JP5515036B2 - Stress holding device and X-ray diffraction device - Google Patents
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Description
本発明は、Ｘ線回折などを利用した応力測定に必要な一定荷重を保持する応力保持装置およびＸ線回折装置に関する。 The present invention relates to a stress holding device and an X-ray diffraction device that hold a constant load necessary for stress measurement using X-ray diffraction or the like.
さらに詳しくは、Ｘ線回折などを利用した応力測定に際しては、試験体に任意の荷重が付与された状態において、Ｘ線回折などによる応力測定値に用いる定数を測定し、校正する必要がある。本発明は、試験体に付与される一定の応力を、試験体に貼り付けたひずみゲージあるいはロードセルを用いて決定することが可能な応力保持装置およびＸ線回折装置に関する。 More specifically, in stress measurement using X-ray diffraction or the like, it is necessary to measure and calibrate constants used for stress measurement values by X-ray diffraction or the like in a state where an arbitrary load is applied to the specimen. The present invention relates to a stress holding device and an X-ray diffractometer capable of determining a constant stress applied to a test body using a strain gauge or a load cell attached to the test body.
試験体に一定の荷重を付与し、維持する手法の一つとして四点曲げ法が知られている。四点曲げ用治具で試験体の表面状態を測定できる装置として、ねじ式により試験体の下方から直接負荷をかける方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このねじ式は、バックラッシュの問題があり、精度の高い荷重の設定が困難であるという問題があった。また、ねじ式で直接負荷をかける方式では、装置の高さが大きくなり、Ｘ線回折装置などの分析装置に設置する際の障害となるという問題もあった。 A four-point bending method is known as one of methods for applying and maintaining a constant load on a specimen. As a device that can measure the surface state of a specimen with a four-point bending jig, a system in which a load is directly applied from below the specimen by a screw type is known (for example, see Patent Document 1). However, this screw type has a problem of backlash, and it is difficult to set a load with high accuracy. In addition, the screw-type direct load method has a problem that the height of the apparatus becomes large and becomes an obstacle when installed in an analyzer such as an X-ray diffractometer.
このねじ式のバックラッシュおよび装置の高さの問題を解決する手段として、楔を用いて荷重方向を変換する方式を応用した荷重測定装置がある（例えば、特許文献２参照）。しかし、この装置は、大きな荷重を許容荷重が小さい測定器で測定することを目的としたもので、Ｘ線回折装置などへの搭載を目的としたものではない。 As means for solving the problem of the screw-type backlash and the height of the device, there is a load measuring device that applies a method of changing a load direction using a wedge (see, for example, Patent Document 2). However, this apparatus is intended to measure a large load with a measuring instrument having a small allowable load, and is not intended to be mounted on an X-ray diffraction apparatus or the like.
Ｘ線応力測定の定数を求めるために用いられる曲げ負荷装置として、回折光の測定中の負荷を保持でき、かつＸ線照射領域内で均一な応力を負荷できるように、図１０に示すようなカンチレバーとねじとを利用した装置が実用に供されている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、図１０に示す装置では、試験体から負荷ねじ中心線までの長さが７８ｍｍであり、装置の高さが大きいため、Ｘ線回折装置に設置する際の制限が大きいこと、さらに、試験体における曲率の精度が低いことが問題となっている。 As a bending load device used for obtaining a constant for X-ray stress measurement, as shown in FIG. 10, the load during measurement of diffracted light can be maintained and a uniform stress can be applied in the X-ray irradiation region. An apparatus using a cantilever and a screw has been put into practical use (for example, see Non-Patent Document 1). However, in the apparatus shown in FIG. 10, the length from the test body to the load screw center line is 78 mm, and the height of the apparatus is large. The problem is that the accuracy of curvature in the body is low.
試験体の表面層の応力をＸ線で計測する場合、高精度化のために、試験体表面への入射および試験体表面からの回折の検出を、試験体の表面に対して広い角度で行う必要がある。 When measuring the stress of the surface layer of the specimen with X-rays, the incidence on the specimen surface and the detection of diffraction from the specimen surface are performed at a wide angle with respect to the specimen surface for high accuracy. There is a need.
Ｘ線回折測定において、図１０に示した非特許文献１に記載の従来の曲げ負荷装置では、以下のような課題がある。
第一に、カンチレバーを利用して平板に曲げを与えるために、負荷荷重および曲率半径に見合ったレバー長さが必要となり、装置の高さが増長する。また、負荷の作用部は強度が必要であり、この部位が試験体表面より張り出す結果、試験体表面に対してＸ線の入射範囲および回折したＸ線の検出の可能な範囲が小さな範囲に限定されてしまうため、Ｘ線回折装置のゴニオステージへの搭載は困難となる。
In the X-ray diffraction measurement, the conventional bending load device described in Non-Patent Document 1 shown in FIG. 10 has the following problems.
First, in order to bend a flat plate using a cantilever, a lever length corresponding to the load and the radius of curvature is required, and the height of the apparatus is increased. In addition, the load action part needs to be strong, and as a result of this part projecting from the surface of the test body, the X-ray incident range and the diffracted X-ray detection range can be reduced with respect to the test body surface. Because of this limitation, it becomes difficult to mount the X-ray diffraction apparatus on the gonio stage.
第二に、負荷の大きさの測定は試験体に貼り付けたひずみゲージによって行われるため、材料の機械的弾性係数が既知であるものにしか適用できない。また、レバー長さが一定であるため、試験体の厳密な曲率の制御は困難である。
第三に、設置位置および方向の課題があり、Ｘ線回折装置に搭載した状態で測定系に対する評価面の垂直設置および負荷の変更などは容易ではない。
Second, since the magnitude of the load is measured by a strain gauge attached to the specimen, it can be applied only to a material whose mechanical elastic modulus is known. Further, since the lever length is constant, it is difficult to strictly control the curvature of the specimen.
Third, there is a problem of the installation position and direction, and it is not easy to vertically install the evaluation surface with respect to the measurement system and change the load while mounted on the X-ray diffraction apparatus.
