JP3485841B2 - 粘弾性特性値測定装置及び粘弾性特性値測定方法 - Google Patents
粘弾性特性値測定装置及び粘弾性特性値測定方法Info
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- G01N2203/0094—Visco-elasticity
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粘弾性材料のヤン
グ率、損失係数等の粘弾性特性値を測定するための装置
と測定方法とに関し、特に、いわゆるスプリットホプキ
ンソン棒が用いられた粘弾性特性値測定装置及び粘弾性
特性値測定方法に関するものである。
グ率、損失係数等の粘弾性特性値を測定するための装置
と測定方法とに関し、特に、いわゆるスプリットホプキ
ンソン棒が用いられた粘弾性特性値測定装置及び粘弾性
特性値測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、物体が衝撃を受けた場合の変形挙
動を解析するのに、実測ではなくシミュレーションが用
いられることが多い。シミュレーションでは、ヤング
率、損失係数等、物体の粘弾性特性値（パラメータ）の
代入が必要である。パラメータは静的パラメータと動的
パラメータとに大別されるが、変形挙動は動的なもので
あるので、この変形挙動に近い状態で測定された動的パ
ラメータが、シミュレーションには有効である。また、
シミュレーションに限らず、物体の特性を把握する上で
も、動的パラメータの測定は重要である。
動を解析するのに、実測ではなくシミュレーションが用
いられることが多い。シミュレーションでは、ヤング
率、損失係数等、物体の粘弾性特性値（パラメータ）の
代入が必要である。パラメータは静的パラメータと動的
パラメータとに大別されるが、変形挙動は動的なもので
あるので、この変形挙動に近い状態で測定された動的パ
ラメータが、シミュレーションには有効である。また、
シミュレーションに限らず、物体の特性を把握する上で
も、動的パラメータの測定は重要である。
【０００３】動的パラメータを測定する手段としてスプ
リットホプキンソン棒測定機が知られており、金属材料
の分野等で賞用されている（例えば、昭和６３年１０月
２８日、日刊工業新聞社発行の「衝撃工学」第１７３頁
から第１８３頁参照）。この測定機では、金属製の打撃
棒、入力棒及び出力棒が直線上に配置され、入力棒の後
端と出力棒の前端との間に試験片が挟持される。入力棒
及び出力棒（以下、これら入力棒と出力棒とをまとめて
「応力棒」と称す）には、それぞれ歪みゲージが取り付
けられる。そして、入力棒の前端に打撃棒が衝突させら
れる。この際生じた歪み波は、入力棒から試験片及び出
力棒に伝播する。入力棒中を入力棒後端に向かって進む
入射歪み波、この入射歪み波が入力棒後端から反射して
前端に向かう反射歪み波及び入力棒から試験片を透過し
て出力棒の後端へ向かう透過歪み波が歪みゲージで測定
され、試験片の特性値が算出される。なお、以下、入射
歪み波、反射歪み波、透過歪み波をまとめて記載する際
は「歪み波」と略称する。
リットホプキンソン棒測定機が知られており、金属材料
の分野等で賞用されている（例えば、昭和６３年１０月
２８日、日刊工業新聞社発行の「衝撃工学」第１７３頁
から第１８３頁参照）。この測定機では、金属製の打撃
棒、入力棒及び出力棒が直線上に配置され、入力棒の後
端と出力棒の前端との間に試験片が挟持される。入力棒
及び出力棒（以下、これら入力棒と出力棒とをまとめて
「応力棒」と称す）には、それぞれ歪みゲージが取り付
けられる。そして、入力棒の前端に打撃棒が衝突させら
れる。この際生じた歪み波は、入力棒から試験片及び出
力棒に伝播する。入力棒中を入力棒後端に向かって進む
入射歪み波、この入射歪み波が入力棒後端から反射して
前端に向かう反射歪み波及び入力棒から試験片を透過し
て出力棒の後端へ向かう透過歪み波が歪みゲージで測定
され、試験片の特性値が算出される。なお、以下、入射
歪み波、反射歪み波、透過歪み波をまとめて記載する際
は「歪み波」と略称する。
【０００４】この測定機では金属材料の特性値は測定が
可能であるが、合成樹脂、架橋ゴム等の高分子材料の特
性値は測定が困難である。高分子材料が試験片である場
合、金属製である応力棒と試験片との特性インピーダン
スが大きく異なるので、伝播する歪み波が正確にはピッ
クアップできないからである。高分子材料の測定には、
試験片との特性インピーダンス差が少ない応力棒が選択
される必要がある。
可能であるが、合成樹脂、架橋ゴム等の高分子材料の特
性値は測定が困難である。高分子材料が試験片である場
合、金属製である応力棒と試験片との特性インピーダン
スが大きく異なるので、伝播する歪み波が正確にはピッ
クアップできないからである。高分子材料の測定には、
試験片との特性インピーダンス差が少ない応力棒が選択
される必要がある。
【０００５】社団法人日本設計工学会中国支部講演論文
集Ｎｏ．１６の第２５頁から第２９頁には、ポリメチル
メタアクリレート製の応力棒が用いられた粘弾性特性値
測定装置が、広島大学の中川等によって開示されてい
る。応力棒としてポリメチルメタアクリレート等の高分
子材料が用いられることにより、高分子材料の試験片と
応力棒とのインピーダンス差が少なくなり、高分子材料
の試験片の粘弾性特性値が測定可能となる。
集Ｎｏ．１６の第２５頁から第２９頁には、ポリメチル
メタアクリレート製の応力棒が用いられた粘弾性特性値
測定装置が、広島大学の中川等によって開示されてい
る。応力棒としてポリメチルメタアクリレート等の高分
子材料が用いられることにより、高分子材料の試験片と
応力棒とのインピーダンス差が少なくなり、高分子材料
の試験片の粘弾性特性値が測定可能となる。
【０００６】高分子材料からなる応力棒では、金属製の
ものとは異なり、歪み波が大きく減衰する。例えば、入
力棒中を試験片に向かって進む入射波は、入力棒に取り
付けられた歪みゲージで測定された後、入力棒後端に至
るまでに減衰してしまう。従って、入力棒後端における
入射波を正確に実測することはできない。同様に、入力
棒後端から前端に向かって反射される反射波及び試験片
