JP2022026831A - 引張試験方法及び試験片 - Google Patents
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Abstract
【課題】試験片の観察領域の位置あわせを容易に行うことができ、試験片への応力集中を回避するして引張試験を行うことができる引張試験方法を提供すること。【解決手段】同一平面に配置された３つアクチュエータ１１を用い、３つの引張部２２を備えた試験片２０の各引張部２２に対して各アクチュエータ１１で引張荷重を加えることで試験片２０の引張試験を行う構成とした。【選択図】図１
Description
本発明は、引張試験方法及び試験片に関する。
一般に、試験片に対して引張試験を行う引張試験装置が知られている。
このうち、２軸の引張試験装置においては、直交して配置された４つのアクチュエータが、十字状に形成された試験片を引っ張ることで試験を行う。
この場合に、十字状の試験片には、一方向における試験片の伸びに対応するため、十字状の中心部分の外側に、各試験片に沿った複数のスリットを形成するようにしている（例えば、非特許文献１を参照）。
このうち、２軸の引張試験装置においては、直交して配置された４つのアクチュエータが、十字状に形成された試験片を引っ張ることで試験を行う。
この場合に、十字状の試験片には、一方向における試験片の伸びに対応するため、十字状の中心部分の外側に、各試験片に沿った複数のスリットを形成するようにしている（例えば、非特許文献１を参照）。
「缶用硬質アルミニウム合金板の二軸引張試験方法の開発」（２０１４年３月 東京農工大学大学院工学府 機械システム工学専攻 花房泰浩）
しかしながら、試験片にスリットを形成し、試験片に対して、略９０°異なる方向に引張荷重を加えた場合、多数のスリットの先端部分に応力が集中するので、試験片がこの部分から破断しやすくなる。
そのため、各方向への引張荷重を適正に制御しないと、試験領域が上下左右にずれて余計な力が観察領域に影響する問題がある。
そのため、各方向への引張荷重を適正に制御しないと、試験領域が上下左右にずれて余計な力が観察領域に影響する問題がある。
本発明は、試験片の観察領域の位置あわせを容易に行うことができ、試験片への応力集中を回避するして引張試験を行うことができる引張試験方法および試験片を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、同一平面に配置された３つアクチュエータを用い、３つの引張部を備えた試験片の前記各引張部に対して前記各アクチュエータで引張荷重を加えることで前記試験片の引張試験を行うことを特徴とする引張試験方法である。
本発明の第１の態様によれば、試験片の３つの引張部に対して各アクチュエータで引張荷重を加えるので、各引張部に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片への応力集中を回避することができる。また、応力集中を回避できるため、従来では応力集中が生じる部分に設けていたスリット等の作成が不要となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る引張試験方法を適用する引張試験装置の実施の形態を示す概略構成図である。
引張試験装置１０は、試験対象である試験片２０の引張強さを測定する引張試験装置１０である。
図１は、本発明に係る引張試験方法を適用する引張試験装置の実施の形態を示す概略構成図である。
引張試験装置１０は、試験対象である試験片２０の引張強さを測定する引張試験装置１０である。
引張試験装置１０は、引張試験用のアクチュエータ１１を備えている。
本実施の形態においては、アクチュエータ１１は、３つのアクチュエータ１１で構成されており、各アクチュエータ１１は、それぞれ同一の平面内に配置されるとともに、その引張方向のなす角度がそれぞれ１２０°になるように配置されている。
各アクチュエータ１１の互いに向かい合う端部には、試験片２０を把持固定する把持具１２が設けられている。
各アクチュエータ１１と各把持具１２とは、引張試験の際に、試験片２０に加わる荷重を測定するためのロードセル１３を介して連結されている。
本実施の形態においては、アクチュエータ１１は、３つのアクチュエータ１１で構成されており、各アクチュエータ１１は、それぞれ同一の平面内に配置されるとともに、その引張方向のなす角度がそれぞれ１２０°になるように配置されている。
各アクチュエータ１１の互いに向かい合う端部には、試験片２０を把持固定する把持具１２が設けられている。
各アクチュエータ１１と各把持具１２とは、引張試験の際に、試験片２０に加わる荷重を測定するためのロードセル１３を介して連結されている。
なお、本実施の形態においては、各アクチュエータ１１による引張方向のなす角度をそれぞれ１２０°になるように構成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、３つのなす角度のうち、２つの角度を同じ鈍角となるように配置するようにしてもよい。例えば、２つのなす角度を１３５°とし、残りの１つのなす角度を９０°としてもよいし、２つのなす角度を１５０°とし、残りの１つのなす角度を６０°としてもよい。
例えば、３つのなす角度のうち、２つの角度を同じ鈍角となるように配置するようにしてもよい。例えば、２つのなす角度を１３５°とし、残りの１つのなす角度を９０°としてもよいし、２つのなす角度を１５０°とし、残りの１つのなす角度を６０°としてもよい。
