JP2812191B2 - 材料試験機 - Google Patents
材料試験機Info
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- JP2812191B2 JP2812191B2 JP6060904A JP6090494A JP2812191B2 JP 2812191 B2 JP2812191 B2 JP 2812191B2 JP 6060904 A JP6060904 A JP 6060904A JP 6090494 A JP6090494 A JP 6090494A JP 2812191 B2 JP2812191 B2 JP 2812191B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試験片を負荷してこの
試験片の応力−歪特性を得る材料試験機に関する。
試験片の応力−歪特性を得る材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】試験片に引張力や圧縮力を負荷してその
ときに試験片に負荷された荷重と試験片の変位とを測定
し、この測定データに基づいて応力−歪曲線を記録した
り、応力と歪との関係から試験片の機械的性質、特性な
どを求めるようにした材料試験機が知られている。
ときに試験片に負荷された荷重と試験片の変位とを測定
し、この測定データに基づいて応力−歪曲線を記録した
り、応力と歪との関係から試験片の機械的性質、特性な
どを求めるようにした材料試験機が知られている。
【０００３】図６は、たとえば軟鋼のような材料からな
る試験片に引張力を負荷したときの応力−歪曲線の一例
を示す図である。従来、材料試験機により応力−歪特性
を測定するときは、測定開始から上降伏点ＲeHまでは試
験片の応力速度が一定となるように試験片に引張力を負
荷し（図中のイの範囲）、上降伏点ＲeHから下降伏点Ｒ
eL、およびそれ以降については今度は試験片の歪速度が
一定となるように試験片に引張力を負荷していた（図中
のロ、ハの範囲）。このように、試験片への引張力負荷
の制御を途中で変更するのは、応力速度一定のままで上
降伏点ＲeH以降についても試験片に引張力を負荷する
と、上降伏点ＲeH以降では応力増加に対する歪増加量が
非常に大きいために下降伏点ＲeLが明確に計測されない
まま試験片が破断してしまうおそれがあるからである。
る試験片に引張力を負荷したときの応力−歪曲線の一例
を示す図である。従来、材料試験機により応力−歪特性
を測定するときは、測定開始から上降伏点ＲeHまでは試
験片の応力速度が一定となるように試験片に引張力を負
荷し（図中のイの範囲）、上降伏点ＲeHから下降伏点Ｒ
eL、およびそれ以降については今度は試験片の歪速度が
一定となるように試験片に引張力を負荷していた（図中
のロ、ハの範囲）。このように、試験片への引張力負荷
の制御を途中で変更するのは、応力速度一定のままで上
降伏点ＲeH以降についても試験片に引張力を負荷する
と、上降伏点ＲeH以降では応力増加に対する歪増加量が
非常に大きいために下降伏点ＲeLが明確に計測されない
まま試験片が破断してしまうおそれがあるからである。
【０００４】なお、図中のハの範囲では、すでに試験片
の機械的性質、特性を示す上降伏点ＲeHおよび下降伏点
ＲeLが測定されているので、速度を速めて試験片を負荷
し、試験片を破断させて（図中の点Ｚ）破断前に負荷を
停止してもよい。
の機械的性質、特性を示す上降伏点ＲeHおよび下降伏点
ＲeLが測定されているので、速度を速めて試験片を負荷
し、試験片を破断させて（図中の点Ｚ）破断前に負荷を
停止してもよい。
【０００５】従来、試験片への引張力負荷の制御切換
は、上降伏点ＲeHを与える応力値を試験片の材質に応じ
て作業者が予め設定し、この応力値に至ったことを検出
した時点で負荷制御を応力速度一定から歪速度一定に切
り換えていた。
は、上降伏点ＲeHを与える応力値を試験片の材質に応じ
て作業者が予め設定し、この応力値に至ったことを検出
した時点で負荷制御を応力速度一定から歪速度一定に切
り換えていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の材料試験機では、試験片への引張力負荷の制御
切換を作業者の設定値に基づいて行っていたので、試験
片によっては必ずしも上降伏点ＲeH近傍で制御切換が行
われないこともあり、かつ、設定値を定めるためには作
業者の熟練を要していた。
た従来の材料試験機では、試験片への引張力負荷の制御
切換を作業者の設定値に基づいて行っていたので、試験