後端から出力棒に透過される透過波も、正確に測定する
ことができない。
ものとは異なり、歪み波が大きく減衰する。例えば、入
力棒中を試験片に向かって進む入射波は、入力棒に取り
付けられた歪みゲージで測定された後、入力棒後端に至
るまでに減衰してしまう。従って、入力棒後端における
入射波を正確に実測することはできない。同様に、入力
棒後端から前端に向かって反射される反射波及び試験片
後端から出力棒に透過される透過波も、正確に測定する
ことができない。
【０００７】中川等によって開示された前述の粘弾性特
性値測定装置では、入力棒及び出力棒のそれぞれに２個
ずつの歪みゲージが取り付けられることにより、高分子
材料からなる応力棒の減衰の問題が解決されている。す
なわち、２個の歪みゲージで測定された歪み波から伝達
関数が導出され、この伝達関数によって入力棒後端にお
ける入射波、入力棒後端における反射波及び出力棒前端
における透過波が推定される。この粘弾性特性値測定装
置では、例えば最大歪み速度が秒速５００から８００
０、最大変形量が１％から３０％といった高速大変形時
の粘弾性特性値の測定も可能である。
性値測定装置では、入力棒及び出力棒のそれぞれに２個
ずつの歪みゲージが取り付けられることにより、高分子
材料からなる応力棒の減衰の問題が解決されている。す
なわち、２個の歪みゲージで測定された歪み波から伝達
関数が導出され、この伝達関数によって入力棒後端にお
ける入射波、入力棒後端における反射波及び出力棒前端
における透過波が推定される。この粘弾性特性値測定装
置では、例えば最大歪み速度が秒速５００から８００
０、最大変形量が１％から３０％といった高速大変形時
の粘弾性特性値の測定も可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この粘弾性特性値測定
装置では、比較的硬質な高分子材料の粘弾性特性値は正
確に測定されるが、比較的軟質な高分子材料の粘弾性特
性値の場合は誤差が大きくなってしまうので、改良の余
地がある。この誤差は、試験片の中を進む歪み波の速度
と応力棒を進む歪み波の速度との差が、試験片が軟質に
なるほど大きくなることに起因する。すなわち、比較的
軟質な試験片の場合、入力棒にて測定される反射波の減
衰が終了しないうちに、この反射波が入力棒の前端で反
射された歪み波が測定されてしまい、両者が干渉しあっ
て反射波の正確な測定が困難となってしまう。また、比
較的軟質な試験片の場合、出力棒にて測定される透過波
の減衰が終了しないうちに、この透過波が出力棒の後端
で反射された歪み波が測定されてしまい、両者が干渉し
あって透過波の正確な測定が困難となってしまう。
装置では、比較的硬質な高分子材料の粘弾性特性値は正
確に測定されるが、比較的軟質な高分子材料の粘弾性特
性値の場合は誤差が大きくなってしまうので、改良の余
地がある。この誤差は、試験片の中を進む歪み波の速度
と応力棒を進む歪み波の速度との差が、試験片が軟質に
なるほど大きくなることに起因する。すなわち、比較的
軟質な試験片の場合、入力棒にて測定される反射波の減
衰が終了しないうちに、この反射波が入力棒の前端で反
射された歪み波が測定されてしまい、両者が干渉しあっ
て反射波の正確な測定が困難となってしまう。また、比
較的軟質な試験片の場合、出力棒にて測定される透過波
の減衰が終了しないうちに、この透過波が出力棒の後端
で反射された歪み波が測定されてしまい、両者が干渉し
あって透過波の正確な測定が困難となってしまう。
【０００９】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、比較的軟質な試験片であっても、その粘弾
性特性値が正確に測定されうる粘弾性特性値測定装置及
び粘弾性特性値測定方法を提供することをその目的とす
るものである。
ものであり、比較的軟質な試験片であっても、その粘弾
性特性値が正確に測定されうる粘弾性特性値測定装置及
び粘弾性特性値測定方法を提供することをその目的とす
るものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めになされた発明は、直線上に配置された入力棒及び出
力棒と、この入力棒に取り付けられた第一歪みゲージ及
び第二歪みゲージと、出力棒に取り付けられた第三歪み
ゲージ及び第四歪みゲージとを備えており、入力棒前端
が打撃された際に生じて入力棒、入力棒後端と出力棒前
端とに挟持された試験片及び出力棒に伝播する歪み波
が、第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲージ
及び第四歪みゲージによって測定されるように構成され
た粘弾性特性値測定装置であって、入力棒及び出力棒
は、高分子材料から構成とすると共に、これらの長さを
１５００ｍｍ以上２５００ｍｍ以下とし、かつ、上記第
一歪みゲージが上記入力棒後端から７５０ｍｍ地点と１
１００ｍｍ地点との間に設けられており、第二歪みゲー
ジが上記入力棒後端から４００ｍｍ地点と７５０ｍｍ地
点との間に設けられていることを特徴とする粘弾性特性
値測定装置を提供している。
めになされた発明は、直線上に配置された入力棒及び出
力棒と、この入力棒に取り付けられた第一歪みゲージ及
び第二歪みゲージと、出力棒に取り付けられた第三歪み
ゲージ及び第四歪みゲージとを備えており、入力棒前端
が打撃された際に生じて入力棒、入力棒後端と出力棒前
端とに挟持された試験片及び出力棒に伝播する歪み波
が、第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲージ
及び第四歪みゲージによって測定されるように構成され
た粘弾性特性値測定装置であって、入力棒及び出力棒
は、高分子材料から構成とすると共に、これらの長さを
１５００ｍｍ以上２５００ｍｍ以下とし、かつ、上記第
一歪みゲージが上記入力棒後端から７５０ｍｍ地点と１
１００ｍｍ地点との間に設けられており、第二歪みゲー
ジが上記入力棒後端から４００ｍｍ地点と７５０ｍｍ地
点との間に設けられていることを特徴とする粘弾性特性
値測定装置を提供している。
【００１１】この粘弾性特性値測定装置では、入力棒の
長さが１５００ｍｍ以上であるので、入力棒の後端で反
射された第１の反射歪み波が入力棒の前端側へ前進して
