JP2961575B2 - 異方性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージ - Google Patents
異方性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、線膨張係数や弾性率が
繊維の配向によって異なる、例えば、ガラス繊維強化プ
ラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック
（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲ
Ｐ）〔以下これらを総称して繊維強化プラスチック「Ｆ
ＲＰ」という〕などの異方性材料のひずみを検出するた
めの多軸ひずみゲージに関するものである。
繊維の配向によって異なる、例えば、ガラス繊維強化プ
ラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック
（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲ
Ｐ）〔以下これらを総称して繊維強化プラスチック「Ｆ
ＲＰ」という〕などの異方性材料のひずみを検出するた
めの多軸ひずみゲージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】複合材料としてのＦＲＰ材料は、軽量で
高強度である上、成形性に優れているとともに、耐蝕性
および耐衝撃性に優れていることから、金属材料に代る
構造物材料として用途は多目的に及んでいる。
高強度である上、成形性に優れているとともに、耐蝕性
および耐衝撃性に優れていることから、金属材料に代る
構造物材料として用途は多目的に及んでいる。
【０００３】一方、上記ＦＲＰ材料は、強度や弾性率お
よび線膨張係数が繊維の配向方向によって異なる異方性
材料であるので、このようなＦＲＰ材料を構造物に使用
するには、ＦＲＰ材料の、例えば引張応力や曲げ応力な
どの物性値をひずみゲージによって検出する必要があ
る。
よび線膨張係数が繊維の配向方向によって異なる異方性
材料であるので、このようなＦＲＰ材料を構造物に使用
するには、ＦＲＰ材料の、例えば引張応力や曲げ応力な
どの物性値をひずみゲージによって検出する必要があ
る。
【０００４】ところで、このような異方性材料のひずみ
を簡単且つ正確に検出するのに最適なひずみゲージが現
状ではなく、止むを得ず一般用のものを使用している状
況にある。
を簡単且つ正確に検出するのに最適なひずみゲージが現
状ではなく、止むを得ず一般用のものを使用している状
況にある。
【０００５】すなわち、従来の一般用のひずみゲージと
しては、被測定物の一方向の物性値を検出する、いわゆ
る単軸ひずみゲージと、複数方向の物性値を同時に検出
する、いわゆる多軸ひずみゲージとがある。
しては、被測定物の一方向の物性値を検出する、いわゆ
る単軸ひずみゲージと、複数方向の物性値を同時に検出
する、いわゆる多軸ひずみゲージとがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多軸ひずみゲージは、各軸のひずみゲージの適合線膨張
係数を同一のものを用いているので、この多軸ひずみゲ
ージをＦＲＰ材料などのように繊維の配向方向によって
線膨張係数の異なる被測定物に使用しても、被測定物と
ひずみゲージとの線膨張係数が異なるため、各軸のひず
みゲージの温度補償が行えず、従って大きな見かけひず
みが混入して正確な測定値を得ることができない。
多軸ひずみゲージは、各軸のひずみゲージの適合線膨張
係数を同一のものを用いているので、この多軸ひずみゲ
ージをＦＲＰ材料などのように繊維の配向方向によって
線膨張係数の異なる被測定物に使用しても、被測定物と
ひずみゲージとの線膨張係数が異なるため、各軸のひず
みゲージの温度補償が行えず、従って大きな見かけひず
みが混入して正確な測定値を得ることができない。
【０００７】この問題に対処するには、被測定物の線膨
張係数の異なる各軸方向に、それぞれ線膨張係数の適合
した単軸ひずみゲージを添着する方法が考えられるが、