片によっては必ずしも上降伏点ＲeH近傍で制御切換が行
われないこともあり、かつ、設定値を定めるためには作
業者の熟練を要していた。
【０００７】このため、試験片への引張力負荷時におい
て応力−歪曲線を監視し、この応力−歪曲線の変化によ
って上降伏点ＲeHをリアルタイムで検出して制御切換を
行うことも考えられる。上降伏点ＲeHを挾んで応力−歪
曲線の傾きは大きく変化するため、この傾きを監視して
いれば上降伏点ＲeHを検出することができる。
て応力−歪曲線を監視し、この応力−歪曲線の変化によ
って上降伏点ＲeHをリアルタイムで検出して制御切換を
行うことも考えられる。上降伏点ＲeHを挾んで応力−歪
曲線の傾きは大きく変化するため、この傾きを監視して
いれば上降伏点ＲeHを検出することができる。
【０００８】しかし、試験片の材質によっては応力−歪
曲線上に上降伏点ＲeHが明確に現れないものもあり、こ
の場合は上降伏点ＲeHを検出することなく試験片が破断
点まで至ってしまうので制御切換が事実上不可能であ
る。図７は、たとえば銅やアルミニウムなどの軟質材か
らなる試験片に引張力を負荷したときの応力−歪曲線の
一例を示す図である。上降伏点ＲeHが応力−歪曲線上に
明確に現れないままに破断点Ｚにまで至っている。した
がって、このような材質の試験片については、上述のよ
うに作業者が設定した設定値により制御切換を行うしか
ない。
曲線上に上降伏点ＲeHが明確に現れないものもあり、こ
の場合は上降伏点ＲeHを検出することなく試験片が破断
点まで至ってしまうので制御切換が事実上不可能であ
る。図７は、たとえば銅やアルミニウムなどの軟質材か
らなる試験片に引張力を負荷したときの応力−歪曲線の
一例を示す図である。上降伏点ＲeHが応力−歪曲線上に
明確に現れないままに破断点Ｚにまで至っている。した
がって、このような材質の試験片については、上述のよ
うに作業者が設定した設定値により制御切換を行うしか
ない。
【０００９】なお、下降伏点ＲeL以降（図６のハの範
囲）において歪速度を増加させる場合も、従来は所定の
歪値において同様に制御を切り換えており、したがって
同様の問題が生じていた。
囲）において歪速度を増加させる場合も、従来は所定の
歪値において同様に制御を切り換えており、したがって
同様の問題が生じていた。
【００１０】本発明の目的は、試験片への負荷制御の切
換を適切にかつ簡易に行うことの可能な材料試験機を提
供することにある。
換を適切にかつ簡易に行うことの可能な材料試験機を提
供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、試験
片を負荷する負荷機構を備え、この負荷機構により負荷
された試験片の応力および歪から応力−歪特性を得る材
料試験機に適用される。そして、上述の目的は、試験片
の負荷開始時は応力速度が一定になるように負荷機構を
制御するとともに、応力速度一定制御中に歪速度を算出
し、歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値を越えたら
この歪速度が第１の目標値となるように負荷機構を制御
し、さらに、この歪速度一定制御中に応力−歪特性が耐
力点を通過すると歪速度が第１の目標値よりも早い第２
の目標値となるように負荷機構を制御する制御手段を備
えることにより達成される。
片を負荷する負荷機構を備え、この負荷機構により負荷
された試験片の応力および歪から応力−歪特性を得る材
料試験機に適用される。そして、上述の目的は、試験片
の負荷開始時は応力速度が一定になるように負荷機構を
制御するとともに、応力速度一定制御中に歪速度を算出
し、歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値を越えたら
この歪速度が第１の目標値となるように負荷機構を制御
し、さらに、この歪速度一定制御中に応力−歪特性が耐
力点を通過すると歪速度が第１の目標値よりも早い第２
の目標値となるように負荷機構を制御する制御手段を備
えることにより達成される。
【００１２】
【作用】制御手段は、試験片の負荷開始時に応力速度が
一定になるように負荷機構を制御するとともに、応力速
度一定制御中に歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値
を越えたらこの歪速度が第１の目標値となるように負荷
機構を制御し、さらに、この歪速度一定制御中に応力−
歪特性が耐力点を通過すると歪速度が第１の目標値より
も早い第２の目標値となるように負荷機構を制御する。
