する他方の前記親治具の前記各輪郭部に当接し、前記一方の親治具の手前から印加される前記引っ張り方向と逆方向の力を前記一方の親治具越しに前記他方の親治具の前記各輪郭部に伝達する一方の荷重伝達治具と、
前記他方の親治具の前記中心軸と交差する方向における外側を通って、前記一方の親治具の前記各輪郭部に当接し、前記他方の親治具の手前から印加される前記引っ張り方向と逆方向の力を前記他方の親治具越しに前記一方の親治具の前記各輪郭部に伝達する他方の荷重伝達治具と、
をさらに備える。

本発明の第４の態様による引張試験用治具ユニットによれば、本発明の第１、第２又は第３の態様による引張試験用治具ユニットにおいて、一方の荷重伝達治具が一方の親治具の手前から一方の親治具越しに他方の親治具に伝達する引っ張り方向と逆方向の力と、他方の荷重伝達治具が他方の親治具の手前から他方の親治具越しに一方の親治具に伝達する引っ張り方向と逆方向の力とは、両荷重伝達治具同士を引っ張り方向とは逆方向に接近させる圧縮荷重となる。

このため、両荷重伝達治具に圧縮荷重を印加することで、各荷重伝達治具がそれぞれ当接する各親治具を介して試験片の各肩部に引っ張り方向への引張力を容易に印加することができる。

また、本発明の第５の態様による引張試験用治具ユニットは、
試験片における引っ張り方向への引張力が印加される一対の肩部にそれぞれ装着される一対の中間治具と、
一方の前記中間治具を保持し、輪郭部を有する第１の親治具と、
前記引っ張り方向に延在する中心軸の周りの回転方向における向きを前記第１の親治具と相対的にずらして配置され、他方の前記中間治具を保持し、輪郭部を有する第２の親治具と、
前記第１の親治具と前記第２の親治具のそれぞれの輪郭部に当接して力を伝達する荷重伝達治具とを有し、
前記第１の親治具と前記第２の親治具の各輪郭部は、他方の親治具から前記中心軸と交差する方向に突出し、前記回転方向における等間隔に複数存在し、
前記荷重伝達治具は、前記試験片の引張力と逆向きの力を前記第１の親治具と前記第２の親治具の各輪郭部に伝達する。

本発明の第５の態様による引張試験用治具ユニットによれば、試験片の一方の肩部に装着された中間治具を保持する第１の親治具の向きを、試験片の他方の肩部に装着された中間治具を保持する第２の親治具の向きに対して、試験片の引っ張り方向に延在する中心軸の周りの回転方向にずらすと、各親治具の回転方向における等間隔毎の輪郭部が、他方の親治具の輪郭から中心軸と交差する方向にそれぞれ突出する。

このため、試験片の一方の肩部に装着された中間治具を保持する第１の親治具の各輪郭部と、試験片の他方の肩部に装着された中間治具を保持する第２の親治具の各輪郭部とに、荷重伝達治具によって、他方の親治具越しに試験片の引張力と逆向きの力を伝達することができる。

したがって、試験片の各肩部にそれぞれ装着された一対の中間治具を保持する各親治具のうち一方の親治具における、もう一方の親治具の輪郭から引っ張り方向と交差する方向に突出する各輪郭部に、各親治具越しに圧縮荷重を印加することで、引張試験機を用いなくても試験片の引張試験を行うことができる。

よって、引張試験機の引っ張り治具に試験片を接着したり、試験片を引張試験機のチャックで把持するために試験片の把持部分を大きくする必要がなくなる。これにより、引張力を印加する肩部を引張方向の両端に有する試験片の高温環境下における引張試験を実現することができる。