次に、試験片２０について説明する。
図２は、本発明に係る試験片２０の実施の形態を示す平面図である。
図２に示すように、試験片２０は、試験片本体２１を備えており、試験片本体２１には、放射状に延在する３つの引張部２２が一体に形成されている。引張部２２は長尺状に形成され、各引張部２２の先端部分は、各アクチュエータ１１の把持具１２により把持固定される把持部２３とされている。
各引張部２２は、その延在する方向に対して互いになす角度が１２０°になるように形成されている。すなわち、各引張部２２の延在方向がなす角度は、同角とされている。
図２は、本発明に係る試験片２０の実施の形態を示す平面図である。
図２に示すように、試験片２０は、試験片本体２１を備えており、試験片本体２１には、放射状に延在する３つの引張部２２が一体に形成されている。引張部２２は長尺状に形成され、各引張部２２の先端部分は、各アクチュエータ１１の把持具１２により把持固定される把持部２３とされている。
各引張部２２は、その延在する方向に対して互いになす角度が１２０°になるように形成されている。すなわち、各引張部２２の延在方向がなす角度は、同角とされている。
また、本実施の形態においては、試験片本体２１の各引張部２２が互いに交差する箇所には、各引張部２２の交差部分を、試験片本体２１側に凹んだ弧状に形成してなるノッチ２４が形成されている。
このノッチ２４は、各引張部２２をアクチュエータ１１で引っ張る引張試験を行った際に、各引張部２２の交差部分に応力が集中することを防止するためのものである。
なお、ノッチ２４は、本実施の形態においては、試験片本体２１側に凹んだ弧状に形成するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、試験片本体２１から突出する弧状に形成するようにしてもよく、各引張部２２の交差部分に応力が集中しない形状であれば、いずれの形状であってもよい。
このノッチ２４は、各引張部２２をアクチュエータ１１で引っ張る引張試験を行った際に、各引張部２２の交差部分に応力が集中することを防止するためのものである。
なお、ノッチ２４は、本実施の形態においては、試験片本体２１側に凹んだ弧状に形成するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、試験片本体２１から突出する弧状に形成するようにしてもよく、各引張部２２の交差部分に応力が集中しない形状であれば、いずれの形状であってもよい。
なお、本実施の形態においては、各アクチュエータ１１による引張方向のなす角度をそれぞれ１２０°になるように構成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、３つのなす角度のうち、２つの角度を同じ鈍角となるように配置するようにしてもよい。例えば、２つのなす角度を１３５°とし、残りの１つのなす角度を９０°としてもよいし、２つのなす角度を１５０°とし、残りの１つのなす角度を６０°としてもよい。
例えば、３つのなす角度のうち、２つの角度を同じ鈍角となるように配置するようにしてもよい。例えば、２つのなす角度を１３５°とし、残りの１つのなす角度を９０°としてもよいし、２つのなす角度を１５０°とし、残りの１つのなす角度を６０°としてもよい。
このように、アクチュエータ１１を配置した場合に、試験片２０の形状も各アクチュエータ１１に合わせた形状とする必要がある。
すなわち、例えば、アクチュエータ１１による引張方向の２つのなす角度を１３５°とし、残りの１つのなす角度を９０°とした場合には、試験片２０の引張部２２の２つのなす角度も１３５°とし、残りの１つのなす角度も９０°とすることになる。
また、例えば、アクチュエータ１１による引張方向の２つのなす角度を１５０°とし、残りの１つのなす角度を６０°とした場合には、試験片２０の引張部２２の２つのなす角度も１５０°とし、残りの１つのなす角度も６０°とすることになる。
すなわち、例えば、アクチュエータ１１による引張方向の２つのなす角度を１３５°とし、残りの１つのなす角度を９０°とした場合には、試験片２０の引張部２２の２つのなす角度も１３５°とし、残りの１つのなす角度も９０°とすることになる。
また、例えば、アクチュエータ１１による引張方向の２つのなす角度を１５０°とし、残りの１つのなす角度を６０°とした場合には、試験片２０の引張部２２の２つのなす角度も１５０°とし、残りの１つのなす角度も６０°とすることになる。
次に、本実施の形態の引張試験装置１０を用いた引張試験方法について説明する。
まず、引張試験装置１０の各アクチュエータ１１の把持具１２に、試験片２０の把持部２３を把持固定させる。
この状態で、各アクチュエータ１１により試験片２０に引張荷重を加え、試験片２０の位置合わせが行われる。
この場合に、本実施の形態においては、各アクチュエータ１１による引張方向が１２０°に形成されているので、１つの引張部２２が引っ張られた場合、他の２つの引張部２２が均一に引っ張られることになる。このような引張部２２の作用が、各引張部２２で行われることになるため、引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。
そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができる。