一定になるように負荷機構を制御するとともに、応力速
度一定制御中に歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値
を越えたらこの歪速度が第１の目標値となるように負荷
機構を制御し、さらに、この歪速度一定制御中に応力−
歪特性が耐力点を通過すると歪速度が第１の目標値より
も早い第２の目標値となるように負荷機構を制御する。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明による材料試験機の一実施例
の全体構成を示すブロック図である。ここで、材料試験
機は、例えば昇降するクロスヘッドと固定テーブルとの
間に上下一対の把持具を介して試験片を把持し、クロス
ヘッドに螺合するねじ棹を後述するモータにより回転さ
せてクロスヘッドを昇降させ、これによって試験片を負
荷するものである。
の全体構成を示すブロック図である。ここで、材料試験
機は、例えば昇降するクロスヘッドと固定テーブルとの
間に上下一対の把持具を介して試験片を把持し、クロス
ヘッドに螺合するねじ棹を後述するモータにより回転さ
せてクロスヘッドを昇降させ、これによって試験片を負
荷するものである。
【００１４】荷重計１１は、試験片（不図示）に負荷さ
れる引張力、圧縮力などの荷重を検出し相応する荷重信
号を出力する。伸び計１２は、試験片の標点間の伸びを
検出し相応する伸び信号を出力する。エンコーダ２１
は、上述のねじ棹の回転量を検出し相応する回転量信号
を出力する。荷重計１１、伸び計１２およびエンコーダ
２１から出力される荷重信号、伸び信号および回転量信
号は、それぞれの増幅器１３、１４、２２により増幅さ
れ、さらにそれぞれのＡ−Ｄコンバ−タ１５、１６、２
３によりデジタル信号に変換されて制御回路１７に送ら
れる。また、キーボード２６は、作業者により設定され
た後述する応力速度等の設定値、および切換点の選択等
の設定信号を出力する。
れる引張力、圧縮力などの荷重を検出し相応する荷重信
号を出力する。伸び計１２は、試験片の標点間の伸びを
検出し相応する伸び信号を出力する。エンコーダ２１
は、上述のねじ棹の回転量を検出し相応する回転量信号
を出力する。荷重計１１、伸び計１２およびエンコーダ
２１から出力される荷重信号、伸び信号および回転量信
号は、それぞれの増幅器１３、１４、２２により増幅さ
れ、さらにそれぞれのＡ−Ｄコンバ−タ１５、１６、２
３によりデジタル信号に変換されて制御回路１７に送ら
れる。また、キーボード２６は、作業者により設定され
た後述する応力速度等の設定値、および切換点の選択等
の設定信号を出力する。
【００１５】制御回路１７は、全体を制御し管理する中
央処理装置（以下ＣＰＵという）１７１と、リードオン
リメモリ（以下ＲＯＭという）１７２と、ランダムアク
セスメモリ（以下ＲＡＭという）１７３と、入力インタ
フェース１７４および出力インタフェース１７５を備
え、これらはバス１７６を介してＣＰＵ１７１に接続さ
れている。
央処理装置（以下ＣＰＵという）１７１と、リードオン
リメモリ（以下ＲＯＭという）１７２と、ランダムアク
セスメモリ（以下ＲＡＭという）１７３と、入力インタ
フェース１７４および出力インタフェース１７５を備
え、これらはバス１７６を介してＣＰＵ１７１に接続さ
れている。
【００１６】ＲＯＭ１７２には、後述する負荷制御切換
のためのプログラム等が格納されており、ＲＡＭ１７３
には、ＣＰＵ１７１での演算結果およびキーボード２６
などからの入力データ等が格納される。入力インタフェ
ース１７４には、Ａ−Ｄコンバ−タ１５、１６、２３お
よびキーボード２６が接続されている。出力インタフェ
ース１７５には、プリンタ１９、ＣＲＴ等からなる表示
装置２０およびモータ２５が接続されており、プリンタ
１９およびモータ２５と出力インターフェース１７５と
の間にはそれぞれＤ−Ａコンバ−タ１８およびモータド
ライバ２４が介装されている。
のためのプログラム等が格納されており、ＲＡＭ１７３
には、ＣＰＵ１７１での演算結果およびキーボード２６
などからの入力データ等が格納される。入力インタフェ
ース１７４には、Ａ−Ｄコンバ−タ１５、１６、２３お
よびキーボード２６が接続されている。出力インタフェ
ース１７５には、プリンタ１９、ＣＲＴ等からなる表示
装置２０およびモータ２５が接続されており、プリンタ
１９およびモータ２５と出力インターフェース１７５と
の間にはそれぞれＤ−Ａコンバ−タ１８およびモータド
ライバ２４が介装されている。
【００１７】プリンタ１９は、制御回路１７で処理され