そして、以上に説明した本発明の第１、第２、第３、第４又は第５の態様による引張試験用治具ユニットの作用、効果は、本発明の第６の態様による引張試験方法のように、試験片における引っ張り方向への引張力の印加により破断する破断部の前記引っ張り方向における両端にそれぞれ形成された肩部に治具を装着し、該治具を介して引張試験機により前記破断部に前記引っ張り方向への引張力を印加して引張試験を行うのに当たり、前記治具として本発明の第１、第２、第３、第４又は第５の態様による引張試験用治具ユニットを用い、前記肩部に装着した前記引張試験用治具ユニットの親治具の各輪郭部に前記引っ張り方向への引張力を印加することで、より顕著に得ることができる。

本発明によれば、引張力を印加する肩部を引張方向の両端に有する試験片の高温環境下における引張試験を実現することができる引張試験用治具ユニットと、この引張試験用治具ユニットを用いて試験片の引張試験を好適に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る引張試験用治具ユニットとこれを用いた引張試験で使用するラムを示す斜視図である。 （ａ）は図１の試験片の斜視図、（ｂ）は同正面図である。 （ａ）は図１の引張試験用治具ユニットの平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 図３の引張試験用治具ユニットを図１の試験片に係止する手順を示す斜視図である。 （ａ）は図１の引張試験機の下側ラムの平面図、（ｂ）は同縦断面図、（ｃ）は同上側ラムの底面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態において参照する図面上の試験片は、あくまで概念的な構成を示すものに過ぎず、各部の寸法比や角度等は必ずしも実際の寸法比と一致しているとは限らないことに留意すべきである。

図１は本発明の一実施形態に係る引張試験用治具ユニットとこれを用いた引張試験で使用するラムを示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の引張試験用治具ユニット（以下、「治具ユニット」と略記する。）１は、試験片３の引張試験を行う際に、試験片３の引張力Ｆ（図２（ａ）参照）を印加する箇所を保持して不図示の引張試験機に接続するために用いられる。

ここで、試験片３の構造について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は試験片３の斜視図、（ｂ）は同じく試験片３の正面図である。

そして、図２（ａ）に示すように、試験片３は、円柱状に形成された破断部３１と、該破断部３１の中心軸Ｃの延在方向における両端にそれぞれ形成された円錐台状の一対の肩部３３，３３とを有している。即ち、各肩部３３は、中心軸Ｃの周りに無限大回数対称の平面視円形の３次元線対称形状によって形成されている。

各肩部３３の周面は、図２（ｂ）に示すように、試験片３の両端に向かうにつれて破断部３１よりも径が大きくなるテーパ面３３ａで構成されている。このテーパ面３３ａは、本実施形態では、肩部３３の端面３３ｂに対して４５゜傾斜している。各肩部３３には、破断部３１の中心軸Ｃに沿って他方の肩部３３から離間する向きに引張力Ｆがそれぞれ印加される。

本実施形態では、試験片３を、例えば炭素繊維強化複合材料等の、繊維を母材とする繊維強化複合材料で形成し、母材の繊維が延在していない方向を破断部３１の中心軸Ｃの方向としている。そして、この中心軸Ｃに沿って各肩部３３にそれぞれ印加される引張力Ｆにより破断部３１を破断させることで、母材の繊維が延在していない中心軸Ｃの方向における試験片３の引張強度を試験することができる。

この試験片３の引張試験に用いる図１の治具ユニット１は、試験片３の各肩部３３を保持するために一対で用いられる。図３（ａ）は治具ユニット１の平面図、（ｂ）は同じく治具ユニット１の縦断面図である。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態の各治具ユニット１は、試験片３の各肩部３３に装着される一対の中間治具１５，１５と、それら一対の中間治具１５，１５を保持する親治具１７とを備えている。

各中間治具１５は、試験片３の各肩部３３にそれぞれ装着されるもので、半円形の平面形状を有する円弧状に形成されている。そして、各中間治具１５は、肩部３３にそれぞれ装着された状態で互いに当接する当接面１５ａと、当接面１５ａに形成されて試験片３の肩部３３に係止される肩引掛け部１５ｂとを有している。