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、装置の高さを抑制することができ、Ｘ線回折装置に搭載して、試験体に対するＸ線の入射角度や検出角度を拡げることができる応力保持装置およびＸ線回折装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such problems, and can suppress the height of the apparatus, and is mounted on an X-ray diffractometer to expand the incident angle and detection angle of X-rays on a specimen. An object of the present invention is to provide a stress holding device and an X-ray diffractometer that can be used.
また、機械的弾性係数が未知の試験体にも適用することができ、試験体の曲率制御が容易であり、Ｘ線回折装置に搭載した状態での測定系に対する試験体の評価面の垂直設置や負荷の変更が容易である応力保持装置およびＸ線回折装置を提供することも目的としている。 It can also be applied to test specimens with unknown mechanical elastic modulus, making it easy to control the curvature of the test specimen, and placing the specimen's evaluation surface vertically on the measurement system mounted on an X-ray diffractometer Another object of the present invention is to provide a stress holding device and an X-ray diffractometer that can easily change the load.
上記目的を達成するために、本発明に係る応力保持装置は、平板状の試験体に四点曲げの負荷を付与し、前記試験体の表面層の応力状態を測定するよう、Ｘ線回折装置に設置して使用される応力保持装置であって、少なくとも一対の楔を設置し、各楔により荷重方向が変換される機構を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a stress holding device according to the present invention provides an X-ray diffractometer so as to apply a four-point bending load to a flat specimen and measure the stress state of the surface layer of the specimen. A stress holding device that is installed and used, and has a mechanism in which at least a pair of wedges are installed and a load direction is converted by each wedge.
本発明に係る応力保持装置は、各楔により、例えば水平方向の変位を高さ方向に変えて、試験体に与える荷重方向を変換することができる。このため、装置の高さを抑制することができる。また、カンチレバーではなく四点曲げによって曲げ応力を生じさせるため、装置の高さをさらに抑制することができる。これにより、本発明に係る応力保持装置は、前記試験体の表面層の応力状態を測定するよう、Ｘ線回折装置に設置可能である。 The stress holding device according to the present invention can change the load direction applied to the specimen by changing the horizontal displacement in the height direction, for example, with each wedge. For this reason, the height of the apparatus can be suppressed. Further, since the bending stress is generated not by the cantilever but by four-point bending, the height of the apparatus can be further suppressed. Thereby, the stress holding device according to the present invention can be installed in the X-ray diffractometer so as to measure the stress state of the surface layer of the specimen.
本発明に係る応力保持装置は、Ｘ線回折装置に設置されたとき、試験体に対するＸ線の入射角度や検出角度を拡げることができる。本発明に係る応力保持装置は、前記試験体の中央部にＸ線を入射するとき、入射角が前記試験体の表面に対して前記試験体の長手方向で１１度〜９０度、前記試験体の短手方向で０度〜９０度の範囲になるよう設定可能である。また、本発明に係る応力保持装置は、四点曲げであり、負荷の大きさを変更しても試験体の中央は平行に移動するため、Ｘ線回折装置に設置されたとき、測定系に対して評価面を常に垂直に維持できる。また、各楔による負荷機構は、ねじ単体よりもバックラッシュが少ないうえ、試験体の側面から負荷の調整が行えるため、Ｘ線回折装置に搭載したままでの負荷変更が容易である。 When the stress holding device according to the present invention is installed in an X-ray diffractometer, the X-ray incident angle and detection angle with respect to the specimen can be expanded. In the stress holding device according to the present invention, when X-rays are incident on the central part of the test body, the incident angle is 11 degrees to 90 degrees in the longitudinal direction of the test body with respect to the surface of the test body. It can be set to be in the range of 0 to 90 degrees in the short direction. In addition, the stress holding device according to the present invention is a four-point bending, and even if the load is changed, the center of the specimen moves in parallel. On the other hand, the evaluation surface can always be kept vertical. Moreover, the load mechanism using each wedge has less backlash than a single screw and can adjust the load from the side surface of the specimen, so that it is easy to change the load while it is mounted on the X-ray diffractometer.
本発明に係る応力保持装置は、各楔の角度を調節することにより、試験体に与える負荷変位の範囲や変位の変換倍率を変更することができる。また、試験体に与える変位の変換倍率を大きくすることにより、変位の微調整が容易になり、試験体の曲率制御を容易にすることができる。 The stress holding device according to the present invention can change the range of load displacement applied to the specimen and the conversion magnification of the displacement by adjusting the angle of each wedge. Further, by increasing the conversion magnification of the displacement applied to the specimen, the displacement can be finely adjusted, and the curvature control of the specimen can be facilitated.
本発明に係る応力保持装置で、一方の楔は基準面と、前記基準面の反対側に前記基準面に対して所定の角度で傾斜した傾斜面とを有し、前記基準面が前記試験体に対して固定された設置面に接するよう設置されており、他方の楔はスライド面と、前記スライド面の反対側に位置する作用部とを有し、前記スライド面が前記傾斜面に接するよう設けられ、前記基準面と前記作用部との距離が開くよう、前記スライド面を前記傾斜面に沿って相対的にスライドさせるとき、前記作用部により前記試験体に負荷を付与可能に構成されていることが好ましい。この場合、他方の楔のスライド面を一方の楔の傾斜面に沿って相対的にスライドさせるときの方向と、一方の楔の基準面と他方の楔の作用部との距離が開く方向とが異なるため、各楔により試験体に与える荷重方向を変換することができる。 In the stress holding device according to the present invention, one wedge has a reference surface and an inclined surface inclined at a predetermined angle with respect to the reference surface on the opposite side of the reference surface, and the reference surface is the specimen. The other wedge has a slide surface and an action part located on the opposite side of the slide surface, and the slide surface is in contact with the inclined surface. Provided, when the slide surface is slid relative to the inclined surface so that the distance between the reference surface and the action portion is increased, the action portion is configured to apply a load to the test body. Preferably it is. In this case, there are a direction in which the slide surface of the other wedge is relatively slid along the inclined surface of the one wedge, and a direction in which the distance between the reference surface of the one wedge and the action portion of the other wedge is increased. Since they are different, the load direction applied to the specimen by each wedge can be changed.