た荷重データおよび伸びデータから図４に示す応力−歪
曲線を描いたり、上降伏点、下降伏点、耐力などを数値
として記録出力する。また、表示装置２０には、プリン
タ１９と同様のデータが表示されるとともに、処理プロ
グラム、設定用画面などが表示される。モータ２５は、
上述したねじ棹を回転駆動し、クロスヘッドを昇降させ
る。
た荷重データおよび伸びデータから図４に示す応力−歪
曲線を描いたり、上降伏点、下降伏点、耐力などを数値
として記録出力する。また、表示装置２０には、プリン
タ１９と同様のデータが表示されるとともに、処理プロ
グラム、設定用画面などが表示される。モータ２５は、
上述したねじ棹を回転駆動し、クロスヘッドを昇降させ
る。
【００１８】次に、図２および図３に示すフローチャー
トにより、本実施例の材料試験機による引張試験の手順
について説明する。
トにより、本実施例の材料試験機による引張試験の手順
について説明する。
【００１９】図２のフローチャートに示すプログラム
は、材料試験機の電源が投入された時点で開始する。ま
ず、ステップＳ１では、表示装置２０に初期設定画面が
表示され、作業者がこの初期設定画面に基づいてキーボ
ード２６を操作することにより、後述する応力速度Ｖ
１、歪速度Ｖ２、Ｖ３の設定値が入力されるとともに、
切換点の選択も行われる。本実施例では、後述する下降
伏点ＲeL以降の制御切換点として、０．２％耐力Ｒp、
０．５％耐力Ｒt、および作業者が任意に設定可能な歪
量の３種類が用意されている。また、試験条件にもよる
が、試験全体の高速化を図る目的でＶ２＜Ｖ３に設定さ
れることが好ましい。なお、本実施例Ｒの各種制御に必
要な標点間距離や試験片の断面積などもキーボード２６
から入力する。
は、材料試験機の電源が投入された時点で開始する。ま
ず、ステップＳ１では、表示装置２０に初期設定画面が
表示され、作業者がこの初期設定画面に基づいてキーボ
ード２６を操作することにより、後述する応力速度Ｖ
１、歪速度Ｖ２、Ｖ３の設定値が入力されるとともに、
切換点の選択も行われる。本実施例では、後述する下降
伏点ＲeL以降の制御切換点として、０．２％耐力Ｒp、
０．５％耐力Ｒt、および作業者が任意に設定可能な歪
量の３種類が用意されている。また、試験条件にもよる
が、試験全体の高速化を図る目的でＶ２＜Ｖ３に設定さ
れることが好ましい。なお、本実施例Ｒの各種制御に必
要な標点間距離や試験片の断面積などもキーボード２６
から入力する。
【００２０】ステップＳ２では、ＣＰＵ１７１からの指
令によりモータドライバ２４を介してモータ２５が駆動
され、これによりねじ棹が回転駆動されてクロスヘッド
が上昇し、試験片への引張荷重の負荷が開始する。この
とき、試験片に負荷される引張荷重は、試験片の応力速
度がステップＳ１で設定された値Ｖ１となるように制御
される。
令によりモータドライバ２４を介してモータ２５が駆動
され、これによりねじ棹が回転駆動されてクロスヘッド
が上昇し、試験片への引張荷重の負荷が開始する。この
とき、試験片に負荷される引張荷重は、試験片の応力速
度がステップＳ１で設定された値Ｖ１となるように制御
される。
【００２１】ステップＳ３では、荷重計１１からの荷重
信号、およびエンコーダ２１からの回転量信号がＲＡＭ
１７３内に取り込まれ、これら荷重信号および回転量信
号に基づいて試験片に負荷された引張荷重およびクロス
ヘッドの変位がＣＰＵ１７１により算出される。ステッ
プＳ４では、ステップＳ３で求められた引張荷重および
クロスヘッドの変位に基づいて試験片の応力および歪量
が算出され、ＲＡＭ１７３内に格納される。そして、Ｒ
ＡＭ１７３内に格納された前回の試験片の応力と今回算
出された試験片の応力との差分から応力速度が算出さ
れ、この応力速度がステップＳ１で設定された設定値Ｖ
１となるようにモータ２５の回転駆動量が制御される。
ステップＳ５では、ＲＡＭ１７３内に格納された前回の
試験片の歪量とステップＳ４で算出された今回の試験片
の歪量との差分から歪速度が算出される。
信号、およびエンコーダ２１からの回転量信号がＲＡＭ
１７３内に取り込まれ、これら荷重信号および回転量信
号に基づいて試験片に負荷された引張荷重およびクロス
ヘッドの変位がＣＰＵ１７１により算出される。ステッ
プＳ４では、ステップＳ３で求められた引張荷重および
クロスヘッドの変位に基づいて試験片の応力および歪量
が算出され、ＲＡＭ１７３内に格納される。そして、Ｒ
ＡＭ１７３内に格納された前回の試験片の応力と今回算
出された試験片の応力との差分から応力速度が算出さ
れ、この応力速度がステップＳ１で設定された設定値Ｖ