第二、第一歪みゲージで測定された後に入力棒の前端に
達し、該入力棒の前端で再度反射された第２の反射歪み
波が、上記第一、第二歪みゲージに到達するのに時間が
かかる。従って、この第２の反射歪み波が第一、第二歪
みゲージに到達する前に第１の反射歪み波を、第二、第
一歪みゲージで測定されることができ、第１と第２の反
射歪み波の干渉が抑えられ、入力棒の後端で反射した第
１の反射歪み波の測定が正確となる。この観点より、入
力棒の長さは１７００ｍｍ以上が好ましい。また、この
粘弾性特性値測定装置では、出力棒の長さが１５００ｍ
ｍ以上であるので、透過歪み波が出力棒の後端で反射さ
れて、出力棒に取り付けられた歪みゲージに到達するの
に時間がかかる。従って、この出力棒後端からの反射歪
み波が歪みゲージに到達する前に透過歪み波を歪みゲー
ジで測定でき、干渉が抑えられて、透過歪み波の測定が
正確となる。この観点より、出力棒の長さは１７００ｍ
ｍ以上が好ましい。
長さが１５００ｍｍ以上であるので、入力棒の後端で反
射された第１の反射歪み波が入力棒の前端側へ前進して
第二、第一歪みゲージで測定された後に入力棒の前端に
達し、該入力棒の前端で再度反射された第２の反射歪み
波が、上記第一、第二歪みゲージに到達するのに時間が
かかる。従って、この第２の反射歪み波が第一、第二歪
みゲージに到達する前に第１の反射歪み波を、第二、第
一歪みゲージで測定されることができ、第１と第２の反
射歪み波の干渉が抑えられ、入力棒の後端で反射した第
１の反射歪み波の測定が正確となる。この観点より、入
力棒の長さは１７００ｍｍ以上が好ましい。また、この
粘弾性特性値測定装置では、出力棒の長さが１５００ｍ
ｍ以上であるので、透過歪み波が出力棒の後端で反射さ
れて、出力棒に取り付けられた歪みゲージに到達するの
に時間がかかる。従って、この出力棒後端からの反射歪
み波が歪みゲージに到達する前に透過歪み波を歪みゲー
ジで測定でき、干渉が抑えられて、透過歪み波の測定が
正確となる。この観点より、出力棒の長さは１７００ｍ
ｍ以上が好ましい。
【００１２】この粘弾性特性値測定装置では、入力棒及
び出力棒からなる応力棒の長さは共に２５００ｍｍ以下
とされている。これは、応力棒が長すぎると自重によっ
て応力棒に撓みが生じ、応力棒側面が撓むこととなる。
撓みは歪み波にノイズを発生する原因となる。入力棒と
出力棒との軸線の一致も困難となり、かえって測定精度
が低下してしまうからである。この観点からは、応力棒
の長さは２３００ｍｍ以下が好ましい。
び出力棒からなる応力棒の長さは共に２５００ｍｍ以下
とされている。これは、応力棒が長すぎると自重によっ
て応力棒に撓みが生じ、応力棒側面が撓むこととなる。
撓みは歪み波にノイズを発生する原因となる。入力棒と
出力棒との軸線の一致も困難となり、かえって測定精度
が低下してしまうからである。この観点からは、応力棒
の長さは２３００ｍｍ以下が好ましい。
【００１３】本発明において、応力棒は高分子材料から
構成されるのが好ましい。これにより、合成樹脂、架橋
ゴム等の高分子材料からなる試験片と応力棒とのインピ
ーダンス差が少なくなる。
構成されるのが好ましい。これにより、合成樹脂、架橋
ゴム等の高分子材料からなる試験片と応力棒とのインピ
ーダンス差が少なくなる。
【００１４】本発明において、入力棒に取り付けられる
第一歪みゲージ及び第二歪みゲージが試験片に近づきす
ぎると、第一歪みゲージ及び第二歪みゲージにおいて、
入射歪み波の減衰が終了しないうちに第二歪みゲージ及
び第一歪みゲージで入力棒の後端で反射された反射歪み
波が測定されてしまい、両者が干渉しあって入射歪み波
の正確な測定が困難となる。逆に、第一歪みゲージ及び
第二歪みゲージが試験片から遠ざかりすぎる（すなわち
入力棒の前端に近づきすぎる）と、入力棒の後端で反射
された第１の反射歪み波が入力棒を前進して第二、第一
歪みゲージで測定された後に入力棒の前端に達し、第１
の反射歪み波の減衰が終了しないうちに第一歪みゲージ
及び第二歪みゲージで入力棒の前端で反射される上記第
２の反射歪み波が測定されてしまい、両者が干渉しあっ
て第１の反射歪み波の正確な測定が困難となる。これら
の観点より、第一歪みゲージは入力棒後端から７５０ｍ
ｍ地点と１１００ｍｍ地点との間に設けられるのが好ま
しく、第二歪みゲージは入力棒後端から４００ｍｍ地点
と７５０ｍｍ地点との間に設けられるのが好ましい。な
お、第一歪みゲージと第二歪みゲージとの距離が近づき
すぎると伝達関数の精度が低下するので、両者は２００
ｍｍ以上の間隔を隔てて取り付けられるのが好ましい。
第一歪みゲージ及び第二歪みゲージが試験片に近づきす
ぎると、第一歪みゲージ及び第二歪みゲージにおいて、
入射歪み波の減衰が終了しないうちに第二歪みゲージ及
び第一歪みゲージで入力棒の後端で反射された反射歪み
波が測定されてしまい、両者が干渉しあって入射歪み波
の正確な測定が困難となる。逆に、第一歪みゲージ及び
第二歪みゲージが試験片から遠ざかりすぎる（すなわち
入力棒の前端に近づきすぎる）と、入力棒の後端で反射
された第１の反射歪み波が入力棒を前進して第二、第一
歪みゲージで測定された後に入力棒の前端に達し、第１
の反射歪み波の減衰が終了しないうちに第一歪みゲージ
及び第二歪みゲージで入力棒の前端で反射される上記第
２の反射歪み波が測定されてしまい、両者が干渉しあっ
て第１の反射歪み波の正確な測定が困難となる。これら
の観点より、第一歪みゲージは入力棒後端から７５０ｍ
ｍ地点と１１００ｍｍ地点との間に設けられるのが好ま
しく、第二歪みゲージは入力棒後端から４００ｍｍ地点
と７５０ｍｍ地点との間に設けられるのが好ましい。な
お、第一歪みゲージと第二歪みゲージとの距離が近づき
すぎると伝達関数の精度が低下するので、両者は２００
ｍｍ以上の間隔を隔てて取り付けられるのが好ましい。
【００１５】この粘弾性特性値測定装置を用いて粘弾性
特性値を得るには、まず入力棒後端と出力棒前端とに試
験片を挟持させ、入力棒前端を打撃する。すると、打撃
によって生じた歪み波が、入力棒、試験片及び出力棒に
伝播する。入力棒側の第一歪みゲージと第二歪みゲージ
で入射歪み波と反射歪み波を測定し、出力棒側の第三歪
みゲージ及び第四歪みゲージで透過歪み波を測定する。