本発明に係る応力保持装置は、支持台と１対の固定負荷軸と１対の荷重負荷軸とを有し、前記支持台は前記設置面を有し、各固定負荷軸は前記試験体の一方の面側で、所定の間隔で互いに平行を成して前記支持台に設けられ、各荷重負荷軸は前記試験体の他方の面側で、双方が各固定負荷軸の内側または外側で各固定負荷軸に対して平行を成すよう前記所定の間隔と異なる間隔で互いに平行に設けられ、前記試験体の他方の面に対して進退可能、かつ各固定負荷軸とともに前記試験体を挟んで支持可能に構成され、前記他方の楔は、前記作用部により前記試験体の他方の面に対して各荷重負荷軸を押し付けて、前記試験体に負荷を付与可能に構成されていることが好ましい。この場合、各固定負荷軸および各荷重負荷軸により、試験体に四点曲げの負荷を付与することができる。負荷作用点である各固定負荷軸の保持部に門型の構造を採用することにより、強度を高めることができ、かつ、Ｘ線回折装置に搭載されたとき、試験体の表面より測定装置側への部品の張り出しを少なくすることができる。このため、試験体に対するＸ線の入射角度や検出角度をさらに拡げることができる。 The stress holding device according to the present invention has a support base, a pair of fixed load shafts, and a pair of load load shafts, the support base has the installation surface, and each fixed load shaft is a member of the test body. One surface side is provided on the support base in parallel with each other at a predetermined interval, and each load load shaft is on the other surface side of the test body, both inside or outside each fixed load shaft. Provided in parallel to each other at intervals different from the predetermined interval so as to be parallel to the fixed load shaft, and can be moved forward and backward with respect to the other surface of the test body, and supported by sandwiching the test body together with each fixed load shaft It is preferable that the other wedge is configured to be able to apply a load to the test body by pressing each load load shaft against the other surface of the test body by the action portion. In this case, a load of four-point bending can be applied to the test body by each fixed load shaft and each load load shaft. By adopting a portal structure in the holding part of each fixed load shaft, which is the load action point, the strength can be increased, and when mounted on the X-ray diffractometer, the measuring device side from the surface of the specimen It is possible to reduce the overhang of the parts. For this reason, the incident angle and detection angle of the X-ray with respect to the test body can be further expanded.
本発明に係る応力保持装置は、前記試験体と各楔との間にひずみゲージを取り付けた平板によるロードセルを設置し、前記ひずみゲージの測定値に基づいて前記試験体へ加わる負荷を特定可能であることが好ましい。また、本発明に係る応力保持装置は、ロードセルを有し、前記ロードセルは平板状を成し、前記他方の楔と各荷重負荷軸との間に、一方の面の中央部に前記作用部が配置され、他方の面側の前記作用部を挟む位置に各荷重負荷軸が配置されるよう設けられ、前記作用部による負荷により撓んで各荷重負荷軸を均等に前記試験体の他方の面に押し付け可能に構成されており、少なくとも前記一方の面または前記他方の面のいずれか一方に取り付けられたひずみゲージを有していてもよい。この場合、負荷変位を試験体にあたえることによって生ずる荷重を、ロードセルにより直接測定することができる。このため、荷重−変位曲線あるいは荷重−ひずみ曲線を得ることができ、機械的弾性係数やＸ線的弾性係数が未知である試験体にも適用することができる。 The stress holding device according to the present invention can install a load cell by a flat plate with a strain gauge attached between the test body and each wedge, and can specify the load applied to the test body based on the measured value of the strain gauge. Preferably there is. The stress holding device according to the present invention includes a load cell, the load cell has a flat plate shape, and the action portion is provided at a central portion of one surface between the other wedge and each load load shaft. Arranged so that each load load shaft is arranged at a position sandwiching the action part on the other surface side, and is bent by the load by the action part so that each load load axis is evenly placed on the other face of the specimen. It may be configured to be pressed and may have a strain gauge attached to at least one of the one surface and the other surface. In this case, the load generated by applying the load displacement to the specimen can be directly measured by the load cell. For this reason, a load-displacement curve or a load-strain curve can be obtained, and it can be applied to a specimen having an unknown mechanical elastic coefficient or X-ray elastic coefficient.
本発明に係る応力保持装置は、弾性係数の異なる材質や異なる板厚の材料を用いた前記ロードセルおよび勾配の異なる各楔を用いることにより、弾性係数が異なる様々な前記試験体の応力状態を測定可能である。 The stress holding device according to the present invention measures the stress states of various specimens having different elastic coefficients by using the load cell using materials having different elastic coefficients or materials having different plate thicknesses and wedges having different gradients. Is possible.
本発明に係るＸ線回折装置は、前記試験体の表面層の応力状態を測定可能に、本発明に係る応力保持装置が設置されていることを、特徴とする。 The X-ray diffractometer according to the present invention is characterized in that the stress holding device according to the present invention is installed so that the stress state of the surface layer of the specimen can be measured.
本発明に係るＸ線回折装置は、本発明に係る応力保持装置を利用するため、試験体に対するＸ線の入射角度や検出角度を拡げることができる。また、応力保持装置が四点曲げであり、負荷の大きさを変更しても試験体の中央は平行に移動するため、測定系に対して評価面を常に垂直に維持できる。また、各楔による負荷機構は、ねじ単体よりもバックラッシュが少ないうえ、試験体の側面から負荷の調整が行えるため、応力保持装置を搭載したままでの負荷変更が容易である。 Since the X-ray diffractometer according to the present invention uses the stress holding device according to the present invention, the X-ray incident angle and detection angle with respect to the specimen can be expanded. Further, since the stress holding device is a four-point bending and the center of the specimen moves in parallel even if the load is changed, the evaluation surface can always be kept perpendicular to the measurement system. In addition, the load mechanism using each wedge has less backlash than a single screw, and the load can be adjusted from the side of the specimen, so that it is easy to change the load while the stress holding device is mounted.