この方法では、被測定物の狭い測定領域に所定方向に向
けて単軸ひずみゲージを作業環境が必らずもよくない計
測現場にて１枚ずつ正確に添着しなければならず、従っ
て添着作業には熱練した作業員でも多々の時間を費やす
こととなり、しかも必らずしも正確な位置と方向に添着
するのは困難である。
張係数の異なる各軸方向に、それぞれ線膨張係数の適合
した単軸ひずみゲージを添着する方法が考えられるが、
この方法では、被測定物の狭い測定領域に所定方向に向
けて単軸ひずみゲージを作業環境が必らずもよくない計
測現場にて１枚ずつ正確に添着しなければならず、従っ
て添着作業には熱練した作業員でも多々の時間を費やす
こととなり、しかも必らずしも正確な位置と方向に添着
するのは困難である。
【０００８】一方、被測定物としてのＦＲＰ材料へのひ
ずみゲージ添着用の接着剤は、シアノアクリレート系接
着剤でも充分な測定結果が得られるが、ＦＲＰ材料は、
一般に吸湿性が高いため、特に多湿環境下ではひずみゲ
ージの信頼性に欠けると考えられ、好適な接着剤の開発
が待たれていた。
ずみゲージ添着用の接着剤は、シアノアクリレート系接
着剤でも充分な測定結果が得られるが、ＦＲＰ材料は、
一般に吸湿性が高いため、特に多湿環境下ではひずみゲ
ージの信頼性に欠けると考えられ、好適な接着剤の開発
が待たれていた。
【０００９】さらに、ひずみゲージは、測定電流（ブリ
ッジ励振電源）によって自己加熱が生じ、これによって
ごく僅かではあるが通電ドリフトが見られる。しかも、
ＦＲＰ材料がプラスチック材を母材とすることからひず
みゲージが熱影響を受け易くなり、上記の問題は、重大
である。
ッジ励振電源）によって自己加熱が生じ、これによって
ごく僅かではあるが通電ドリフトが見られる。しかも、
ＦＲＰ材料がプラスチック材を母材とすることからひず
みゲージが熱影響を受け易くなり、上記の問題は、重大
である。
【００１０】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、その第１の目的は、異方性材料
のそれぞれ線膨張係数の異なる方向に、各々適合する線
膨張係数を有する複数のひずみゲージを被測定物へ一度
の接着作業で容易かつ正確に添着することができる異方
性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージを提供すること
にある。
ためになされたもので、その第１の目的は、異方性材料
のそれぞれ線膨張係数の異なる方向に、各々適合する線
膨張係数を有する複数のひずみゲージを被測定物へ一度
の接着作業で容易かつ正確に添着することができる異方
性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージを提供すること
にある。
【００１１】また、本発明の第２の目的は、自己加熱に
よる通電ドリフトなどを極力低減し得る異方性材料のひ
ずみ検出用多軸ひずみゲージを提供することにある。
よる通電ドリフトなどを極力低減し得る異方性材料のひ
ずみ検出用多軸ひずみゲージを提供することにある。
【００１２】さらに、本発明の第３の目的は、耐熱性お
よび耐湿性を有する異方性材料のひずみ検出用多軸ひず
みゲージを提供することにある。
よび耐湿性を有する異方性材料のひずみ検出用多軸ひず
みゲージを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
第１の目的を達成するために、線膨張係数が方向によっ
て異なる繊維強化プラスチックなどの異方性材料のひず
みを検出するためのひずみゲージであって、１枚のゲー
ジベース上にゲージ軸を互いに異なる方向に向け、かつ
線膨張係数のそれぞれ異なる複数の自己温度補償型ひず
みゲージを形成したことを特徴としたものである。
第１の目的を達成するために、線膨張係数が方向によっ
て異なる繊維強化プラスチックなどの異方性材料のひず
みを検出するためのひずみゲージであって、１枚のゲー
ジベース上にゲージ軸を互いに異なる方向に向け、かつ
線膨張係数のそれぞれ異なる複数の自己温度補償型ひず
みゲージを形成したことを特徴としたものである。
【００１４】また、請求項２の発明は、上記第２の目的