次に、上記各歪み波の時刻歴を用いて入力棒後端におけ
る入射歪み波時刻歴、入力棒後端における反射歪み波時
刻歴及び出力棒前端における透過歪み波時刻歴を推定す
る。次に、推定された入射歪み波時刻歴、反射歪み波時
刻歴及び透過歪み波時刻歴から、試験片のひずみ速度時
刻歴、ひずみ時刻歴及び応力時刻歴を算出し、応力−歪
み曲線を決定する。そして、この応力−歪み曲線から、
ヤング率、損失係数等の粘弾性特性値を算出する。
特性値を得るには、まず入力棒後端と出力棒前端とに試
験片を挟持させ、入力棒前端を打撃する。すると、打撃
によって生じた歪み波が、入力棒、試験片及び出力棒に
伝播する。入力棒側の第一歪みゲージと第二歪みゲージ
で入射歪み波と反射歪み波を測定し、出力棒側の第三歪
みゲージ及び第四歪みゲージで透過歪み波を測定する。
次に、上記各歪み波の時刻歴を用いて入力棒後端におけ
る入射歪み波時刻歴、入力棒後端における反射歪み波時
刻歴及び出力棒前端における透過歪み波時刻歴を推定す
る。次に、推定された入射歪み波時刻歴、反射歪み波時
刻歴及び透過歪み波時刻歴から、試験片のひずみ速度時
刻歴、ひずみ時刻歴及び応力時刻歴を算出し、応力−歪
み曲線を決定する。そして、この応力−歪み曲線から、
ヤング率、損失係数等の粘弾性特性値を算出する。
【００１６】本発明の測定方法において実際に各歪みゲ
ージで測定される波形には、打撃により生じる歪み波の
他に、打撃によって生じる散乱波が合成されている。歪
み波の周波数は、２．５ｋＨｚから５．０ｋＨｚ程度で
あるが、散乱波はその周波数が１０ｋＨｚ以上の高周波
である。この高周波はノイズであるので、このノイズを
含んだ合成波を用いて応力−歪み曲線を画くと、得られ
る粘弾性特性値の精度が低下してしまう。精度向上のた
めには、合成波に対して補正を行うのが好ましい。具体
的には、第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲ
ージ及び第四歪みゲージによって実測された歪み波（合
成波）をローパスフィルターに通し、１０ｋＨｚ以上の
高周波を除去すればよい。
ージで測定される波形には、打撃により生じる歪み波の
他に、打撃によって生じる散乱波が合成されている。歪
み波の周波数は、２．５ｋＨｚから５．０ｋＨｚ程度で
あるが、散乱波はその周波数が１０ｋＨｚ以上の高周波
である。この高周波はノイズであるので、このノイズを
含んだ合成波を用いて応力−歪み曲線を画くと、得られ
る粘弾性特性値の精度が低下してしまう。精度向上のた
めには、合成波に対して補正を行うのが好ましい。具体
的には、第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲ
ージ及び第四歪みゲージによって実測された歪み波（合
成波）をローパスフィルターに通し、１０ｋＨｚ以上の
高周波を除去すればよい。
【００１７】歪み波が歪みゲージに到達するまでは、歪
みゲージの実測値は本来ゼロであるべきであるが、実際
は微量のノイズが入力されてゼロからずれてしまう。こ
のズレ自体は微少なものであるが、歪みの時刻歴は歪み
速度の積分であるため、時間の経過と共にズレが加算さ
れ、無視できなくなる。具体的には、歪みの開始点の特
定が困難となったり、歪みの絶対値が不正確となってし
まい、得られる粘弾性特性値の精度が低下してしまう。
精度向上のためには、第一歪みゲージ、第二歪みゲー
ジ、第三歪みゲージ及び第四歪みゲージによって実測さ
れた歪み波の時刻歴に、そのベースライン値をゼロとす
るゼロ補正を施せばよい。ゼロ補正は、波形全体を上下
に移動させることによって行い得る。
みゲージの実測値は本来ゼロであるべきであるが、実際
は微量のノイズが入力されてゼロからずれてしまう。こ
のズレ自体は微少なものであるが、歪みの時刻歴は歪み
速度の積分であるため、時間の経過と共にズレが加算さ
れ、無視できなくなる。具体的には、歪みの開始点の特
定が困難となったり、歪みの絶対値が不正確となってし
まい、得られる粘弾性特性値の精度が低下してしまう。
精度向上のためには、第一歪みゲージ、第二歪みゲー
ジ、第三歪みゲージ及び第四歪みゲージによって実測さ
れた歪み波の時刻歴に、そのベースライン値をゼロとす
るゼロ補正を施せばよい。ゼロ補正は、波形全体を上下
に移動させることによって行い得る。
【００１８】歪み時刻歴及び応力時刻歴は本来的にはな
だらかな曲線を画く。本発明の粘弾性特性値測定方法で
は、ピークを過ぎてしばらくはなだらかな曲線であるも
のの、その後凹凸状の曲線となってしまう。これは、入
力棒の軸と出力棒の軸とが完全に一致していないことに
起因する。両者の軸を完全に一致させるのは困難であ
り、特に軟質の試験片の場合はこの傾向が強くなる。凹
凸状の曲線を用いてその後の計算を行った場合、得られ
る粘弾性特性値の精度が低下してしまう。精度向上のた
めには、凹凸状の曲線をなだらかな曲線とする補正を施
すのが好ましい。
だらかな曲線を画く。本発明の粘弾性特性値測定方法で
は、ピークを過ぎてしばらくはなだらかな曲線であるも
のの、その後凹凸状の曲線となってしまう。これは、入
力棒の軸と出力棒の軸とが完全に一致していないことに
起因する。両者の軸を完全に一致させるのは困難であ
り、特に軟質の試験片の場合はこの傾向が強くなる。凹
凸状の曲線を用いてその後の計算を行った場合、得られ
る粘弾性特性値の精度が低下してしまう。精度向上のた
めには、凹凸状の曲線をなだらかな曲線とする補正を施
すのが好ましい。
【００１９】歪み時刻歴のなだらかな曲線への補正は、
算出された試験片内部の歪み時刻歴のピーク以降の初期
段階（すなわち曲線がなだらかな段階）の所定点におけ
る接線を用いて緩和時間λを導出し、下記数式（１） ε（ｔ）＝ε０・ｅ−ｔ／λ −−−（１） （数式（１）において、ε０は接点における歪みを表
す）によって求められる曲線を所定点以降の曲線とする
ことによって達成される。なお、緩和時間λは、上記接
線と時間軸との交点から求められる。
算出された試験片内部の歪み時刻歴のピーク以降の初期
段階（すなわち曲線がなだらかな段階）の所定点におけ
る接線を用いて緩和時間λを導出し、下記数式（１） ε（ｔ）＝ε０・ｅ−ｔ／λ −−−（１） （数式（１）において、ε０は接点における歪みを表