まず、引張試験装置１０の各アクチュエータ１１の把持具１２に、試験片２０の把持部２３を把持固定させる。
この状態で、各アクチュエータ１１により試験片２０に引張荷重を加え、試験片２０の位置合わせが行われる。
この場合に、本実施の形態においては、各アクチュエータ１１による引張方向が１２０°に形成されているので、１つの引張部２２が引っ張られた場合、他の２つの引張部２２が均一に引っ張られることになる。このような引張部２２の作用が、各引張部２２で行われることになるため、引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。
そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができる。
その後、アクチュエータ１１により試験荷重を加え、ロードセル１３により計測を行うことで、試験片２０の引張試験が行われる。
この場合に、本実施の形態においては、各アクチュエータ１１による引張方向が１２０°に形成されているので、引張部２２に加わる引張荷重により、バランスを取りつつ、試験片本体２１に均一に荷重を加えることができる。
この場合に、本実施の形態においては、各アクチュエータ１１による引張方向が１２０°に形成されているので、引張部２２に加わる引張荷重により、バランスを取りつつ、試験片本体２１に均一に荷重を加えることができる。
また、試験片２０にノッチ２４が形成されているので、アクチュエータ１１により引張部２２に引張荷重が加えられた場合に、試験片本体２１と各引張部２２との接合部分に応力が集中することを回避することができる。
本実施形態によれば、次の効果を奏する。
本実施形態の引張試験方法では、同一平面に配置された３つアクチュエータ１１を用い、３つの引張部２２を備えた試験片２０の各引張部２２に対して各アクチュエータ１１で引張荷重を加えることで試験片２０の引張試験を行う構成とした。
これにより、各引張部２２に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片２０への応力集中を回避することができる。また、応力集中を回避できるため、従来では応力集中が生じる部分に設けていたスリット等の作成が不要となる。
これにより、各引張部２２に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片２０への応力集中を回避することができる。また、応力集中を回避できるため、従来では応力集中が生じる部分に設けていたスリット等の作成が不要となる。
また、本実施の形態の引張試験方法では、３つのアクチュエータ１１による引張方向のなす角度は、すべて同一角度とされている構成とした。
これにより、各アクチュエータ１１による引張方向のなす角度がすべて同一角度とされているので、各引張部２２に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片２０への応力集中を回避することができる。
これにより、各アクチュエータ１１による引張方向のなす角度がすべて同一角度とされているので、各引張部２２に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片２０への応力集中を回避することができる。
また、本実施の形態の試験片２０では、試験片本体２１の外側から同一平面内で３方向に延在する引張部２２を備え、試験片本体２１の各引張部２２が互いに交差する箇所には、各引張部２２の交差部分を弧状に形成してなるノッチ２４が形成されている構成とした。
これにより、試験片本体２１の外側から同一平面内で３方向に延在する引張部２２を備えているので、試験片２０に引張荷重が加わった場合に、各引張部２２に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片２０への応力集中を回避することができる。
また、試験片２０にノッチ２４が形成されているので、引張部２２に引張荷重が加えられた場合に、試験片本体２１と各引張部２２との接合部分に応力が集中することを回避することができる。
これにより、試験片本体２１の外側から同一平面内で３方向に延在する引張部２２を備えているので、試験片２０に引張荷重が加わった場合に、各引張部２２に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部２２の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体２１の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片２０への応力集中を回避することができる。
また、試験片２０にノッチ２４が形成されているので、引張部２２に引張荷重が加えられた場合に、試験片本体２１と各引張部２２との接合部分に応力が集中することを回避することができる。
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。
また、上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状と同じ作用効果を奏する範囲（いわゆる均等の範囲）を含む。
また、上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状と同じ作用効果を奏する範囲（いわゆる均等の範囲）を含む。
［態様］