を達成するために、自己温度補償型ひずみゲージグリッ
ト部に自己加熱による放熱効果を高めるためのフインを
延設したことを特徴としたものである。
を達成するために、自己温度補償型ひずみゲージグリッ
ト部に自己加熱による放熱効果を高めるためのフインを
延設したことを特徴としたものである。
【００１５】また、請求項３の発明は、第３の目的を達
成するために、被測定材へ常温硬化型エポキシ系接着剤
を用いて接着することを特徴としたものである。
成するために、被測定材へ常温硬化型エポキシ系接着剤
を用いて接着することを特徴としたものである。
【００１６】さらに、請求項４の発明は、上記第１の目
的をよりよく達成するために、ゲージベース面に各ひず
みゲージ軸を表わす指標線を表示したことを特徴とした
ものである。
的をよりよく達成するために、ゲージベース面に各ひず
みゲージ軸を表わす指標線を表示したことを特徴とした
ものである。
【００１７】
【作用】本発明における異方性材料のひずみ検出用多軸
ひずみゲージは、１枚のゲージベース上に線膨張係数の
それぞれ異なる複数の自己温度補償型ひずみゲージを互
いにゲージ軸を異なる方向に向け配置したので、異方性
材料の繊維の各配向に適合した線膨張係数を有する自己
温度補償型のひずみゲージを計測現場において一度の添
着作業によって正確な位置に容易に添着することができ
る。このようにして添着された多軸ひずみゲージは、正
確な温度補償が行え、極めて正確な物理値データを得る
ことができる。
ひずみゲージは、１枚のゲージベース上に線膨張係数の
それぞれ異なる複数の自己温度補償型ひずみゲージを互
いにゲージ軸を異なる方向に向け配置したので、異方性
材料の繊維の各配向に適合した線膨張係数を有する自己
温度補償型のひずみゲージを計測現場において一度の添
着作業によって正確な位置に容易に添着することができ
る。このようにして添着された多軸ひずみゲージは、正
確な温度補償が行え、極めて正確な物理値データを得る
ことができる。
【００１８】また、異方性材料は、金属材料に比べて熱
伝導率あるいは放熱効果が一般的に小さいため、ひずみ
ゲージの自己加熱により通電ドリフトが生じるが、ゲー
ジグリッド部に放熱効果を高めるフインを延設すること
で、自己加熱による温度の上昇を抑制し、通電ドリフト
の発生を抑制している。
伝導率あるいは放熱効果が一般的に小さいため、ひずみ
ゲージの自己加熱により通電ドリフトが生じるが、ゲー
ジグリッド部に放熱効果を高めるフインを延設すること
で、自己加熱による温度の上昇を抑制し、通電ドリフト
の発生を抑制している。
【００１９】また、ひずみゲージと被測定物である異方
性材料との接着に耐熱性、耐湿性に優れた常温硬化型接
着剤を用いることで、高温、高湿の環境に曝される計測
現場におけるひずみ計測を可能としている。
性材料との接着に耐熱性、耐湿性に優れた常温硬化型接
着剤を用いることで、高温、高湿の環境に曝される計測
現場におけるひずみ計測を可能としている。
【００２０】また、ゲージベース面上に各ひずみゲージ
軸を表わす指標線を表示することで、特定の繊維の配向
（予定の方向）に沿って多軸ひずみゲージを正確且つ容
易に接着できるようにしている。
軸を表わす指標線を表示することで、特定の繊維の配向
（予定の方向）に沿って多軸ひずみゲージを正確且つ容
易に接着できるようにしている。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を用いて
詳細に説明する。図１は、本発明による異方性材料のひ
ずみ検出用多軸ひずみゲージの平面図を示す。
詳細に説明する。図１は、本発明による異方性材料のひ
ずみ検出用多軸ひずみゲージの平面図を示す。
【００２２】同図において、１は正方形状のゲージベー
スで、耐熱性および耐湿性のよいポリイミド樹脂フィル
ムからできている。
スで、耐熱性および耐湿性のよいポリイミド樹脂フィル
ムからできている。
【００２３】上記ゲージベース１上には、その側辺側
（実施例ではゲージベースの左辺側）に、第１の自己温
度補償型ひずみゲージ（以下、「第１のひずみゲージ」
という）２を、そのゲージ軸Ｌ１をＹ軸方向（図１にお
いては垂直方向）に向けて配置し、この第１のひずみゲ