したがって、一対の中間治具１５，１５は、図３（ａ）に示すように、互いの当接面１５ａ同士を当接させると平面視円環状を呈する。各中間治具１５は、図３（ｂ）に示すように、試験片３の破断部３１の中心軸Ｃの方向における肩部３３の寸法と同じ厚さの板状に形成されている。

各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂは、一対の中間治具１５の当接面１５ａ同士を互いに当接させた状態で、当接面１５ａを挟んで試験片３の肩部３３に対応する円錐台状に形成されている。即ち、各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂは、円錐台形状を周方向に半割した凹部で構成されている。

肩引掛け部１５ｂの内周面は、図３（ｂ）に示すように、肩部３３のテーパ面３３ａに対応する４５゜の傾斜のテーパ面１５ｃを有している。このテーパ面１５ｃを肩部３３のテーパ面３３ａに当接させることで各中間治具１５を肩部３３に装着することから、各中間治具１５は、中心軸Ｃの方向からではなく、図４の斜視図に示すように、中心軸Ｃの径方向Ｘ（請求項中の引っ張り方向と交差する方向に相当）から試験片３の肩部３３に装着される。各中間治具１５を試験片３の肩部３３にそれぞれ装着した状態では、図３（ｂ）に示すように、中間治具１５の肩引掛け部１５ｂの開口に肩部３３の端面３３ｂが露出する。

一対の中間治具１５，１５の肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃを試験片３の肩部３３のテーパ面３３ａの半周部分にそれぞれ当接させて、各中間治具１５を肩部３３にそれぞれ装着すると、各中間治具１５の当接面１５ａ同士が当接する。すると、破断部３１側よりも端面３３ｂ側の方が肩部３３の径が大きいことから、肩部３３の中間治具１５に対する中心軸Ｃに沿った破断部３１側への移動が規制される。これにより、各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂが試験片３の肩部３３の半部に係止される。

なお、各中間治具１５の当接面１５ａと対向する面には、嵌合用テーパ面１５ｄ（請求項中の被係止部に相当）が形成されている。嵌合用テーパ面１５ｄは、肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃと同心円の円錐台形状で構成され、テーパ面１５ｃと同じ４５゜の傾斜を有している。

親治具１７は、平面視正方形状を呈しており、中間治具１５と同じ厚さの板状に形成されている。この親治具１７は、試験片３の肩部３３に装着した一対の中間治具１５，１５が嵌合される嵌合孔１７ａ（請求項中の中間治具係止部に相当）と、不図示の試験機の後述するラムの押圧によって引張力Ｆが印加される端面１７ｂとを有している。

嵌合孔１７ａは、親治具１７の端面１７ｂとその反対側の端面１７ｃとの間を貫通している。この嵌合孔１７ａの内周面は、当接面１５ａ同士を互いに当接させた状態の一対の中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄに対応する円錐台形状のテーパ面に形成されている。したがって、親治具１７の端面１７ｂ，１７ｃに対する嵌合孔１７ａの内周面の傾斜は４５゜である。これにより、嵌合孔１７ａの開口は、引張力Ｆが印加される端面１７ｂよりも反対側の端面１７ｃにおいて大きい径となっている。

なお、図３（ｂ）では、試験片３の一方の肩部３３に対応する上の親治具１７と他方の肩部３３に対応する下の親治具１７とで、径方向Ｘにおける寸法が異なっている。しかし、これは、図３（ａ）に示すように、上下の親治具１７の向きを中心軸Ｃの周りの回転方向Ｒに、親治具１７の四隅の角度（９０゜）の半分の角度（４５゜）ずらしているためであり、上下の親治具１７は同じ形（平面視正方形状）に形成されている。