上述した例示的な実施形態、及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した例示的な実施形態、及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（第１項）一態様に係る引張試験方法は、同一平面に配置された３つアクチュエータを用い、３つの引張部を備えた試験片の前記各引張部に対して前記各アクチュエータで引張荷重を加えることで前記試験片の引張試験を行う。
第１項の態様によれば、試験片の３つの引張部に対して各アクチュエータで引張荷重を加えるので、各引張部に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片への応力集中を回避することができる。また、応力集中を回避できるため、従来では応力集中が生じる部分に設けていたスリット等の作成が不要となる。
（第２項）第１項に記載の引張試験方法において、３つの前記アクチュエータによる引張方向のなす角度のうち、少なくとも２つの引張方向のなす角度は、同一角度とされていてもよい。
第２項の態様によれば、少なくとも２つの引張方向のなす角度は、同一角度としているので、各引張部に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片への応力集中を回避することができる。
（第３項）第１項または第２項に記載の引張試験方法において、３つの前記アクチュエータによる引張方向のなす角度は、すべて同一角度とされていてもよい。
第３項の態様によれば、３つのアクチュエータによる引張方向のなす角度をすべて同一角度としているので、各引張部に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片への応力集中を回避することができる。
（第４項）一態様に係る試験片は、試験片本体の外側から同一平面内で３方向に延在する引張部を備え、前記試験片本体の前記各引張部が互いに交差する箇所には、前記各引張部の交差部分を弧状に形成してなるノッチが形成されている。
第４項の態様によれば、試験片本体の外側から同一平面内で３方向に延在する引張部を備えているので、試験片に引張荷重が加わった場合に、各引張部に加わる引張荷重のずれを吸収してバランスを取りやすくすることができ、３つの引張部の引張荷重が互いに釣り合いやすくなる。そのため、試験片本体の位置合わせを容易に行うことができるとともに、試験片への応力集中を回避することができる。
また、試験片にノッチが形成されているので、アクチュエータにより引張部に引張荷重が加えられた場合に、試験片本体と各引張部との接合部分に応力が集中することを回避することができる。
また、試験片にノッチが形成されているので、アクチュエータにより引張部に引張荷重が加えられた場合に、試験片本体と各引張部との接合部分に応力が集中することを回避することができる。
１０ 引張試験装置
１１ アクチュエータ
１２ 把持具
１３ ロードセル
２０ 試験片
２１ 試験片本体
２２ 引張部
２３ 把持部
２４ ノッチ
１１ アクチュエータ
１２ 把持具
１３ ロードセル
２０ 試験片
２１ 試験片本体
２２ 引張部
２３ 把持部
２４ ノッチ
Claims (4)
- 同一平面に配置された３つアクチュエータを用い、３つの引張部を備えた試験片の前記各引張部に対して前記各アクチュエータで引張荷重を加えることで前記試験片の引張試験を行うことを特徴とする引張試験方法。
- ３つの前記アクチュエータによる引張方向のなす角度のうち、少なくとも２つの引張方向のなす角度は、同一角度とされていることを特徴とする請求項１に記載の引張試験方法。
- ３つの前記アクチュエータによる引張方向のなす角度は、すべて同一角度とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の引張試験方法。
- 試験片本体の外側から同一平面内で３方向に延在する引張部を備え、
前記試験片本体の前記各引張部が互いに交差する箇所には、前記各引張部の交差部分を弧状に形成してなるノッチが形成されていることを特徴とする試験片。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2020130476A JP2022026831A (ja) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | 引張試験方法及び試験片 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020130476A JP2022026831A (ja) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | 引張試験方法及び試験片 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Publication number | Publication date |
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| US20220034776A1 (en) | 2022-02-03 |
| EP3945302A1 (en) | 2022-02-02 |
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