ージ２と直角方向の上辺側に第２の自己温度補償型ひず
みゲージ（以下、「第２のひずみゲージ」という）３を
そのゲージ軸Ｌ２をＸ軸方向に向けて配置してある。
（実施例ではゲージベースの左辺側）に、第１の自己温
度補償型ひずみゲージ（以下、「第１のひずみゲージ」
という）２を、そのゲージ軸Ｌ１をＹ軸方向（図１にお
いては垂直方向）に向けて配置し、この第１のひずみゲ
ージ２と直角方向の上辺側に第２の自己温度補償型ひず
みゲージ（以下、「第２のひずみゲージ」という）３を
そのゲージ軸Ｌ２をＸ軸方向に向けて配置してある。
【００２４】そして、上記第１と第２のひずみゲージ２
と３の中間の角度（４５°）位置に第３の自己温度補償
型ひずみゲージ（以下、「第３のひずみゲージ」とい
う）４をそのゲージ軸Ｌ３をゲージベース１の対角線上
に配置してある。
と３の中間の角度（４５°）位置に第３の自己温度補償
型ひずみゲージ（以下、「第３のひずみゲージ」とい
う）４をそのゲージ軸Ｌ３をゲージベース１の対角線上
に配置してある。
【００２５】上記第１、第２および第３のひずみゲージ
２，３および４は、計測が予定される異方性材料の特定
の方向の線膨張係数に適合するような適合線膨張係数の
異なるニッケル−クロム合金箔の抵抗素子材からなり、
蛇行状のグリッド部５と、このグリッド部５の両端側に
それぞれに連設されたゲージタブ７と、グリッド部５の
各端部から外方にそれぞれ延設された冷却用のフイン８
とを有するゲージパターンから構成されている。尚、６
は、各ゲージタブ７，７……に接続されたゲージリード
である。
２，３および４は、計測が予定される異方性材料の特定
の方向の線膨張係数に適合するような適合線膨張係数の
異なるニッケル−クロム合金箔の抵抗素子材からなり、
蛇行状のグリッド部５と、このグリッド部５の両端側に
それぞれに連設されたゲージタブ７と、グリッド部５の
各端部から外方にそれぞれ延設された冷却用のフイン８
とを有するゲージパターンから構成されている。尚、６
は、各ゲージタブ７，７……に接続されたゲージリード
である。
【００２６】これらゲージパターンの表面は、図２に示
すように耐熱性および耐湿性の良好なポリイミド樹脂フ
ィルム９でコーティングされている。
すように耐熱性および耐湿性の良好なポリイミド樹脂フ
ィルム９でコーティングされている。
【００２７】また、上記ゲージベース１面上には、ひず
みゲージ２，３および４のゲージ軸Ｌ１，Ｌ２およびＬ
３を合致させるための指標線１１，１０および１２がそ
れぞれ表示されている。
みゲージ２，３および４のゲージ軸Ｌ１，Ｌ２およびＬ
３を合致させるための指標線１１，１０および１２がそ
れぞれ表示されている。
【００２８】上記各ひずみゲージ２，３，４のゲージベ
ース１への形成は、例えば計測（ひずみ検出）が予想さ
れるＦＲＰ材料の線膨張係数に合わせて、線膨張係数の
異なる抵抗箔または蒸着膜をそれぞれのひずみゲージが
形成される所定位置に接着または蒸着により添着し、そ
の後、各抵抗箔を同時にフォトエッチング法によりゲー
ジパターンを形成するか、あるいは、個別に製作された
それぞれ適合線膨張係数の異なる単軸ひずみゲージをゲ
ージベース１上に接着するようにしてもよい。
ース１への形成は、例えば計測（ひずみ検出）が予想さ
れるＦＲＰ材料の線膨張係数に合わせて、線膨張係数の
異なる抵抗箔または蒸着膜をそれぞれのひずみゲージが
形成される所定位置に接着または蒸着により添着し、そ
の後、各抵抗箔を同時にフォトエッチング法によりゲー
ジパターンを形成するか、あるいは、個別に製作された
それぞれ適合線膨張係数の異なる単軸ひずみゲージをゲ
ージベース１上に接着するようにしてもよい。
【００２９】尚、各ひずみゲージ２，３，４の適合線膨
張係数は、本実施例では、 １×１０−６／℃ ３×１０−６／℃ ６×１０−６／℃ ９×１０−６／℃ の４種類が用いられ、これらひずみゲージの適合線膨張
係数の各組合わせは、異方性材料となるＦＲＰ材料の繊
維の配向によって異なる線膨張係数に対応して決められ
る。
張係数は、本実施例では、 １×１０−６／℃ ３×１０−６／℃ ６×１０−６／℃ ９×１０−６／℃ の４種類が用いられ、これらひずみゲージの適合線膨張