本実施形態の治具ユニット１は、試験片３の各肩部３３に、肩部３３のテーパ面３３ａと肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃとの傾斜の向きを合わせて、中間治具１５を一対ずつそれぞれ装着する。これにより、試験片３の肩部３３のテーパ面３３ａと一対の中間治具１５，１５のテーパ面１５ｃとが当接し、肩部３３の中間治具１５に対する中心軸Ｃに沿った破断部３１側への移動が規制され、中間治具１５のテーパ面１５ｃが肩部３３のテーパ面３３ａに係止される。

このとき、どちらかの肩部３３に一対の中間治具１５，１５を装着したら、次に、各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄと親治具１７の嵌合孔１７ａのテーパ面との傾斜の向きを合わせて、一対の中間治具１５，１５の外側に親治具１７の嵌合孔１７ａを嵌め込む。この嵌合により、各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄと親治具１７の嵌合孔１７ａのテーパ面とが当接し、中間治具１５の親治具１７に対する中心軸Ｃに沿った破断部３１側への移動が規制され、中間治具１５のテーパ面１５ｃが嵌合孔１７ａのテーパ面に係止される。

すると、嵌合孔１７ａのテーパ面から各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄにそれぞれ径方向Ｘの反力が作用する。この反力によって一対の中間治具１５，１５の当接面１５ａ同士の当接力が強められ、各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃと試験片３の肩部３３のテーパ面３３ａとの当接力が強められる。これにより、肩部３３に対する肩引掛け部１５ｂの係止が強化される。

なお、この状態で、親治具１７の端面１７ｂ（引張力Ｆが印加される面）は、試験片３の破断部３１側に位置している。また、親治具１７の端面１７ｃにおける端面１７ｂよりも大きい径の嵌合孔１７ａの開口には、試験片３の肩部３３の端面３３ｂが露出する。

続いて、もう一つの親治具１７の嵌合孔１７ａに、試験片３の中間治具１５を装着していない方の肩部３３を、既に一対の中間治具１５，１５に嵌合した親治具１７とは端面１７ｂ，１７ｃの向きを反対にして挿入する。

そして、嵌合孔１７ａを貫通した肩部３３が突出する親治具１７の端面１７ｃ側において、肩部３３のテーパ面３３ａと肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃとの傾斜の向きを合わせて、肩部３３に一対の中間治具１５，１５を装着する。すると、先に肩部３３を挿入しておいた親治具１７の嵌合孔１７ａのテーパ面と一対の中間治具１５，１５の嵌合用テーパ面１５ｄとの傾斜の向きが一致する。

そこで、先に挿入しておいた親治具１７の嵌合孔１７ａを一対の中間治具１５，１５の外側に嵌め込む。この嵌合により、もう一つの親治具１７の嵌合孔１７ａのテーパ面も、各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄと当接し、中間治具１５の親治具１７に対する中心軸Ｃに沿った破断部３１側への移動が規制され、中間治具１５のテーパ面１５ｃが嵌合孔１７ａのテーパ面に係止される。

この係止により、嵌合孔１７ａのテーパ面から各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄにそれぞれ径方向Ｘの反力が作用し、この反力によって、もう一つの親治具１７側においても、親治具１７の嵌合孔１７ａに嵌合した各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂの肩部３３に対する係止が強化される。

なお、この状態で、後から一対の中間治具１５，１５の外側に嵌め込んだもう一つの親治具１７の端面１７ｂ（引張力Ｆが印加される面）も、試験片３の破断部３１側に位置している。また、もう一つの親治具１７の端面１７ｃにおける端面１７ｂよりも大きい径の嵌合孔１７ａの開口には、試験片３の肩部３３の端面３３ｂが露出する。

ここで、各肩部３３にそれぞれ装着した一対の中間治具１５，１５に各親治具１７をそれぞれ嵌合する際には、各親治具１７の位置を、図３（ａ）に示すように、回転方向に４５゜ずらす。これにより、親治具１７の引張力Ｆが印加される端面１７ｂの四隅が、中心軸Ｃの方向に重なって配置される他方の親治具１７の側方（径方向Ｘにおける親治具１７の外側）に露出する。