す）によって求められる曲線を所定点以降の曲線とする
ことによって達成される。なお、緩和時間λは、上記接
線と時間軸との交点から求められる。
【００２０】また、応力時刻歴のなだらかな曲線への補
正は、算出された試験片内部の応力時刻歴のピーク以降
の初期段階（すなわち曲線がなだらかな段階）の所定点
における接線を用いて緩和時間λを導出し、下記数式
（２） σ（ｔ）＝σ０・ｅ−ｔ／λ −−−（２） （数式（２）において、σ０は接点における応力を表
す）によって求められる曲線を所定点以降の曲線とする
ことによって達成される。
正は、算出された試験片内部の応力時刻歴のピーク以降
の初期段階（すなわち曲線がなだらかな段階）の所定点
における接線を用いて緩和時間λを導出し、下記数式
（２） σ（ｔ）＝σ０・ｅ−ｔ／λ −−−（２） （数式（２）において、σ０は接点における応力を表
す）によって求められる曲線を所定点以降の曲線とする
ことによって達成される。
【００２１】試験片が軟質であることに起因する入力棒
と出力棒との軸ズレを抑えるには、試験片の長さを１ｍ
ｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましい。試験片の長さが
上記範囲未満であると、試験片と応力棒との接面におけ
る摩擦力及び試験片内部での半径方向での慣性力が無視
できなくなり、測定誤差が大きくなってしまうことがあ
る。逆に、試験片の長さが上記範囲を超えると、得られ
る歪み時刻歴及び応力時刻歴の曲線が凹凸状となってし
まうことがある。
と出力棒との軸ズレを抑えるには、試験片の長さを１ｍ
ｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましい。試験片の長さが
上記範囲未満であると、試験片と応力棒との接面におけ
る摩擦力及び試験片内部での半径方向での慣性力が無視
できなくなり、測定誤差が大きくなってしまうことがあ
る。逆に、試験片の長さが上記範囲を超えると、得られ
る歪み時刻歴及び応力時刻歴の曲線が凹凸状となってし
まうことがある。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ、本
発明の実施形態を詳説する。図１は、本発明の一実施形
態にかかる粘弾性特性値測定装置が示された模式的正面
図である。この粘弾性特性値測定装置は、打撃棒１、入
力棒３及び出力棒５を備えている。入力棒３には、第一
歪みゲージ７及び第二歪みゲージ９が取り付けられてい
る。出力棒５には、第三歪みゲージ１１及び第四歪みゲ
ージ１３が取り付けられている。入力棒３の後端１５と
出力棒５の前端１７との間には、円盤状の試験片１９が
挟持されている。
発明の実施形態を詳説する。図１は、本発明の一実施形
態にかかる粘弾性特性値測定装置が示された模式的正面
図である。この粘弾性特性値測定装置は、打撃棒１、入
力棒３及び出力棒５を備えている。入力棒３には、第一
歪みゲージ７及び第二歪みゲージ９が取り付けられてい
る。出力棒５には、第三歪みゲージ１１及び第四歪みゲ
ージ１３が取り付けられている。入力棒３の後端１５と
出力棒５の前端１７との間には、円盤状の試験片１９が
挟持されている。
【００２３】打撃棒１、入力棒３及び出力棒５はポリメ
チルメタアクリレート製の円柱であり、断面直径は２０
ｍｍである。打撃棒１の長さは、１００ｍｍである。入
力棒３及び出力棒５の長さは、２０００ｍｍである。第
一歪みゲージ７は入力棒３の後端１５から９００ｍｍの
位置に取り付けられており、第二歪みゲージ９は入力棒
３の後端１５から６００ｍｍの位置に取り付けられてい
る。また、第三歪みゲージ１１は出力棒５の前端１７か
ら３００ｍｍの位置に取り付けられており、第四歪みゲ
ージ１３は出力棒５の前端１７から６００ｍｍの位置に
取り付けられている。試験片１９の長さ（すなわち入力
棒３の後端１５と出力棒５の前端１７との距離）は４ｍ
ｍであり、試験片１９の断面直径は１８ｍｍである。
チルメタアクリレート製の円柱であり、断面直径は２０
ｍｍである。打撃棒１の長さは、１００ｍｍである。入
力棒３及び出力棒５の長さは、２０００ｍｍである。第
一歪みゲージ７は入力棒３の後端１５から９００ｍｍの
位置に取り付けられており、第二歪みゲージ９は入力棒
３の後端１５から６００ｍｍの位置に取り付けられてい
る。また、第三歪みゲージ１１は出力棒５の前端１７か
ら３００ｍｍの位置に取り付けられており、第四歪みゲ
ージ１３は出力棒５の前端１７から６００ｍｍの位置に
取り付けられている。試験片１９の長さ（すなわち入力
棒３の後端１５と出力棒５の前端１７との距離）は４ｍ
ｍであり、試験片１９の断面直径は１８ｍｍである。
【００２４】この粘弾性特性値測定装置によって粘弾性
特性値を測定する場合、まず、打撃棒１を入力棒３の前
端２１に衝突させる。これによって入射波が生じ、この
入射波は入力棒３の後端１５に向かって進む。この入射
波の一部は、入力棒３の後端１５において反射し、反射
波となって入力棒３の前端２１に向かって進む。入射波
の一部は、入力棒３の後端１５から試験片１９を透過
し、さらに出力棒５に伝播して透過波となり、出力棒５
の後端２３に向かって進む。
特性値を測定する場合、まず、打撃棒１を入力棒３の前
端２１に衝突させる。これによって入射波が生じ、この
入射波は入力棒３の後端１５に向かって進む。この入射
波の一部は、入力棒３の後端１５において反射し、反射
波となって入力棒３の前端２１に向かって進む。入射波
の一部は、入力棒３の後端１５から試験片１９を透過
し、さらに出力棒５に伝播して透過波となり、出力棒５
の後端２３に向かって進む。
【００２５】入射波は、第一歪みゲージ７及び第二歪み
ゲージ９によって実測される。実測された入射波はロー
パスフィルターに通され、１０ｋＨｚ以上の高周波が除
去される。さらに入射波の時刻歴は、そのベースライン
値をゼロとするゼロ補正が施される。こうして得られた
第一歪みゲージ７及び第二歪みゲージ９における時間軸
歪みのそれぞれがフーリエ変換され、周波数軸歪みが求
められる。そして、第一歪みゲージ７及び第二歪みゲー
ジ９における周波数軸歪みから、伝達関数が導出され
る。第一歪みゲージ７と入力棒３の後端１５との距離Ｘ