係数の各組合わせは、異方性材料となるＦＲＰ材料の繊
維の配向によって異なる線膨張係数に対応して決められ
る。
【００３０】また、各ひずみゲージ２，３，４のそれぞ
れに、上記線膨張係数に応じた用途（例えば図１に示す
「１」は、適合線膨張係数が「１×１０−６／℃」であ
ることを意味している。）を示すナンバー１３と、ゲー
ジナンバー１４を表示してある。また、下記の表１に本
発明における多軸ひずみゲージの主な仕様を示す。
れに、上記線膨張係数に応じた用途（例えば図１に示す
「１」は、適合線膨張係数が「１×１０−６／℃」であ
ることを意味している。）を示すナンバー１３と、ゲー
ジナンバー１４を表示してある。また、下記の表１に本
発明における多軸ひずみゲージの主な仕様を示す。
【００３１】
【表１】 上記のように構成した本発明による多軸ひずみゲージの
ＦＲＰ材料への添着に当っては、ＦＲＰ材料の一方向の
繊維の配向に沿って描かれた例えばケガキ線に、この配
向の線膨張係数に適合した線膨張係数を有するひずみゲ
ージのゲージ軸方向を示す指標線１０，１１，１２を正
確に位置合わせして、ゲージベース１を図２に示すよう
に接着剤１５を用いて添着することによって、ＦＲＰ材
料の他の繊維配向にもそれぞれ適合した線膨張係数を有
するゲージベース１上の他のひずみゲージが正確に位置
決めできる。この結果、ＦＲＰ材料の全ての繊維の配向
に適合した線膨張係数を有する複数のひずみゲージを一
度の添着作業で容易に添着することができる。
ＦＲＰ材料への添着に当っては、ＦＲＰ材料の一方向の
繊維の配向に沿って描かれた例えばケガキ線に、この配
向の線膨張係数に適合した線膨張係数を有するひずみゲ
ージのゲージ軸方向を示す指標線１０，１１，１２を正
確に位置合わせして、ゲージベース１を図２に示すよう
に接着剤１５を用いて添着することによって、ＦＲＰ材
料の他の繊維配向にもそれぞれ適合した線膨張係数を有
するゲージベース１上の他のひずみゲージが正確に位置
決めできる。この結果、ＦＲＰ材料の全ての繊維の配向
に適合した線膨張係数を有する複数のひずみゲージを一
度の添着作業で容易に添着することができる。
【００３２】ＦＲＰ材料へのゲージベースの接着剤とし
ては、シアノアクリレート系樹脂や常温硬化型エポキシ
系樹脂が適しているが、ＦＲＰ材料が一般に吸湿性が高
いことから、耐熱性および耐湿性のよい常温硬化型エポ
キシ系接着剤の方が好適である。
ては、シアノアクリレート系樹脂や常温硬化型エポキシ
系樹脂が適しているが、ＦＲＰ材料が一般に吸湿性が高
いことから、耐熱性および耐湿性のよい常温硬化型エポ
キシ系接着剤の方が好適である。
【００３３】ところで、ひずみゲージは、ブリッジ回路
を流れる電流によって自己加熱（ジュール熱）が生じ、
これによって通電ドリフトが生じ、測定値が変動する。
を流れる電流によって自己加熱（ジュール熱）が生じ、
これによって通電ドリフトが生じ、測定値が変動する。
【００３４】ところが、本発明の実施例のようにひずみ
ゲージ２，３，４のグリッド部５からフイン８を延設し
たことにより、グリッド部５の発熱がフイン８から放熱
する作用が得られる。
ゲージ２，３，４のグリッド部５からフイン８を延設し
たことにより、グリッド部５の発熱がフイン８から放熱
する作用が得られる。
【００３５】例えば、図３に示したようにグリッド部５
に形成したフイン８の長さＳを、２．５ｍｍと５．０ｍ
ｍに設定したときのひずみゲージの温度変化特性を、Ｆ
ＥＭ解析（有限要素法解析）により求めたものを図４に
示す。ただし、グリッド部５が真空中に放置された場合
を仮定している。
に形成したフイン８の長さＳを、２．５ｍｍと５．０ｍ
ｍに設定したときのひずみゲージの温度変化特性を、Ｆ
ＥＭ解析（有限要素法解析）により求めたものを図４に
示す。ただし、グリッド部５が真空中に放置された場合
を仮定している。
【００３６】図４より明らかなように、フイン８の面積
が大きいほど放熱量が多くなり、ゲージ温度が低くな
る。従って通電ドリフトが無視できるほど少なくなるこ
とが判った。
が大きいほど放熱量が多くなり、ゲージ温度が低くな
る。従って通電ドリフトが無視できるほど少なくなるこ
とが判った。
【００３７】また、図５および図６にＧＦＲＰ（ガラス