このように構成された本実施形態の治具ユニット１を用いて不図示の試験機により試験片３の各肩部３３に引張力Ｆを印加する際には、各肩部３３に一対の中間治具１５，１５と親治具１７とをそれぞれ取り付けた、図３（ａ），（ｂ）に示す状態の試験片３及び治具ユニット１を、図１の斜視図に示す上側ラム２１及び下側ラム２３の間に設置する。

図５（ａ）は図１のラムのうち下側ラム２３の平面図、（ｂ）は同じく下側ラム２３の縦断面図、（ｃ）は図１のラムのうち上側ラム２１の底面図である。

図５（ａ），（ｂ）に示す下側ラム２３（請求項中の他方の荷重伝達治具に相当）は、円盤状のベース板２３ａの周縁部から周方向に９０゜ずつ位置をずらして４本の支持脚２３ｂを立設している。これらの支持脚２３ｂは、図５（ａ）中に仮想線で示すように回転方向に４５゜ずつ位置をずらした２通りの親治具１７のうち、一方の親治具１７の四隅（請求項中の親治具の輪郭部に相当）と干渉し、他方の親治具１７とは干渉しないように形成されている。

なお、４本の支持脚２３ｂのうち、１８０゜位置をずらした２本の支持脚２３ｂには、ガイド孔２３ｃがそれぞれ形成されている。このガイド孔２３ｃは、図１に示す上側ラム２１の下側ラム２３に対する昇降移動をガイドするためのものである。

図５（ｃ）に示す上側ラム２１（請求項中の一方の荷重伝達治具に相当）も、下側ラム２３と同様に、円盤状のベース板２１ａの周縁部から周方向に９０゜ずつ位置をずらして４本の支持脚２１ｂを立設している。ベース板２１ａに対する４本の支持脚２１ｂの立設位置は、図５（ａ）と比較すると分かるように、下側ラム２３のベース板２３ａに対する４本の支持脚２３ｂの立設位置と回転方向に４５゜ずらしている。

したがって、上側ラム２１の各支持脚２１ｂは、仮想線で示すように回転方向に４５゜ずつ位置をずらした２通りの親治具１７のうち、下側ラム２３の各支持脚２３ｂと干渉しない他方の親治具１７の四隅（請求項中の親治具の輪郭部に相当）と干渉し、下側ラム２３の各支持脚２３ｂと四隅が干渉する一方の親治具１７とは干渉しないように形成されている。

なお、ベース板２１ａの隣り合う２本の支持脚２１ｂから４５゜ずつ回転方向に位置をずらした箇所には、互いの位置を回転方向に１８０゜ずつずらして２本のガイドシャフト２５，２５が立設されている。各ガイドシャフト２５は、下側ラム２３の対応するガイド孔２３ｃに軸方向へ移動可能に挿入される。

そして、治具ユニット１をそれぞれ取り付けた試験片３の各肩部３３に引張力Ｆを印加する際には、まず、下側ラム２３の各支持脚２３ｂの先端よりも上側ラム２１の各支持脚２１ｂの先端が上方に位置するように、下側ラム２３に対して上側ラム２１を上方に相対移動させておく。

この状態で、図３（ａ），（ｂ）に示す状態の試験片３及び治具ユニット１のうち、下側の治具ユニット１の親治具１７の四隅を、下側ラム２３の各支持脚２３ｂと干渉しない回転位置にして各支持脚２３ｂの間の空間に挿入し、上側の治具ユニット１の親治具１７の四隅を下側ラム２３の各支持脚２３ｂ上に載せる。

そして、上側ラム２１を下側ラム２３に対して下方に相対移動させ、下側ラム２３の各支持脚２３ｂ上に四隅を載せた上側の治具ユニット１の親治具１７の四辺の脇を通過した各支持脚２１ｂの先端を、下側ラム２３の各支持脚２３ｂ間に挿入した下側の治具ユニット１の親治具１７の四隅に当接させる。これにより、上側ラム２１及び下側ラム２３が、上側及び下側の各治具ユニット１の親治具１７に対して図１に示す位置関係となる。