本発明による応力保持装置では、カンチレバーではなく四点曲げによって曲げ応力を生じさせることにより、高さを抑制している。さらに、負荷作用点の保持部に門型の構造を採用しているため、強度が高く、かつ試験体の表面より測定装置側への部品の張り出しが少ない。 In the stress holding device according to the present invention, the height is suppressed by generating a bending stress not by a cantilever but by four-point bending. Furthermore, since a gate-shaped structure is adopted for the holding portion of the load acting point, the strength is high and there is little overhang of parts from the surface of the specimen to the measuring device side.
試験体に与える負荷の大きさについては、楔を用いることにより、楔を介して水平方向の変位を高さ方向に変えて負荷変位の調整を行う。楔の角度により、試験体に与える負荷変位の範囲や変位の変換倍率を変更することができる。 About the magnitude | size of the load given to a test body, the displacement of a horizontal direction is changed to a height direction through a wedge by using a wedge, and load displacement is adjusted. Depending on the wedge angle, the range of load displacement applied to the specimen and the conversion magnification of the displacement can be changed.
負荷変位を試験体にあたえることによって生ずる荷重は、内蔵したロードセルによって直接測定することができ、荷重−変位曲線あるいは荷重−ひずみ曲線を得ることができ、機械的弾性係数やＸ線的弾性係数が未知である材料への適用が可能である。 The load generated by applying the load displacement to the specimen can be directly measured by the built-in load cell, and a load-displacement curve or a load-strain curve can be obtained. The mechanical elastic modulus and X-ray elastic modulus are Application to unknown materials is possible.
四点曲げのため、負荷の大きさを変更しても試験体の中央は平行に移動するため、測定系に対して評価面を常に垂直に維持できる。また、楔による負荷機構は、ねじ単体よりもバックラッシュが少ないうえ、試験体の側面から負荷の調整が行えるため、Ｘ線回折装置に搭載したままでの負荷変更が容易である。 Because of the four-point bending, the center of the specimen moves in parallel even if the load is changed, so that the evaluation surface can always be kept perpendicular to the measurement system. Further, the load mechanism using the wedge has less backlash than the screw alone, and the load can be adjusted from the side surface of the specimen, so that the load can be easily changed while being mounted on the X-ray diffraction apparatus.
本発明によれば、装置の高さを抑制することができ、Ｘ線回折装置に搭載して、試験体に対するＸ線の入射角度や検出角度を拡げることができる応力保持装置およびＸ線回折装置を提供することができる。 According to the present invention, the stress holding device and the X-ray diffractometer that can suppress the height of the device and can be mounted on the X-ray diffractometer to expand the incident angle and detection angle of the X-ray with respect to the specimen. Can be provided.
また、機械的弾性係数が未知の試験体にも適用することができ、試験体の曲率制御が容易であり、Ｘ線回折装置に搭載した状態での測定系に対する試験体の評価面の垂直設置や負荷の変更が容易である応力保持装置およびＸ線回折装置を提供することもできる。 It can also be applied to test specimens with unknown mechanical elastic modulus, making it easy to control the curvature of the test specimen, and placing the specimen's evaluation surface vertically on the measurement system mounted on an X-ray diffractometer It is also possible to provide a stress holding device and an X-ray diffractometer that can easily change the load.
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図９は、本発明の実施の形態の応力保持装置およびＸ線回折装置を示している。
図１に、製作した応力保持装置１０の詳細を示す。図１に示すように、応力保持装置１０は、平板状の試験体１に四点曲げの負荷を付与する応力保持装置１０であって、１対の負荷作用ピン（上）１１と支持台１２と１対の楔１３，１４とロードセル１５と１対の負荷作用ピン（下）１６とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 9 show a stress holding device and an X-ray diffraction device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows details of the manufactured stress holding device 10. As shown in FIG. 1, the stress holding device 10 is a stress holding device 10 that applies a four-point bending load to a flat specimen 1 and includes a pair of load acting pins (upper) 11 and a support base 12. And a pair of wedges 13 and 14, a load cell 15, and a pair of load acting pins (lower) 16.
図１に示すように、支持台１２は、矩形板２１と４本の脚２２と１対の梁２３とを有している。各脚２２は、同じ大きさの角柱状を成し、矩形板２１の表面の四隅に、矩形板２１の表面に対して垂直に伸びるよう互いに平行に設けられている。各梁２３は、細長く、矩形板２１の長さ方向に沿った両端の、矩形板２１の幅方向に沿って並んだ２つの脚２２の上部にそれぞれ架け渡されている。各梁２３は、下面に、長さ方向に沿って形成されたＶ字溝２３ａを有している。支持台１２は、矩形板２１の長さ方向に沿った両端の１対の脚２２および梁２３が門型の骨組みを成している。また、支持台１２は、各脚２２に囲まれた矩形板２１の表面が、試験体１に対して固定された設置面２１ａを成している。 As shown in FIG. 1, the support 12 includes a rectangular plate 21, four legs 22, and a pair of beams 23. Each leg 22 has a prismatic shape of the same size, and is provided at four corners of the surface of the rectangular plate 21 so as to extend perpendicular to the surface of the rectangular plate 21. Each beam 23 is elongated and spans the upper part of two legs 22 aligned along the width direction of the rectangular plate 21 at both ends along the length direction of the rectangular plate 21. Each beam 23 has a V-shaped groove 23a formed along the length direction on the lower surface. In the support base 12, a pair of legs 22 and beams 23 at both ends along the length direction of the rectangular plate 21 form a portal frame. Further, in the support base 12, the surface of the rectangular plate 21 surrounded by the legs 22 forms an installation surface 21 a fixed to the test body 1.