繊維強化プラスチック）材料に上記常温硬化型エポキシ
系接着剤を用いて接着した本発明に係るひずみゲージ
（組合わせＡ）のドリフト特性とクリープ特性を示す。
尚、比較のため従来一般に使われている、抵抗素子にＣ
ｕ−Ｎｉ合金を、ベース材にポリイミドベースを使用し
たひずみゲージをシアノアクリレート系接着剤を用いて
接着した場合（組合わせＢ）の特性を点線で示す。
繊維強化プラスチック）材料に上記常温硬化型エポキシ
系接着剤を用いて接着した本発明に係るひずみゲージ
（組合わせＡ）のドリフト特性とクリープ特性を示す。
尚、比較のため従来一般に使われている、抵抗素子にＣ
ｕ−Ｎｉ合金を、ベース材にポリイミドベースを使用し
たひずみゲージをシアノアクリレート系接着剤を用いて
接着した場合（組合わせＢ）の特性を点線で示す。
【００３８】これによれば、図５では、３００時間後に
おける組合わせＡのドリフト量が組合わせＢの１０分の
１以下と非常に安定していることが判る。
おける組合わせＡのドリフト量が組合わせＢの１０分の
１以下と非常に安定していることが判る。
【００３９】一方、図６では８０℃、９０％Ｒ．Ｈ．の
環境下に曝露した試験片を各曝露時間ごとに室温に取り
出し、１０分間クリープ試験を行った結果を示す。試験
片は、ＧＦＲＰ材料で製作した片持梁試験片を使用し
た。
環境下に曝露した試験片を各曝露時間ごとに室温に取り
出し、１０分間クリープ試験を行った結果を示す。試験
片は、ＧＦＲＰ材料で製作した片持梁試験片を使用し
た。
【００４０】この結果、組合わせＡの場合は、１２時間
後でもクリープの変化量が少なく安定であるが、組合わ
せＢでは、この環境下に曝露することで数時間後からク
リープ特性が変化している。
後でもクリープの変化量が少なく安定であるが、組合わ
せＢでは、この環境下に曝露することで数時間後からク
リープ特性が変化している。
【００４１】これは、組合わせＢにおけるひずみゲージ
に剥離が生じていることが原因と考えられる。これらの
ことから本発明によるひずみゲージは、常温硬化型エポ
キシ系接着剤と併用することにより精度のよい測定が期
待される。
に剥離が生じていることが原因と考えられる。これらの
ことから本発明によるひずみゲージは、常温硬化型エポ
キシ系接着剤と併用することにより精度のよい測定が期
待される。
【００４２】上述のように構成され且つ作用する実施例
によれば、被測定物としての異方性材料（あるいは複合
材料）の線膨張係数に適合するように、複数の線膨張係
数用の多軸ひずみゲージを用意しておくことで、複数種
乃至多数種の異方性材料の各繊維の配向に応じたひずみ
（応力、強度等の物性値）を、温度補償可能な状態で検
出することができる。
によれば、被測定物としての異方性材料（あるいは複合
材料）の線膨張係数に適合するように、複数の線膨張係
数用の多軸ひずみゲージを用意しておくことで、複数種
乃至多数種の異方性材料の各繊維の配向に応じたひずみ
（応力、強度等の物性値）を、温度補償可能な状態で検
出することができる。
【００４３】そして、ひずみ検出をすべき異方性材料に
適合した多軸ひずみゲージを選択し、被測定物上に描か
れたケガキ線等に、ひずみゲージの指標線を合致させて
１回接着するだけで複数の繊維の配向に沿った複数のひ
ずみゲージを正確に接着できることになるので、作業環
境の悪い計測現場であっても容易に且つ正確に添着作業
を行うことができる。
適合した多軸ひずみゲージを選択し、被測定物上に描か
れたケガキ線等に、ひずみゲージの指標線を合致させて
１回接着するだけで複数の繊維の配向に沿った複数のひ
ずみゲージを正確に接着できることになるので、作業環
境の悪い計測現場であっても容易に且つ正確に添着作業
を行うことができる。
【００４４】また、ゲージグリッド部にフインを延設し
たことにより、本来放熱効果の小さい異方性材料上に添
着された多軸ひずみゲージの放熱効果を高め、それによ
ってひずみゲージの自己加熱による温度上昇を抑制し、
ドリフト量およびクリープを殆んどなくすことができ
る。
たことにより、本来放熱効果の小さい異方性材料上に添
着された多軸ひずみゲージの放熱効果を高め、それによ
ってひずみゲージの自己加熱による温度上昇を抑制し、