この状態で、不図示の試験機により、上側ラム２１を下側ラム２３に対して下方に相対移動させる圧縮荷重Ｆｃを、上側ラム２１と下側ラム２３との間に印加する。すると、上側ラム２１の各支持脚２１ｂが下側の治具ユニット１の親治具１７を、下側ラム２３の各支持脚２３ｂ上に載せた上側の治具ユニット１の親治具１７に対して下方に相対移動させる。

したがって、不図示の試験機により下側ラム２３に対して上側ラム２１を近付ける圧縮荷重Ｆｃを上側及び下側の両治具ユニット１，１の親治具１７間に印加することで、両治具ユニット１，１の親治具１７及び一対の中間治具１５，１５を介して試験片３の両肩部３３に引張力Ｆが印加される。そこで、試験片３の破断部３１が破断する時の引張力Ｆを測定する。

このように、本実施形態の治具ユニット１によれば、試験片３の肩部３３の半割形状に対応する中間治具１５の肩引掛け部１５ｂを肩部３３に一対装着し、各中間治具１５の肩引掛け部１５ｂのテーパ面１５ｃを肩部３３のテーパ面３３ａにその全周に亘って係止させるようにした。

そして、試験片３の肩部３３に装着した一対の中間治具１５，１５を親治具１７の嵌合孔１７ａに嵌合して、嵌合孔１７ａの各テーパ面と各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄとを嵌合させ、親治具１７から中間治具１５を経て試験片３の肩部３３に引張力Ｆが印加されるようにした。

このため、試験機からの圧縮荷重Ｆｃが相対的に印加される各親治具１７によって試験片３の各肩部３３を全周に亘って直接支持することができなくても、親治具１７の嵌合孔１７ａに嵌合される一対の中間治具１５，１５の肩引掛け部１５ｂによって、試験片３の肩部３３を全周に亘って支持することができる。

よって、肩部３３の周方向における一部に引張力Ｆが集中して加わって、破断部３１よりも先に肩部３３が破断するのを防ぎ、試験片３の肩部３３の全周に亘って引張力Ｆが均等に加わるようにして、引張力Ｆにより破断部３１が確実に破断させることができる。

また、一対の中間治具１５，１５を装着した試験片３の肩部３３の端面３３ｂを、一対の中間治具１５，１５を親治具１７の嵌合孔１７ａに嵌合した状態で、親治具１７の端面１７ｃにおける嵌合孔１７ａの開口に露出させるようにした。

このため、例えば、試験片３の引張強度を試験片３の温度との関係で評価する必要がある場合に、上側ラム２１や下側ラム２３の各支持脚２１ｂ，２３ｂやガイドシャフト２５との干渉を避ければ、試験片３の温度を測定する熱電対等の測温素子の配線を容易に試験片３の肩部３３に接続することができる。

なお、本実施形態では、試験片３の肩部３３を平面視円形としたが、試験片の肩部の平面視形状は円形に限らず、例えば、正方形や正六角形、正八角形や正十角形等、正ｎ角形（但し、ｎは４以上の偶数）であってもよい。その場合、平面視した肩部の各辺に対応して肩部の周面にテーパ面が形成されて、肩部は、引っ張り方向に延在する中心軸の周りにｎ回対称（但し、ｎは４以上の偶数）の３次元線対称形状となる。

したがって、試験片の肩部に装着される中間治具の肩引掛け部も肩部の形状に対応して、引っ張り方向に延在する中心軸の周りにｎ回対称（但し、ｎは４以上の偶数）の３次元線対称形状による凹部となる。