１と、第二歪みゲージ９と入力棒３の後端１５との距離
Ｘ２との比（Ｘ１：Ｘ２）が考慮されつつ、上記伝達関
数に基づいて、入力棒３の後端１５における周波数軸歪
みが推定される。この周波数軸歪みがフーリエ逆変換さ
れることにより、入力棒３の後端１５における入射波の
時間軸歪み（歪みの時刻歴）εｉが得られる。
ゲージ９によって実測される。実測された入射波はロー
パスフィルターに通され、１０ｋＨｚ以上の高周波が除
去される。さらに入射波の時刻歴は、そのベースライン
値をゼロとするゼロ補正が施される。こうして得られた
第一歪みゲージ７及び第二歪みゲージ９における時間軸
歪みのそれぞれがフーリエ変換され、周波数軸歪みが求
められる。そして、第一歪みゲージ７及び第二歪みゲー
ジ９における周波数軸歪みから、伝達関数が導出され
る。第一歪みゲージ７と入力棒３の後端１５との距離Ｘ
１と、第二歪みゲージ９と入力棒３の後端１５との距離
Ｘ２との比（Ｘ１：Ｘ２）が考慮されつつ、上記伝達関
数に基づいて、入力棒３の後端１５における周波数軸歪
みが推定される。この周波数軸歪みがフーリエ逆変換さ
れることにより、入力棒３の後端１５における入射波の
時間軸歪み（歪みの時刻歴）εｉが得られる。
【００２６】同様に、第一歪みゲージ７及び第二歪みゲ
ージ９によって実測される反射波から、入力棒３の後端
１５における反射波の時間軸歪み（歪みの時刻歴）εｒ
が得られる。また、第三歪みゲージ１１及び第四歪みゲ
ージ１３によって実測される透過波から、出力棒５の前
端１７における透過波の時間軸歪み（歪みの時刻歴）ε
ｔが得られる。
ージ９によって実測される反射波から、入力棒３の後端
１５における反射波の時間軸歪み（歪みの時刻歴）εｒ
が得られる。また、第三歪みゲージ１１及び第四歪みゲ
ージ１３によって実測される透過波から、出力棒５の前
端１７における透過波の時間軸歪み（歪みの時刻歴）ε
ｔが得られる。
【００２７】こうして得られたεｉ、εｒ及びεｔか
ら、下記数式（３）によって、試験片１９内部の歪み速
度ε’が算出される。 ε’＝（Ｃ０／Ｌ）・（εｉ−εｒ−εｔ） ＝（（Ｅ／ρ）１／２／Ｌ）・（εｉ−εｒ−εｔ） −−−（ ３） （数式（３）において、Ｃ０は応力棒中の波の伝播速度
（ｍ／ｓ）を表し、Ｌは試験片の長さ（ｍ）を表し、Ｅ
は応力棒のヤング率（Ｎ／ｍ２）を表し、ρは応力棒の
密度（ｋｇ／ｍ３）を表す）
ら、下記数式（３）によって、試験片１９内部の歪み速
度ε’が算出される。 ε’＝（Ｃ０／Ｌ）・（εｉ−εｒ−εｔ） ＝（（Ｅ／ρ）１／２／Ｌ）・（εｉ−εｒ−εｔ） −−−（ ３） （数式（３）において、Ｃ０は応力棒中の波の伝播速度
（ｍ／ｓ）を表し、Ｌは試験片の長さ（ｍ）を表し、Ｅ
は応力棒のヤング率（Ｎ／ｍ２）を表し、ρは応力棒の
密度（ｋｇ／ｍ３）を表す）
【００２８】また、εｉ、εｒ及びεｔから、下記数式
（４）によって試験片１９内部の歪みεが算出される。
（４）によって試験片１９内部の歪みεが算出される。
【００２９】
【数１】
【００３０】（数式（４）において、Ｃ０は応力棒中の
波の伝播速度（ｍ／ｓ）を表し、Ｌは試験片の長さ
（ｍ）を表し、Ｅは応力棒のヤング率（Ｎ／ｍ２）を表
し、ρは応力棒の密度（ｋｇ／ｍ３）を表す）
波の伝播速度（ｍ／ｓ）を表し、Ｌは試験片の長さ
（ｍ）を表し、Ｅは応力棒のヤング率（Ｎ／ｍ２）を表
し、ρは応力棒の密度（ｋｇ／ｍ３）を表す）
【００３１】さらに、εｉ、εｒ及びεｔから、下記数
式（５）によって試験片１９内部の応力σが算出され
る。 σ＝（Ｅ・Ａ／（２Ａｓ））・（εｉ＋εｒ＋εｔ） ＝（Ｅ・Ｄ２／（２（Ｄｓ）２））・（εｉ＋εｒ＋εｔ） −−− （５） （数式（５）において、Ｅは応力棒のヤング率（Ｎ／ｍ
２）を表し、Ａは応力棒の断面積（ｍ２）を表し、Ａｓ
は試験片の断面積（ｍ２）を表し、Ｄは応力棒の直径
（ｍ）を表し、Ｄｓは試験片の直径（ｍ）を表す）
式（５）によって試験片１９内部の応力σが算出され
る。 σ＝（Ｅ・Ａ／（２Ａｓ））・（εｉ＋εｒ＋εｔ） ＝（Ｅ・Ｄ２／（２（Ｄｓ）２））・（εｉ＋εｒ＋εｔ） −−− （５） （数式（５）において、Ｅは応力棒のヤング率（Ｎ／ｍ
２）を表し、Ａは応力棒の断面積（ｍ２）を表し、Ａｓ
は試験片の断面積（ｍ２）を表し、Ｄは応力棒の直径
（ｍ）を表し、Ｄｓは試験片の直径（ｍ）を表す）
【００３２】こうして得られた試験片１９内部の歪み時
刻歴のグラフが、図２に示されている。図２の曲線は、
ピークＰ以降しばらくはなだらかであるが、その後凹凸
状となる。ピークＰ以降のなだらかな段階での点Ｓを選
択し、この点Ｓにおける曲線に対する接線を画き、この
接線と時間軸との交点から緩和時間λを導出し、上記数
式（１）によって求められる曲線を点Ｓ以降の曲線とす
ることによって、歪み時刻歴全体をなだらかな曲線とす
ることができる。これにより、最終的に得られる粘弾性
特性値へのノイズの影響を除去することができる。同様
に、上記数式（２）によって、応力時刻歴全体をなだら
かな曲線とすることができ、これによって最終的に得ら
れる粘弾性特性値へのノイズの影響を除去することがで
きる。
刻歴のグラフが、図２に示されている。図２の曲線は、
ピークＰ以降しばらくはなだらかであるが、その後凹凸
状となる。ピークＰ以降のなだらかな段階での点Ｓを選
択し、この点Ｓにおける曲線に対する接線を画き、この
接線と時間軸との交点から緩和時間λを導出し、上記数
式（１）によって求められる曲線を点Ｓ以降の曲線とす
ることによって、歪み時刻歴全体をなだらかな曲線とす
ることができる。これにより、最終的に得られる粘弾性
特性値へのノイズの影響を除去することができる。同様
に、上記数式（２）によって、応力時刻歴全体をなだら
かな曲線とすることができ、これによって最終的に得ら
れる粘弾性特性値へのノイズの影響を除去することがで
きる。
【００３３】このような補正が行われた試験片１９内部
の歪み時刻歴及び応力時刻歴から、応力−歪み曲線が決
定される。図３は、典型的な応力−歪み曲線が示された
グラフである。この応力−歪み曲線から、下記の数式
（６）を用いて、試験片１９内部のヤング率Ｅｓが算出
される。 Ｅｓ＝σｍａｘ／εｍａｘ −−−（６）
の歪み時刻歴及び応力時刻歴から、応力−歪み曲線が決
定される。図３は、典型的な応力−歪み曲線が示された