１となるようにモータ２５の回転駆動量が制御される。
ステップＳ５では、ＲＡＭ１７３内に格納された前回の
試験片の歪量とステップＳ４で算出された今回の試験片
の歪量との差分から歪速度が算出される。
【００２２】ステップＳ６では、ステップＳ５で算出さ
れた歪速度が予め定められた基準値より大きいか否かが
判定され、判定が肯定されるとプログラムはステップＳ
７に移行し、判定が否定されるとステップＳ３に戻って
上述の手順を繰り返す。図４に示すように、上降伏点Ｒ
eHを境にして歪速度は大幅に上昇するので、算出された
歪速度を基準値と逐次比較することにより試験片が上降
伏点ＲeH、あるいはその近傍に至ったか否かを判定する
ことができる。基準値は、たとえばＩＳＯ ６８９２で
定められた値（0.00025/S〜0.0025/S）とされ、上降伏
点ＲeHを的確に判断できる値であることが好ましい。
れた歪速度が予め定められた基準値より大きいか否かが
判定され、判定が肯定されるとプログラムはステップＳ
７に移行し、判定が否定されるとステップＳ３に戻って
上述の手順を繰り返す。図４に示すように、上降伏点Ｒ
eHを境にして歪速度は大幅に上昇するので、算出された
歪速度を基準値と逐次比較することにより試験片が上降
伏点ＲeH、あるいはその近傍に至ったか否かを判定する
ことができる。基準値は、たとえばＩＳＯ ６８９２で
定められた値（0.00025/S〜0.0025/S）とされ、上降伏
点ＲeHを的確に判断できる値であることが好ましい。
【００２３】ステップＳ７では、ステップＳ５で算出さ
れた歪速度がステップＳ１で設定された設定値Ｖ２とな
るようにモータ２５の回転駆動量が制御される。これに
より、上降伏点ＲeHを境として試験片の負荷制御を応力
速度一定（図４のイの範囲）Ｖ１から歪速度一定（図４
のロの範囲）Ｖ２に切り換えることができる。
れた歪速度がステップＳ１で設定された設定値Ｖ２とな
るようにモータ２５の回転駆動量が制御される。これに
より、上降伏点ＲeHを境として試験片の負荷制御を応力
速度一定（図４のイの範囲）Ｖ１から歪速度一定（図４
のロの範囲）Ｖ２に切り換えることができる。
【００２４】ステップＳ８では、ステップＳ３と同様に
荷重計１１からの荷重信号、およびエンコーダ２１から
の回転量信号がＲＡＭ１７３内に取り込まれ、これら荷
重信号および回転量信号に基づいて試験片に負荷された
引張荷重およびクロスヘッドの変位がＣＰＵ１７１によ
り算出される。
荷重計１１からの荷重信号、およびエンコーダ２１から
の回転量信号がＲＡＭ１７３内に取り込まれ、これら荷
重信号および回転量信号に基づいて試験片に負荷された
引張荷重およびクロスヘッドの変位がＣＰＵ１７１によ
り算出される。
【００２５】ステップＳ９では、ステップＳ８で求めら
れた引張荷重およびクロスヘッドの変位に基づいて試験
片の応力および歪量が算出され、ＲＡＭ１７３内に格納
される。そして、ＲＡＭ１７３内に格納された前回の試
験片の歪と今回算出された試験片の歪とから歪速度が算
出され、この歪速度がステップＳ１で設定された設定値
Ｖ２となるようにモータ２５の回転駆動量が制御され
る。
れた引張荷重およびクロスヘッドの変位に基づいて試験
片の応力および歪量が算出され、ＲＡＭ１７３内に格納
される。そして、ＲＡＭ１７３内に格納された前回の試
験片の歪と今回算出された試験片の歪とから歪速度が算
出され、この歪速度がステップＳ１で設定された設定値
Ｖ２となるようにモータ２５の回転駆動量が制御され
る。
【００２６】ステップＳ１０では、ステップＳ１でどの
切換点が選択されたかが判定され、任意点が選択されて
いればプログラムはステップＳ１１へ移行し、それ以
外、すなわち０．２％耐力Ｒp、０．５％耐力Ｒtが選択
されていれば図３のステップＳ１２へ移行する。ステッ
プＳ１１では、ＲＡＭ１７３内に格納されている歪量が
所定値に至っていれば、歪速度がステップＳ１で設定さ
れた設定値Ｖ３となるようにモータ２５の回転駆動量が
制御される。これにより、下降伏点ＲeLを超えた点を境
として試験片の負荷制御を歪速度一定Ｖ２（図４のロの
範囲）から歪速度一定Ｖ３（図４のハの範囲）に切り換
えることができる。
切換点が選択されたかが判定され、任意点が選択されて
いればプログラムはステップＳ１１へ移行し、それ以
外、すなわち０．２％耐力Ｒp、０．５％耐力Ｒtが選択
されていれば図３のステップＳ１２へ移行する。ステッ
プＳ１１では、ＲＡＭ１７３内に格納されている歪量が
所定値に至っていれば、歪速度がステップＳ１で設定さ
れた設定値Ｖ３となるようにモータ２５の回転駆動量が