同様に、本実施形態では、各中間治具１５，１５の嵌合用テーパ面１５ｄを平面視円形としたが、中間治具の被係止部の平面視形状は円形に限らず、例えば、正方形や正六角形、正八角形や正十角形等、正ｍ角形（但し、ｍは４以上の偶数）であってもよい。その場合、平面視した被係止部の各辺に対応して被係止部の周面にテーパ面が形成されて、被係止部は、引っ張り方向に延在する中心軸の周りにｍ回対称（但し、ｍは４以上の偶数）の３次元線対称形状となる。

したがって、中間治具の被係止部を保持する親治具の中間治具係止部も被係止部の形状に対応して、引っ張り方向に延在する中心軸の周りにｍ回対称（但し、ｍは４以上の偶数）の３次元線対称形状による凹部となる。

そして、本実施形態では、当接面１５ａ同士を当接させた一対の中間治具１５，１５の嵌合用テーパ面１５ｄや親治具１７の嵌合孔１７ａを、中心軸Ｃの周りに無限大回数対称の平面視円形の３次元線対称形状とした。このため、一対の中間治具１５，１５の嵌合用テーパ面１５ｄの周方向における一部に引張力Ｆが集中して加わらず、周方向の前端に均等に引張力Ｆが加わる。

したがって、親治具１７の嵌合孔１７ａの内周面から加わる力で各中間治具１５の嵌合用テーパ面１５ｄの一部だけが引張力Ｆの方向に引き上げられることがない。よって、一対の中間治具１５，１５が当接面１５ａ同士の当接箇所を境に折り畳まれるように親治具１７の嵌合孔１７ａから中間治具１５が外れてしまうのを、抑制することができる。

また、本実施形態では、親治具１７の平面視形状を正方形としたが、正六角形や正八角形、正十角形等、正ｐ角形（但し、ｐは４以上の偶数）としてもよい。その場合、試験片３の各肩部３３にそれぞれ装着した一対の中間治具１５，１５を親治具１７の嵌合孔１７ａにそれぞれ嵌め込む際には、双方の親治具１７を、各隅部の角度θ（θ＝３６０゜／ｐ）の半分の角度（θ／２）だけ回転方向Ｒにずらす。そして、請求項中の輪郭部に相当する各親治具１７の隅部にそれぞれ当接する支持脚を、上側ラム２１及び下側ラム２３のベース板２１ａ，２３ａに立設すればよい。

さらに、本発明は、繊維強化複合材料に限らず他の材料の引張強度を試験する際の試験片を保持する治具ユニットにも適用可能であり、２つの部材を接着剤で接着した材料の接着強度を試験する際の試験片を保持する治具ユニットにも適用可能である。

また、本発明の引張試験用治具ユニットや引張試験方法は、上述した実施形態で示した試験機以外の試験機でも広く実施可能であることは言うまでもない。

１ 治具ユニット
３ 試験片
１５ 中間治具
１５ａ 当接面
１５ｂ 肩引掛け部
１５ｃ テーパ面（中間治具テーパ面）
１５ｄ 嵌合用テーパ面（被係止部）
１７ 親治具
１７ａ 嵌合孔（中間治具係止部）
１７ｂ，１７ｃ 親治具端面
２１ 上側ラム（一方の荷重伝達治具）
２１ａ，２３ａ ベース板
２１ｂ，２３ｂ 支持脚
２３ 下側ラム（他方の荷重伝達治具）
２３ｃ ガイド孔
２５ ガイドシャフト
３１ 破断部
３３ 肩部
３３ａ 肩部テーパ面
３３ｂ 肩部端面
Ｃ 破断部の中心軸
Ｆ 引張力
Ｆｃ 圧縮荷重
Ｒ 回転方向
Ｘ 径方向（中心軸と交差する方向）

Claims (6)