グラフである。この応力−歪み曲線から、下記の数式
（６）を用いて、試験片１９内部のヤング率Ｅｓが算出
される。 Ｅｓ＝σｍａｘ／εｍａｘ −−−（６）
【００３４】また、図３の応力−歪み曲線から、下記の
数式（７）を用いて、位相角δが算出される。 δ＝ｓｉｎ−１（（σａ−σｂ）／σｍａｘ） −−−（７） そして、この位相角δより、損失係数（ｔａｎδ）が算
出される。
数式（７）を用いて、位相角δが算出される。 δ＝ｓｉｎ−１（（σａ−σｂ）／σｍａｘ） −−−（７） そして、この位相角δより、損失係数（ｔａｎδ）が算
出される。
【００３５】［実施例］
図１に示された粘弾性特性値測定装置（入力棒と出力棒
の長さが共に２０００ｍｍ）を用い、ショアＤ硬度が４
０の合成樹脂を試験片として、粘弾性特性値の測定を行
った。打撃棒の衝突速度は、１４ｍ／ｓとした。測定
は、室温２３℃、相対湿度５０％の条件下で行った。第
一歪みゲージ、第二歪みゲージで測定された入射歪み波
および反射歪み波、第三歪みゲージ及び第四歪みゲージ
で測定された透過歪み波が、図４に示されている。
の長さが共に２０００ｍｍ）を用い、ショアＤ硬度が４
０の合成樹脂を試験片として、粘弾性特性値の測定を行
った。打撃棒の衝突速度は、１４ｍ／ｓとした。測定
は、室温２３℃、相対湿度５０％の条件下で行った。第
一歪みゲージ、第二歪みゲージで測定された入射歪み波
および反射歪み波、第三歪みゲージ及び第四歪みゲージ
で測定された透過歪み波が、図４に示されている。
【００３６】［比較例］応力棒の長さを１０００ｍｍと
した他は前述と同様の方法にて、粘弾性特性値を測定し
た。第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲージ
及び第四歪みゲージで測定された歪み波が、図５に示さ
れている。
した他は前述と同様の方法にて、粘弾性特性値を測定し
た。第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲージ
及び第四歪みゲージで測定された歪み波が、図５に示さ
れている。
【００３７】比較例の測定結果を示す図５では、入力棒
の後端で反射された第１の反射歪み波のピークＰｒ１
と、該第１反射歪み波が入力棒の前端に達して該入力棒
の前端から反射した第２の反射歪み波のピークＰｒｒ１
が第一ゲージで測定されていた。即ち、第１の反射歪み
波の減衰が終了しないうちに第一のゲージで第２の反射
歪み波測定されてしまい、第１と第２の反射歪み波の干
渉が生じている可能性があることが確認できた。同様
に、第二歪みゲージで入力棒の後端で反射された第１の
反射歪み波のピークＰｒ２と、入力棒の前端で再度反射
された第２の反射歪み波のピークＰｒｒ２で測定されて
しまっていた。また、出力棒に取り付けた第三歪みゲー
ジで、透過歪み波のピークＰｔ３が測定された後、出力
棒の後端で反射された歪み波のピークＰｔｒ３も測定さ
れてしまっていた。同様に、第四歪みゲージで、透過歪
み波のピークＰｔ４が測定された後、出力棒の後端で反
射された歪み波のピークＰｔｒ４も測定されてしまって
いた。これに対し、本発明の測定結果は図４に示す通り
で、第一、第二歪みゲージで測定された反射歪み波のピ
ークは１回であり、第三、第四歪みゲージで測定された
透過歪み波のピークは１回であり、歪み波の干渉が見ら
れなかった。
の後端で反射された第１の反射歪み波のピークＰｒ１
と、該第１反射歪み波が入力棒の前端に達して該入力棒
の前端から反射した第２の反射歪み波のピークＰｒｒ１
が第一ゲージで測定されていた。即ち、第１の反射歪み
波の減衰が終了しないうちに第一のゲージで第２の反射
歪み波測定されてしまい、第１と第２の反射歪み波の干
渉が生じている可能性があることが確認できた。同様
に、第二歪みゲージで入力棒の後端で反射された第１の
反射歪み波のピークＰｒ２と、入力棒の前端で再度反射
された第２の反射歪み波のピークＰｒｒ２で測定されて
しまっていた。また、出力棒に取り付けた第三歪みゲー
ジで、透過歪み波のピークＰｔ３が測定された後、出力
棒の後端で反射された歪み波のピークＰｔｒ３も測定さ
れてしまっていた。同様に、第四歪みゲージで、透過歪
み波のピークＰｔ４が測定された後、出力棒の後端で反
射された歪み波のピークＰｔｒ４も測定されてしまって
いた。これに対し、本発明の測定結果は図４に示す通り
で、第一、第二歪みゲージで測定された反射歪み波のピ
ークは１回であり、第三、第四歪みゲージで測定された
透過歪み波のピークは１回であり、歪み波の干渉が見ら
れなかった。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、最大歪み速度が秒
速５００から８０００、最大変形量が１％から３０％の
高速大変形時における比較的硬質な高分子材料の粘弾性
特性は、従来のスプリットホプキンソン棒式測定装置に
より正確に測定できたが、軟質なゴムや樹脂からなる高
分子材料では歪みゲージで検出される歪み波が重なって
正確に測定できなかった問題点を、本発明のスプリット
ホプキンソン棒式測定装置によれば、入力棒および出力
棒の長さを規定して、これら入力棒および出力棒に取り
付けた歪みゲージで検出する歪み波が重ならないように
しているため、正確に測定することができる。
速５００から８０００、最大変形量が１％から３０％の
高速大変形時における比較的硬質な高分子材料の粘弾性
特性は、従来のスプリットホプキンソン棒式測定装置に
より正確に測定できたが、軟質なゴムや樹脂からなる高
分子材料では歪みゲージで検出される歪み波が重なって
正確に測定できなかった問題点を、本発明のスプリット
ホプキンソン棒式測定装置によれば、入力棒および出力
棒の長さを規定して、これら入力棒および出力棒に取り
付けた歪みゲージで検出する歪み波が重ならないように
しているため、正確に測定することができる。
【図１】 図１は、本発明の一実施形態にかかる粘弾性
特性値測定装置が示された模式的正面図である。
特性値測定装置が示された模式的正面図である。
【図２】 図２は、試験片内部の歪み時刻歴の補正前の
状態が示されたグラフである。
状態が示されたグラフである。
【図３】 図３は、典型的な応力−歪み曲線が示された