制御される。これにより、下降伏点ＲeLを超えた点を境
として試験片の負荷制御を歪速度一定Ｖ２（図４のロの
範囲）から歪速度一定Ｖ３（図４のハの範囲）に切り換
えることができる。
【００２７】図３のステップＳ１２以降では、選択され
た切換点に応じて０．２％耐力Ｒpまたは０．５％耐力
Ｒtが算出される。その手順を図５を参照して説明す
る。
た切換点に応じて０．２％耐力Ｒpまたは０．５％耐力
Ｒtが算出される。その手順を図５を参照して説明す
る。
【００２８】図５は、アルミニウムなどの軟質材の引張
試験で得られる応力−歪曲線の一部を拡大して示した図
である。０．２％耐力Ｒpは、比例限度Ｐ内における応
力−歪曲線（この範囲はフックの法則が成立するのでほ
ぼ直線である）を直線近似した直線Ｌ1を、伸び計１２
の標点間距離の０．２％に相当する点（図５において点
Ａ）を通る位置まで平行移動したとき（平行移動した直
線をＬ2で示す）、この直線Ｌ2と応力−歪曲線との交点
Ｒpで定義される。また、０．５％耐力Ｒtは、伸び計１
２の標点間距離の０．５％に相当する点（図５において
点Ｂ）を通る縦軸と平行な直線Ｌ3と応力−歪曲線との
交点Ｒtで定義される。耐力（ＲpまたはＲt）は、図７
に示すような上降伏点ＲeHと下降伏点ＲeLが応力−歪曲
線上で明確に現れない材質において、上降伏点の代わり
に用いられるものである。
試験で得られる応力−歪曲線の一部を拡大して示した図
である。０．２％耐力Ｒpは、比例限度Ｐ内における応
力−歪曲線（この範囲はフックの法則が成立するのでほ
ぼ直線である）を直線近似した直線Ｌ1を、伸び計１２
の標点間距離の０．２％に相当する点（図５において点
Ａ）を通る位置まで平行移動したとき（平行移動した直
線をＬ2で示す）、この直線Ｌ2と応力−歪曲線との交点
Ｒpで定義される。また、０．５％耐力Ｒtは、伸び計１
２の標点間距離の０．５％に相当する点（図５において
点Ｂ）を通る縦軸と平行な直線Ｌ3と応力−歪曲線との
交点Ｒtで定義される。耐力（ＲpまたはＲt）は、図７
に示すような上降伏点ＲeHと下降伏点ＲeLが応力−歪曲
線上で明確に現れない材質において、上降伏点の代わり
に用いられるものである。
【００２９】そこで、ステップＳ１２では、比例限度Ｐ
内における応力−歪曲線の傾き（直線Ｌ1の傾き）を求
め、ステップＳ１３では、選択された切換点に応じて耐
力測定用の直線（Ｌ2またはＬ3）を応力−歪曲線上に設
定する。そして、ステップＳ１４では、応力−歪曲線が
ステップＳ１２で設定された耐力測定用直線と交わった
か否かが判定され、判定が肯定されるとプログラムはス
テップＳ１５へ移行し、判定が否定されるとステップＳ
８に戻って上述の手順を繰り返す。
内における応力−歪曲線の傾き（直線Ｌ1の傾き）を求
め、ステップＳ１３では、選択された切換点に応じて耐
力測定用の直線（Ｌ2またはＬ3）を応力−歪曲線上に設
定する。そして、ステップＳ１４では、応力−歪曲線が
ステップＳ１２で設定された耐力測定用直線と交わった
か否かが判定され、判定が肯定されるとプログラムはス
テップＳ１５へ移行し、判定が否定されるとステップＳ
８に戻って上述の手順を繰り返す。
【００３０】ステップＳ１５では、歪速度がステップＳ
１で設定された設定値Ｖ３となるようにモータ２５の回
転駆動量が制御される。これにより、耐力（Ｒpまたは
Ｒt）を境として試験片の負荷制御を歪速度一定Ｖ２
（図４のロの範囲）から歪速度一定Ｖ３（図４のハの範
囲）に切り換えることができる。
１で設定された設定値Ｖ３となるようにモータ２５の回
転駆動量が制御される。これにより、耐力（Ｒpまたは
Ｒt）を境として試験片の負荷制御を歪速度一定Ｖ２
（図４のロの範囲）から歪速度一定Ｖ３（図４のハの範
囲）に切り換えることができる。
【００３１】そして、ステップＳ１６では試験片の破断
が検出されるのを待ち、試験片の破断が検出されるとス
テップＳ１７でモータ２５を停止してプログラムを終了
する。なお、試験片の破断は、応力の急激な低下により
検出することができる。
が検出されるのを待ち、試験片の破断が検出されるとス
テップＳ１７でモータ２５を停止してプログラムを終了
する。なお、試験片の破断は、応力の急激な低下により
検出することができる。
【００３２】したがって、本実施例によれば、応力速度
一定制御中に歪速度を同時に（リアルタイムで）算出
し、この歪速度が所定の基準値を超えた時点で上降伏点
ＲeH近傍に至っているものと判断して歪速度一定制御に
負荷制御を切り換えているので、試験片の材質によらず
適切な制御切換ができ、しかも、作業者の熟練を必要と