各負荷作用ピン（上）１１は、細長い円柱状の棒から成り、中央部が太く、両端部が細く形成されている。各負荷作用ピン（上）１１は、それぞれ各梁２３のＶ字溝２３ａに挿入されており、両端部が各脚２２および梁２３に挟まれて落下しないよう取り付けられている。各負荷作用ピン（上）１１は、それぞれ１対の脚２２に挟まれた中央部で、梁２３の下面より下方に突出している。このように、各負荷作用ピン（上）１１は、試験体１の上面側で、所定の間隔で互いに平行を成して支持台１２に設けられている。なお、各負荷作用ピン（上）１１は、各固定負荷軸を成している。 Each load acting pin (upper) 11 is formed of an elongated cylindrical rod, and has a thick central portion and thin end portions. Each load acting pin (upper) 11 is inserted into the V-shaped groove 23a of each beam 23, and both ends are sandwiched between the legs 22 and the beam 23 so as not to fall. Each load acting pin (upper) 11 is a central portion sandwiched between a pair of legs 22 and projects downward from the lower surface of the beam 23. As described above, the load acting pins (upper) 11 are provided on the support base 12 in parallel with each other at a predetermined interval on the upper surface side of the test body 1. Each load acting pin (upper) 11 forms each fixed load shaft.
図１に示すように、各楔１３，１４は、ほぼ同じ六面体形状を成している。各楔１３，１４は、矩形状の基準面と、基準面に対して垂直を成し、基準面の長辺に沿って互いに平行に設けられた１対の側面と、基準面および各側面に対して垂直を成し、基準面の短辺に沿って互いに平行に設けられた１対の端面と、基準面の反対側に、各側面に対して垂直を成し、基準面に対して所定の角度で傾斜した傾斜面とを有している。一方の楔１３は、基準面が設置面２１ａに接し、傾斜面が上方に向くよう、設置面２１ａの中央部に設置されている。他方の楔１４は、傾斜面がスライド面を成し、スライド面の反対側の基準面が作用部を成している。他方の楔１４は、スライド面が一方の楔１３の傾斜面に接し、作用部が上方に向くよう設置されている。 As shown in FIG. 1, each wedge 13 and 14 has substantially the same hexahedral shape. Each of the wedges 13 and 14 includes a rectangular reference surface, a pair of side surfaces that are perpendicular to the reference surface and are provided parallel to each other along the long side of the reference surface, and the reference surface and each side surface. A pair of end surfaces provided parallel to each other along the short side of the reference surface and a side opposite to the reference surface are perpendicular to each side surface and predetermined with respect to the reference surface. And an inclined surface inclined at an angle of. One wedge 13 is installed at the center of the installation surface 21a so that the reference surface is in contact with the installation surface 21a and the inclined surface faces upward. In the other wedge 14, the inclined surface forms a slide surface, and the reference surface opposite to the slide surface forms an action portion. The other wedge 14 is installed such that the slide surface is in contact with the inclined surface of the one wedge 13 and the action portion faces upward.
各楔１３，１４は、設置面２１ａに固定された楔スライド用ガイド１７に沿って、一方の楔１３が設置面２１ａに沿ってスライドし、他方の楔１４が上下方向に昇降するようになっている。また、各楔１３，１４は、一方の楔１３の一方の端面側で設置面２１ａに固定された負荷調整めねじ１８に、負荷調整おねじ１９をねじ込むことにより、負荷調整おねじ１９の先端で、一方の楔１３の一方の端面を押して一方の楔１３をスライドさせるようになっている。 Each wedge 13, 14 slides along the wedge slide guide 17 fixed on the installation surface 21 a, one wedge 13 slides along the installation surface 21 a, and the other wedge 14 moves up and down. ing. Each wedge 13, 14 is screwed with a load adjusting female screw 19 into a load adjusting female screw 18 fixed to the installation surface 21 a on one end face side of one wedge 13, thereby leading the tip of the load adjusting male screw 19. Thus, one end face of one wedge 13 is pushed and one wedge 13 is slid.
図１に示すように、ロードセル１５は、可撓性の矩形の平板状を成し、矩形板２１の長さ方向に沿って矩形板２１に対して平行を成すよう、他方の楔１４の作用部の上に取り付けられている。ロードセル１５は、両端部のバランスをとるよう、下面の長さ方向の中央部に作用部が配置されている。ロードセル１５は、長さ方向の中央部から両端に向かって等距離の位置の両面に取り付けられた４つのひずみゲージを有している。また、ロードセル１５は、上面に載せて設置された中間部材２４を有している。中間部材２４は、直方体状を成し、下面の長さ方向に沿った中央部が凹状に形成され、下面の両端部がロードセル１５の上面の両端部に接するよう設けられている。中間部材２４は、上面が試験体１に対して平行を成し、上面の両端部に各梁２３のＶ字溝２３ａに対して平行を成すよう形成された１対のＶ字状の挿入溝２４ａを有している。 As shown in FIG. 1, the load cell 15 has a flexible rectangular flat plate shape, and the other wedge 14 acts so as to be parallel to the rectangular plate 21 along the length direction of the rectangular plate 21. It is attached on the part. In the load cell 15, an action portion is disposed at the center portion in the length direction of the lower surface so as to balance both end portions. The load cell 15 has four strain gauges attached to both surfaces at equal distances from the central portion in the length direction toward both ends. The load cell 15 has an intermediate member 24 placed on the upper surface. The intermediate member 24 has a rectangular parallelepiped shape, a central portion along the length direction of the lower surface is formed in a concave shape, and both end portions of the lower surface are provided in contact with both end portions of the upper surface of the load cell 15. The intermediate member 24 has a pair of V-shaped insertion grooves formed such that the upper surface is parallel to the test body 1 and the both ends of the upper surface are parallel to the V-shaped grooves 23 a of the beams 23. 24a.
各負荷作用ピン（下）１６は、細長い円柱状の棒から成り、それぞれ中間部材２４の各挿入溝２４ａに挿入されている。各負荷作用ピン（下）１６は、それぞれ中間部材２４の上面より上方に突出している。このように、各負荷作用ピン（下）１６は、試験体１の下面側で、双方が各負荷作用ピン（上）１１の内側で各負荷作用ピン（上）１１に対して平行を成すよう互いに平行に設けられている。各負荷作用ピン（下）１６は、各楔１３，１４により、ロードセル１５および中間部材２４を介して、試験体１の下面に対して進退可能、かつ各負荷作用ピン（上）１１とともに試験体１を挟んで支持可能になっている。なお、各負荷作用ピン（下）１６は、各荷重負荷軸を成している。 Each load acting pin (lower) 16 is formed of an elongated cylindrical rod, and is inserted into each insertion groove 24 a of the intermediate member 24. Each load application pin (lower) 16 protrudes upward from the upper surface of the intermediate member 24. As described above, the load application pins (lower) 16 are arranged on the lower surface side of the test body 1 so that both are parallel to the load application pins (upper) 11 inside the load application pins (upper) 11. They are provided parallel to each other. Each load action pin (lower) 16 can be moved forward and backward with respect to the lower surface of the test body 1 by the wedges 13 and 14 via the load cell 15 and the intermediate member 24, and the test body together with each load action pin (upper) 11. 1 can be supported. In addition, each load action pin (lower) 16 has comprised each load load axis | shaft.