グラフである。
グラフである。
【図４】 図４は、本発明の実施例にかかる粘弾性特性
値測定装置で測定された歪み波が示されたグラフであ
る。
値測定装置で測定された歪み波が示されたグラフであ
る。
【図５】 図５は、本発明の比較例にかかる粘弾性特性
値測定装置で測定された歪み波が示されたグラフであ
る。
値測定装置で測定された歪み波が示されたグラフであ
る。
１ 打撃棒
３ 入力棒
５ 出力棒
７ 第一歪みゲージ
９ 第二歪みゲージ
１１ 第三歪みゲージ
１３ 第四歪みゲージ
１９ 試験片
フロントページの続き
(72)発明者 西林 純
兵庫県神戸市東灘区森北町６−７−26
(72)発明者 阪上 正剛
兵庫県芦屋市東芦屋町16−55−203
(72)発明者 吉永 寛
兵庫県神戸市西区桜が丘西町４丁目８−
６
(72)発明者 関口 泰久
広島県東広島市鏡山２丁目365番地
(56)参考文献 特開 平10−197431（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−239229（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−274608（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−43055（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−35944（ＪＰ，Ｕ)
中川紀壽、関口泰久、山崎智義、井上
悟，粘弾性材料の衝撃圧縮特性，日本設
計工学会中国支部，日本，1998年 ６月
26日，第16号，ｐ．25−29
中川紀壽、関口泰久、坂本淳一郎、衝
撃荷重を受ける印刷機インクロール皮膜
用軟質ゴムの圧縮特性評価，日本機械学
会論文集Ａ編，日本，1998年 ５月25
日，第64巻、第621号，ｐｐ．1363−
1368
曽我部雄次、横山哲也、中野元博、岸
田敬三，粘弾性応力棒を用いたＳｐｌｉ
ｔ Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ Ｂａｒ法，日
本機械学会論文集Ａ編，日本，1996年
３月，第62巻、第595号，ｐｐ．794−
799
曽我部雄次、都築正之，波動伝ぱによ
る線形粘弾性体の材料特性の同定，日本
機械学会論文集Ａ編，日本，1985年 ２
月，第51巻、第472号，ｐｐ．2738−
2746
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 3/00 - 3/62
G01N 19/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 直線上に配置された入力棒及び出力棒
と、この入力棒に取り付けられた第一歪みゲージ及び第
二歪みゲージと、出力棒に取り付けられた第三歪みゲー
ジ及び第四歪みゲージとを備えており、 入力棒前端が打撃された際に生じて入力棒、入力棒後端
と出力棒前端とに挟持された試験片及び出力棒に伝播す
る歪み波が、第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪
みゲージ及び第四歪みゲージによって測定されるように
構成された粘弾性特性値測定装置であって、 入力棒及び出力棒は、高分子材料から構成とすると共
に、これらの長さを１５００ｍｍ以上２５００ｍｍ以下
とし、かつ、 上記第一歪みゲージが上記入力棒後端から７５０ｍｍ地
点と１１００ｍｍ地点との間に設けられており、第二歪
みゲージが上記入力棒後端から４００ｍｍ地点と７５０
ｍｍ地点との間に設けられている ことを特徴とする粘弾
性特性値測定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の粘弾性特性値測定装置
を用い、第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、第三歪みゲ
ージ及び第四歪みゲージによって歪み波を測定するステ
ップ、 この歪み波の時刻歴を用いて入力棒後端における入射波
時刻歴、入力棒後端における反射波時刻歴及び出力棒前
端における透過波時刻歴を推定するステップ、 推定された入射波時刻歴、反射波時刻歴及び透過波時刻
歴から、試験片内部の歪み速度時刻歴、歪み時刻歴及び
応力時刻歴を算出し、応力−歪み曲線を決定するステッ
プ、並びに 応力−歪み曲線から粘弾性特性値を算出するステップ を含む、粘弾性特性値測定方法 。 - 【請求項３】 上記第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、
第三歪みゲージ及び第四歪みゲージによって実測された
歪み波にローパスフィルターを用いて１０ｋＨｚ以上の
高周波を除去する補正を行うステップをさらに含む請求
項２に記載の粘弾性特性値測定方法。 - 【請求項４】 上記第一歪みゲージ、第二歪みゲージ、
第三歪みゲージ及び第四歪みゲージによって実測された
歪み波の時刻歴に、そのベースライン値をゼロとするゼ
ロ補正を施すステップをさらに含む請求項２又は請求項
３に記載の粘弾性特性値測定方法。 - 【請求項５】 算出された試験片内部の歪み時刻歴のピ
ーク以降の初期段階の所定点における接線を用いて緩和
時間λを導出し、下記数式（１） ε（ｔ）＝ε０・ｅ−ｔ／λ −−−（１） （数式（１）において、ε０は接点における歪みを表
す） によって上記所定点以降の歪み時刻歴を補正するステッ
プ、及び 算出された試験片内部の応力時刻歴のピーク以降の初期
段階の所定点における接線を用いて緩和時間λを導出
し、下記数式（２） σ（ｔ）＝σ０・ｅ−ｔ／λ −−−（２） （数式（２）において、σ０は接点における応力を表
す） によって上記所定点以降の応力時刻歴を補正するステッ
プ をさらに含む請求項２から請求項４のいずれか１項に記
載の粘弾性特性値測定方法 。 - 【請求項６】 上記試験片の長さが１ｍｍ以上５ｍｍ以
下である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の
粘弾性特性値測定方法。
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