ドリフト量およびクリープを殆んどなくすことができ
る。
【００４５】また、ひずみゲージの被測定物への添着
に、常温硬化型エポキシ系接着剤を用いているため、耐
熱性、耐湿性に優れたひずみゲージの添着構造が得ら
れ、ひずみ検出対象の拡大を図ることができる。
に、常温硬化型エポキシ系接着剤を用いているため、耐
熱性、耐湿性に優れたひずみゲージの添着構造が得ら
れ、ひずみ検出対象の拡大を図ることができる。
【００４６】また、ゲージベース面に各ひずみゲージの
ゲージ軸を表わす指標線を表示したことによって、ＦＲ
Ｐ材料の繊維の配向へのひずみゲージの位置決めを指標
線を目やすにして正確に行うことができるという利点が
ある。
ゲージ軸を表わす指標線を表示したことによって、ＦＲ
Ｐ材料の繊維の配向へのひずみゲージの位置決めを指標
線を目やすにして正確に行うことができるという利点が
ある。
【００４７】また、各ひずみゲージにそれぞれの線膨張
係数の数値ナンバーを表示したことで、ひずみゲージの
選択や取扱いが容易となり、対応を間違えることもな
い。
係数の数値ナンバーを表示したことで、ひずみゲージの
選択や取扱いが容易となり、対応を間違えることもな
い。
【００４８】尚、本発明は、上述した実施例にのみ限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変形実施が可能である。
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変形実施が可能である。
【００４９】例えば、本発明による多軸ひずみゲージ
は、３軸の場合について説明したが、３軸に限定するも
のではなく、異方性材料の各方向に対応する軸の数を備
えていればよい。
は、３軸の場合について説明したが、３軸に限定するも
のではなく、異方性材料の各方向に対応する軸の数を備
えていればよい。
【００５０】また、異方性材料としてＧＦＲＰ材料の
他、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）材料やＡＦ
ＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）であってもよ
く、その他ＦＲＰ材料以外の異方性材料に広く適用でき
る。
他、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）材料やＡＦ
ＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）であってもよ
く、その他ＦＲＰ材料以外の異方性材料に広く適用でき
る。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、線
膨張係数が方向によって異なる異方性材料の被測定部
に、一度の接着作業でそれぞれの方向に適合する線膨張
係数を有する複数のひずみゲージを正確な位置に添着す
ることができ、これによって各ひずみゲージの正確な温
度補償が可能となる。
膨張係数が方向によって異なる異方性材料の被測定部
に、一度の接着作業でそれぞれの方向に適合する線膨張
係数を有する複数のひずみゲージを正確な位置に添着す
ることができ、これによって各ひずみゲージの正確な温
度補償が可能となる。
【００５２】また、複数のひずみゲージが一度の添着作
業で可能であるので、作業環境の悪い計測現場であって
も、接着が容易且つ正確に行え、延いてはコストの低減
化が実現される。
業で可能であるので、作業環境の悪い計測現場であって
も、接着が容易且つ正確に行え、延いてはコストの低減
化が実現される。
【図１】本発明の一実施例に係る異方性材料のひずみ検
出用多軸ひずみゲージの平面図である。
出用多軸ひずみゲージの平面図である。
【図２】本発明に係る多軸ひずみゲージの一部分を破断
して示す斜視図である。
して示す斜視図である。
【図３】本発明に係るひずみゲージをＦＥＭ解析用にモ
デル化した要部斜視図である。
デル化した要部斜視図である。
【図４】本発明に係るフインの面積変化によるひずみゲ
ージのＦＥＭ解析結果を示す温度特性図である。
ージのＦＥＭ解析結果を示す温度特性図である。