せず簡易に制御切換が行える。特に、明確な上降伏点Ｒ
eHが現れない軟質材等の材質についても適切な制御切換
が行える。
一定制御中に歪速度を同時に（リアルタイムで）算出
し、この歪速度が所定の基準値を超えた時点で上降伏点
ＲeH近傍に至っているものと判断して歪速度一定制御に
負荷制御を切り換えているので、試験片の材質によらず
適切な制御切換ができ、しかも、作業者の熟練を必要と
せず簡易に制御切換が行える。特に、明確な上降伏点Ｒ
eHが現れない軟質材等の材質についても適切な制御切換
が行える。
【００３３】加えて、本実施例によれば、歪速度一定制
御中においても応力−歪曲線が耐力点を通過したか否か
をリアルタイムで監視し、耐力点を通過した時点で歪速
度をＶ２→Ｖ３に切り換えており、同様に試験片の材質
によらず適切な制御切換ができ、しかも、作業者の熟練
を必要とせず簡易に制御切換が行える。
御中においても応力−歪曲線が耐力点を通過したか否か
をリアルタイムで監視し、耐力点を通過した時点で歪速
度をＶ２→Ｖ３に切り換えており、同様に試験片の材質
によらず適切な制御切換ができ、しかも、作業者の熟練
を必要とせず簡易に制御切換が行える。
【００３４】以上説明した実施例と請求の範囲との対応
において、モータ２５や図示しないねじ棹などが負荷機
構を、制御回路１７が制御手段をそれぞれ構成してい
る。また、第１の物理量は応力速度、第２の物理量は歪
速度に相当する。なお、本発明の材料試験機はその細部
が上述の一実施例に限定されず、種々の変形例が可能で
ある。一例として、一実施例の材料試験機は引張試験に
適用されていたが、圧縮試験、引張−圧縮試験等の各種
試験にも適用可能である。
において、モータ２５や図示しないねじ棹などが負荷機
構を、制御回路１７が制御手段をそれぞれ構成してい
る。また、第１の物理量は応力速度、第２の物理量は歪
速度に相当する。なお、本発明の材料試験機はその細部
が上述の一実施例に限定されず、種々の変形例が可能で
ある。一例として、一実施例の材料試験機は引張試験に
適用されていたが、圧縮試験、引張−圧縮試験等の各種
試験にも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１の
発明によれば、応力速度一定制御中に歪速度を同時に算
出し、この歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値を越
えたらこの歪速度が第１の目標値となるように負荷機構
を制御し、さらに、歪速度を第１の目標値となるように
制御中に応力−歪特性が耐力点を終えたら歪速度をより
早い第２の目標値にするようにしているので、試験片の
材質によらず規格に適合した適切な制御切換ができ、し
かも、作業者の熟練を必要とせず簡易に制御切換が行え
る。さらに、耐力点の前後で遅い歪速度一定フィードバ
ック制御から早い歪速度一定フィードバック制御に切換
えるので、精度の高いデータサンプリングと試験時間の
短縮の双方を両立することができる。
発明によれば、応力速度一定制御中に歪速度を同時に算
出し、この歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値を越
えたらこの歪速度が第１の目標値となるように負荷機構
を制御し、さらに、歪速度を第１の目標値となるように
制御中に応力−歪特性が耐力点を終えたら歪速度をより
早い第２の目標値にするようにしているので、試験片の
材質によらず規格に適合した適切な制御切換ができ、し
かも、作業者の熟練を必要とせず簡易に制御切換が行え
る。さらに、耐力点の前後で遅い歪速度一定フィードバ
ック制御から早い歪速度一定フィードバック制御に切換
えるので、精度の高いデータサンプリングと試験時間の
短縮の双方を両立することができる。
【図１】本発明の一実施例である材料試験機の全体構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】一実施例の材料試験機による引張試験の手順を
説明するためのフローチャートである。
説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に続くフローチャートである。
【図４】一実施例の材料試験機により測定された応力−
歪曲線の一例を示す図である。
歪曲線の一例を示す図である。
【図５】耐力測定の手順を説明するための図である。
【図６】応力−歪曲線の一例を示す図である。
【図７】応力−歪曲線の他の例を示す図である。