図１に示すように、応力保持装置１０は、試験体１と各楔１３，１４との間にひずみゲージを取り付けたロードセル１５が設置されている。また、ロードセル１５は、他方の楔１４と各負荷作用ピン（下）１６との間に、上面側の作用部を挟む位置に各負荷作用ピン（下）１６が配置されるよう設けられている。応力保持装置１０は、一方の楔１３の基準面と他方の楔１４の作用部との距離が開くよう、スライド面を傾斜面に沿って相対的にスライドさせるとき、ロードセル１５が作用部による負荷により撓んで、各負荷作用ピン（下）１６を均等に試験体１の下面に押し付け、試験体１に負荷を付与可能になっている。また、このとき、ロードセル１５のひずみゲージの測定値に基づいて、試験体１へ加わる負荷を特定可能になっている。 As shown in FIG. 1, in the stress holding device 10, a load cell 15 in which a strain gauge is attached between the test body 1 and the wedges 13 and 14 is installed. Further, the load cell 15 is provided such that each load action pin (lower) 16 is disposed between the other wedge 14 and each load action pin (lower) 16 at a position sandwiching the action portion on the upper surface side. . When the stress holding device 10 slides the slide surface relatively along the inclined surface so that the distance between the reference surface of one wedge 13 and the action portion of the other wedge 14 is increased, the load cell 15 is loaded by the action portion. The load acting pins (lower) 16 are evenly pressed against the lower surface of the test body 1 so that a load can be applied to the test body 1. At this time, the load applied to the specimen 1 can be specified based on the measured value of the strain gauge of the load cell 15.
図１に示すように、負荷作用ピン（上）１１は、左右独立した門型の骨組みに付いている。梁２３の下面にはＶ字溝２３ａが加工してあり、段つきの負荷作用ピン（上）１１の細い両端が門型の骨組みの脚２２と梁２３との間にできた三角形の穴に収まることで落下防止になっている。負荷時には、この浮動状態の負荷作用ピン（上）１１がＶ字溝２３ａに沿って移動するため、正確な位置決めが行われる。梁２３の断面は、試験体１の中央に向かって傾斜しており、水平に近い角度でのＸ線の入射および回折Ｘ線の検出の際に陰を作らないようになっている。これらの構造により、図２に示すように、長手方向において水平から最小１１度、短手方向では水平位置（０度）からＸ線の入射が可能となる。 As shown in FIG. 1, the load acting pin (upper) 11 is attached to a left and right independent portal frame. A V-shaped groove 23 a is machined on the lower surface of the beam 23, and the narrow ends of the stepped load acting pin (upper) 11 fit into a triangular hole formed between the leg 22 of the portal frame and the beam 23. This prevents it from falling. When the load is applied, the load acting pin (upper) 11 in the floating state moves along the V-shaped groove 23a, so that accurate positioning is performed. The cross section of the beam 23 is inclined toward the center of the specimen 1 so as not to make a shadow when X-ray incidence and diffraction X-ray detection are performed at an angle close to horizontal. With these structures, as shown in FIG. 2, X-rays can enter from a horizontal position (0 degrees) in the short direction and a minimum of 11 degrees from the horizontal in the longitudinal direction.
負荷機構は、一対の楔１３，１４を用いて、側面からの押込み荷重を昇降に変換している。図１に示すように、負荷機構は、負荷調整めねじ１８に対して負荷調整おねじ１９をねじ込んで、負荷調整おねじ１９の先端で楔１３の一方を押すことにより、楔スライド用ガイド１７に沿って楔１３の一方をスライドさせ、楔１４の他方に対して一方を昇降させるようになっている。楔１３，１４を利用することにより荷重保持が容易となり、さらには昇降のバックラッシュを無くしている。また、楔１３，１４の勾配を変更することにより試験体１へ与える変位のレンジを変更することができ、試験体１の寸法や剛性が異なる広範囲な材料へ対応を行うことができる。必要に応じ、楔１３，１４の勾配も最適な角度を有するものを選択することが好ましい。 The load mechanism uses a pair of wedges 13 and 14 to convert the indentation load from the side surface into elevation. As shown in FIG. 1, the load mechanism is configured such that a load adjustment male screw 19 is screwed into a load adjustment female screw 18 and one of the wedges 13 is pushed by the tip of the load adjustment male screw 19, whereby a wedge slide guide 17. One of the wedges 13 is slid along and the other of the wedges 14 is raised and lowered. The use of the wedges 13 and 14 makes it easy to hold the load, and further eliminates backlash during lifting. Moreover, the range of displacement given to the test body 1 can be changed by changing the gradient of the wedges 13 and 14, and a wide range of materials having different dimensions and rigidity of the test body 1 can be dealt with. If necessary, it is preferable to select the wedges 13 and 14 having a slope having an optimum angle.
負荷の大きさは、楔１３，１４の上に設けられた４枚のひずみゲージからなるロードセル１５によって測定を行う。また、ロードセル１５のばねの効果によって２本の負荷作用ピン（下）１６に均等な力がかかるようバランスをとっている。弾性係数の異なる材質や異なる板厚の材料を用いることにより、測定荷重のレンジや分解能を変更することができる。 The magnitude of the load is measured by a load cell 15 composed of four strain gauges provided on the wedges 13 and 14. Further, the load cell 15 is balanced so that an equal force is applied to the two load acting pins (lower) 16 by the effect of the spring of the load cell 15. By using materials with different elastic coefficients and materials with different plate thicknesses, the range and resolution of the measurement load can be changed.