【図５】本発明に係る多軸ひずみゲージのドリフト特性
図である。
図である。
【図６】本発明に係る多軸ひずみゲージのクリープ特性
図である。
図である。
１ ゲージベース ２ 第１のひずみゲージ ３ 第２のひずみゲージ ４ 第３のひずみゲージ ５ グリッド部 ６ ゲージリード ７ ゲージタブ ８ フイン ９ ポリイミド樹脂フィルム １０，１１，１２ 指標線 １３ 数値ナンバー １４ ゲージナンバー １５ 接着剤
Claims (4)
- 【請求項１】 線膨張係数が方向によって異なる繊維強
化プラスチックなどの異方性材料のひずみを検出するた
めのひずみゲージであって、１枚のゲージベース上にゲ
ージ軸を互いに異なる方向に向け、かつ線膨張係数のそ
れぞれ異なる複数の自己温度補償型ひずみゲージを形成
したことを特徴とする異方性材料のひずみ検出用多軸ひ
ずみゲージ。 - 【請求項２】 自己温度補償型ひずみゲージグリット部
に自己加熱による放熱効果を高めるためのフインを延設
したことを特徴とする請求項１記載の異方性材料のひず
み検出用多軸ひずみゲージ。 - 【請求項３】 被測定材へ常温硬化型エポキシ系接着剤
を用いて接着することを特徴とする請求項１および２記
載の異方性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージ。 - 【請求項４】 ゲージベース面に各ひずみゲージ軸を表
わす指標線を表示したことを特徴とする請求項１ないし
３のいずれかに記載の異方性材料のひずみ検出用多軸ひ
ずみゲージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17182491A JP2961575B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 異方性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17182491A JP2961575B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 異方性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369403A JPH04369403A (ja) | 1992-12-22 |
| JP2961575B2 true JP2961575B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=15930426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17182491A Expired - Fee Related JP2961575B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 異方性材料のひずみ検出用多軸ひずみゲージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961575B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4561500B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2010-10-13 | 株式会社日立製作所 | ワイヤレスひずみ測定システム |
| JP7097067B2 (ja) * | 2018-10-10 | 2022-07-07 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | カーボンファイバー応力測定方法 |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP17182491A patent/JP2961575B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04369403A (ja) | 1992-12-22 |
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