1. 試験片における引っ張り方向への引張力の印加により破断する破断部の前記引っ張り方向における両端にそれぞれ形成されて前記引張力が印加される肩部に装着される一対の中間治具と、
   前記肩部に装着された前記一対の中間治具を保持し、前記試験片に前記引張力を印加する試験機に接続される親治具とを備え、
   前記試験片の一方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する前記親治具は、前記試験片の他方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する他の前記親治具に対して、前記引っ張り方向に延在する中心軸の周りの回転方向における向きを相対的にずらして配置した状態で、前記他の親治具の輪郭から前記中心軸と交差する方向に突出して前記引張力が印加される輪郭部を、前記回転方向における等間隔毎に複数有している、
   引張試験用治具ユニット。
2. 前記肩部は、前記中心軸の周りにｎ回対称（但し、ｎは４以上の偶数）の３次元線対称形状によって形成されており、
   前記各中間治具は、前記肩部に装着された状態で互いに当接する当接面と、該当接面に形成された凹部により構成されて前記肩部の半部に装着される肩引掛け部と、他の前記中間治具と前記当接面同士を当接させた状態で前記中心軸の周りにｍ回対称（但し、ｍは４以上の偶数）の３次元線対称形状の半部をなす被係止部とを有しており、
   前記各親治具は、前記肩部に装着されて前記当接面同士が当接した前記一対の中間治具の前記被係止部を保持する中間治具係止部を有している、
   請求項１記載の引張試験用治具ユニット。
3. 前記肩部は、前記中心軸を中心とする円形の平面形状を有しており、前記中間治具係止部は、前記中心軸を中心とし前記肩部よりも径が大きい円形の平面形状を有しており、前記各中間治具の前記肩引掛け部は、前記肩部の半部に対応する半円形の平面形状を有しており、前記各中間治具の前記被係止部は、前記親治具の半部に対応する半円形の平面形状を有している請求項２記載の引張試験用治具ユニット。
4. 前記試験片の一方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する一方の前記親治具の前記中心軸と交差する方向における外側を通って、前記試験片の他方の肩部に装着された前記一対の中間治具を保持する他方の前記親治具の前記各輪郭部に当接し、前記一方の親治具の手前から印加される前記引っ張り方向と逆方向の力を前記一方の親治具越しに前記他方の親治具の前記各輪郭部に伝達する一方の荷重伝達治具と、
   前記他方の親治具の前記中心軸と交差する方向における外側を通って、前記一方の親治具の前記各輪郭部に当接し、前記他方の親治具の手前から印加される前記引っ張り方向と逆方向の力を前記他方の親治具越しに前記一方の親治具の前記各輪郭部に伝達する他方の荷重伝達治具と、
   をさらに備える請求項１、２又は３記載の引張試験用治具ユニット。
5. 試験片における引っ張り方向への引張力が印加される一対の肩部にそれぞれ装着される一対の中間治具と、
   一方の前記中間治具を保持し、輪郭部を有する第１の親治具と、
   前記引っ張り方向に延在する中心軸の周りの回転方向における向きを前記第１の親治具と相対的にずらして配置され、他方の前記中間治具を保持し、輪郭部を有する第２の親治具と、
   前記第１の親治具と前記第２の親治具のそれぞれの輪郭部に当接して力を伝達する荷重伝達治具とを有し、
   前記第１の親治具と前記第２の親治具の各輪郭部は、他方の親治具から前記中心軸と交差する方向に突出し、前記回転方向における等間隔に複数存在し、
   前記荷重伝達治具は、前記試験片の引張力と逆向きの力を前記第１の親治具と前記第２の親治具の各輪郭部に伝達する、
   引張試験用治具ユニット。
6. 試験片における引っ張り方向への引張力の印加により破断する破断部の前記引っ張り方向における両端にそれぞれ形成された肩部に治具を装着し、該治具を介して引張試験機により前記破断部に前記引っ張り方向への引張力を印加して引張試験を行うのに当たり、前記治具として請求項１、２、３、４又は５記載の引張試験用治具ユニットを用い、前記肩部に装着した前記引張試験用治具ユニットの親治具の各輪郭部に前記引っ張り方向への引張力を印加する引張試験方法。

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