応力保持装置１０は、各楔１３，１４により、水平方向の変位を高さ方向に変えて、試験体１に与える荷重方向を変換することができる。このため、装置の高さを抑制することができる。また、カンチレバーではなく四点曲げによって曲げ応力を生じさせるため、装置の高さをさらに抑制することができる。このため、図３に示すように、応力保持装置１０は、試験体１の表面層の応力状態を測定するよう、Ｘ線回折装置に設置可能である。 The stress holding device 10 can change the load direction applied to the test body 1 by changing the horizontal displacement in the height direction by the wedges 13 and 14. For this reason, the height of the apparatus can be suppressed. Further, since the bending stress is generated not by the cantilever but by four-point bending, the height of the apparatus can be further suppressed. For this reason, as shown in FIG. 3, the stress holding device 10 can be installed in the X-ray diffractometer so as to measure the stress state of the surface layer of the specimen 1.
図３に示すように、応力保持装置１０は、Ｘ線回折装置に設置されたとき、試験体１に対するＸ線の入射角度や検出角度を拡げることができる。応力保持装置１０は、試験体１の中央部にＸ線を入射するとき、入射角が試験体１の表面に対して試験体１の長手方向で１１度〜９０度、試験体１の短手方向で０度〜９０度の範囲になるよう設定可能である。また、応力保持装置１０は、四点曲げであり、負荷の大きさを変更しても試験体１の中央は平行に移動するため、Ｘ線回折装置に設置されたとき、測定系に対して評価面を常に垂直に維持できる。また、各楔１３，１４による負荷機構は、ねじ単体よりもバックラッシュが少ないうえ、試験体１の側面から負荷の調整が行えるため、Ｘ線回折装置に搭載したままでの負荷変更が容易である。 As shown in FIG. 3, when the stress holding device 10 is installed in an X-ray diffractometer, the X-ray incident angle and detection angle with respect to the specimen 1 can be expanded. When the X-ray is incident on the central portion of the test body 1, the stress holding device 10 has an incident angle of 11 to 90 degrees in the longitudinal direction of the test body 1 with respect to the surface of the test body 1. It can be set to be in the range of 0 to 90 degrees in the direction. In addition, the stress holding device 10 is a four-point bend, and even if the load is changed, the center of the specimen 1 moves in parallel, so when installed in the X-ray diffractometer, The evaluation surface can always be kept vertical. In addition, the load mechanism using the wedges 13 and 14 has less backlash than a single screw, and the load can be adjusted from the side surface of the test body 1. Therefore, it is easy to change the load while it is mounted on the X-ray diffraction apparatus. is there.
応力保持装置１０は、各負荷作用ピン（上）１１および各負荷作用ピン（下）１６により、試験体１に四点曲げの負荷を付与することができる。負荷作用点である各負荷作用ピン（上）１１の保持部に門型の構造を採用することにより、強度を高めることができ、かつ、Ｘ線回折装置に搭載されたとき、試験体１の表面より測定装置側への部品の張り出しを少なくすることができる。このため、試験体１に対するＸ線の入射角度や検出角度をさらに拡げることができる。 The stress holding device 10 can apply a four-point bending load to the test body 1 by each load acting pin (upper) 11 and each load acting pin (lower) 16. By adopting a portal structure in the holding part of each load action pin (upper) 11 that is a load action point, the strength can be increased and when mounted on the X-ray diffraction apparatus, The overhang of parts from the surface to the measuring device side can be reduced. For this reason, the incident angle and detection angle of the X-ray with respect to the test body 1 can be further expanded.
応力保持装置１０は、負荷変位を試験体１にあたえることによって生ずる荷重を、ロードセル１５により直接測定することができるため、荷重−変位曲線あるいは荷重−ひずみ曲線を得ることができ、機械的弾性係数やＸ線的弾性係数が未知である試験体１にも適用することができる。 Since the stress holding device 10 can directly measure the load generated by applying the load displacement to the test body 1 with the load cell 15, a load-displacement curve or a load-strain curve can be obtained. It can also be applied to the specimen 1 whose X-ray elastic modulus is unknown.
応力保持装置１０は、各楔１３，１４の角度を調節することにより、試験体１に与える負荷変位の範囲や変位の変換倍率を変更することができる。また、試験体１に与える変位の変換倍率を大きくすることにより、変位の微調整が容易になり、試験体１の曲率制御を容易にすることができる。応力保持装置１０は、弾性係数の異なる材質や異なる板厚の材料を用いたロードセル１５および勾配の異なる各楔１３，１４を用いることにより、弾性係数が異なる様々な試験体１の応力状態を測定可能である。 The stress holding device 10 can change the range of load displacement applied to the specimen 1 and the conversion magnification of the displacement by adjusting the angles of the wedges 13 and 14. Further, by increasing the conversion magnification of the displacement applied to the test body 1, fine adjustment of the displacement is facilitated, and the curvature control of the test body 1 can be facilitated. The stress holding device 10 measures the stress states of various specimens 1 having different elastic coefficients by using the load cell 15 using materials having different elastic coefficients and materials having different plate thicknesses and the wedges 13 and 14 having different gradients. Is possible.
以下に実際の測定手順について説明する。
図３に示すように、三次元ゴニオステージ３０を有するＸ線回折測定装置に応力保持装置１０を取り付け、ロードセル１５の信号を計測装置につないだ後、ロードセル１５の零点およびスパン校正を行い、応力保持装置１０が水平の状態で試験体１を導入し、ピン昇降楔１３，１４を前進させて任意の荷重を与える。回折測定時、試験体１の回転角度が大なる場合は、ロードセル１５のアンプへの結線をはずして巻き込みを防止する。回折測定終了後に再度結線し、荷重の変動の有無を確認する。Ｘ線回折による応力測定に必要なＸ線的弾性定数の測定には、異なる応力を負荷して測定する必要があるため、降伏が起きない弾性の範囲で負荷レベルを５段階程度変更して回折の測定を行う必要がある。
The actual measurement procedure will be described below.