１１ 荷重計 １７ 制御回路 ２１ エンコーダ ２５ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩永 幸満 京都市北区紫野西御所田町１番地 株式 会社島津製作所紫野工場内 (72)発明者 新家 敦 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式 会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 片岡 学 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式 会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭63−167236（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−149848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−25033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−156589（ＪＰ，Ａ) 実公 昭62−29946（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 3/00 - 3/62
Claims (1)
- 【請求項１】試験片を負荷する負荷機構を備え、この負
荷機構により負荷された前記試験片の応力および歪から
応力−歪特性を得る材料試験機において、前記試験片の
負荷開始時は応力速度が一定になるように前記負荷機構
を制御するとともに、前記応力速度一定制御中に歪速度
を算出し、前記歪速度が上降伏点近傍に相当する所定値
を越えたらこの歪速度が第１の目標値となるように前記
負荷機構を制御し、さらに、この歪速度一定制御中に応
力−歪特性が耐力点を通過すると歪速度が第１の目標値
よりも早い第２の目標値となるように負荷機構を制御す
る制御手段を備えたことを特徴とする材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060904A JP2812191B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 材料試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060904A JP2812191B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270289A JPH07270289A (ja) | 1995-10-20 |
| JP2812191B2 true JP2812191B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=13155821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6060904A Expired - Fee Related JP2812191B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812191B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5660789B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2015-01-28 | 株式会社島津製作所 | 圧縮試験機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638755Y2 (ja) * | 1985-08-08 | 1994-10-12 | 克己 知里 | 重機運搬車輌 |
| JPS63167236A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 | Saginomiya Seisakusho Inc | 静的引張試験装置 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6060904A patent/JP2812191B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07270289A (ja) | 1995-10-20 |
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