As shown in FIG. 3, the stress holding device 10 is attached to an X-ray diffraction measuring device having a three-dimensional goniostage 30, and after the signal of the load cell 15 is connected to the measuring device, the zero point and span of the load cell 15 are calibrated. The test body 1 is introduced in a state where the holding device 10 is horizontal, and the pin elevating wedges 13 and 14 are advanced to give an arbitrary load. At the time of diffraction measurement, when the rotation angle of the test body 1 is large, the load cell 15 is disconnected from the amplifier to prevent the winding. After completion of diffraction measurement, connect again and check for load fluctuations. In order to measure the X-ray elastic constant necessary for stress measurement by X-ray diffraction, it is necessary to load with different stresses, so the diffraction level is changed by changing the load level by about 5 steps within the elastic range where yield does not occur. It is necessary to make measurements.
図３に示す測定の座標系において、試験体１の表面の６成分応力を測定するためには、試験体１に対する照射角度χおよびφを変更し、それぞれ回折Ｘ線の計測を行う。得られた回折のパターン（デバイリング：Debye Ring）から格子のひずみを解析し、ロードセル１５の値からは負荷の大きさを読み取る。 In the measurement coordinate system shown in FIG. 3, in order to measure the six-component stress on the surface of the test body 1, the irradiation angles χ and φ with respect to the test body 1 are changed, and diffraction X-rays are respectively measured. The strain of the grating is analyzed from the obtained diffraction pattern (Debye Ring), and the magnitude of the load is read from the value of the load cell 15.
以下に実際の測定結果について説明する。
測定には三次元ゴニオステージ３０を有するＸ線回折測定装置（ブルカー・エイエックスエス株式会社製「D8 DISCOVER with GADDS」）を用い、2D-XRD法によって応力測定を行った。長さ80mm、幅20mm、厚さ2.3mmの試験体１に曲げを与え、その表面に対し小さい仰角でコリメーター３１によりＸ線を入射させたときに回折するＸ線の測定を行った。図４および図５は、冷間圧延鋼板（SPCC）の試験体１に対し、試験体１の長手方向およびそれに直角な方向（短手方向）から、基準平面（χ＝０度）に対し水平から３０度でＸ線を入射した時に得られる、α-Feの（211）面の回折角度（θ＝１５６度）のデバイリングの一部である。なお、二次元検出器３２は、回折法線１１０度の位置に設置している。各図の左側には、測定時の試験体１の位置関係を示す。図４の長手方向からの測定結果より、試験体１の表面に対して水平から３０度と小さい角度で入射した測定においても、入射Ｘ線および回折Ｘ線が、負荷装置（梁部）に干渉せず、図５の短手方向の結果と同様に、明瞭なデバイリングが観察できていることが確認される。
The actual measurement results will be described below.
For the measurement, an X-ray diffraction measuring apparatus (“D8 DISCOVER with GADDS” manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.) having a three-dimensional gonio stage 30 was used, and the stress was measured by the 2D-XRD method. The specimen 1 having a length of 80 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 2.3 mm was bent, and the X-ray diffracted when the X-ray was incident on the surface by a collimator 31 at a small elevation angle was measured. 4 and FIG. 5 are horizontal to the reference plane (χ = 0 degrees) from the longitudinal direction of the specimen 1 and the direction perpendicular to the specimen 1 (short direction) with respect to the specimen 1 of the cold rolled steel sheet (SPCC). This is a part of the Debye ring of the diffraction angle (θ = 156 degrees) of the (211) plane of α-Fe obtained when X-rays are incident at 30 degrees. The two-dimensional detector 32 is installed at a position of the diffraction normal of 110 degrees. On the left side of each figure, the positional relationship of the specimen 1 at the time of measurement is shown. From the measurement result from the longitudinal direction of FIG. 4, even in the measurement incident at a small angle of 30 degrees from the horizontal with respect to the surface of the specimen 1, incident X-rays and diffracted X-rays interfere with the load device (beam part). Without confirming, it is confirmed that clear Debye ring can be observed as in the result in the short direction of FIG.
次に、試験体１として、冷間圧延鋼板（SPCC）、ニッケル基超合金（Inconel 600）、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS316L）の溶接熱影響部、アルミニウム（Al）、銅（Cu）、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）を用いて、Ｘ線回折による応力測定を行った。図６および図７に、試験体１に負荷を段階的に与えたときの各負荷における試験体１の表面の応力について、ロードセル１５のひずみゲージによる測定とＸ線回折測定による解析とを同時に行った結果を示す。また、図８および図９に、試験体１に負荷を段階的に与えたときの各負荷における試験体１の表面の応力について、直接試験体１の表面に貼ったひずみゲージによる測定とＸ線回折測定による解析とを同時に行った結果を示す。ひずみゲージによる測定結果は、ひずみに縦弾性率を乗じたもの、Ｘ線回折測定による解析結果は、回折装置内のパラメータを利用して算出されたものである。 Next, as test specimen 1, cold-rolled steel plate (SPCC), nickel-base superalloy (Inconel 600), austenitic stainless steel (SUS316L) weld heat affected zone, aluminum (Al), copper (Cu), austenitic Stress was measured by X-ray diffraction using stainless steel (SUS304). 6 and 7, the stress on the surface of the test body 1 at each load when the load is applied to the test body 1 in stages is simultaneously measured by the strain gauge of the load cell 15 and the analysis by the X-ray diffraction measurement. The results are shown. 8 and 9, the stress on the surface of the test body 1 at each load when the load is applied to the test body 1 stepwise is measured with a strain gauge directly attached to the surface of the test body 1 and X-rays. The result of having performed the analysis by diffraction measurement simultaneously is shown. The measurement result by the strain gauge is obtained by multiplying the strain by the longitudinal elastic modulus, and the analysis result by the X-ray diffraction measurement is calculated by using a parameter in the diffraction apparatus.
なお、図６（ａ）および図８（ａ）に示すsin2ψ法（sin2ψmethod）は、従来のＸ線回折測定手法の一つであり、光学系がゴニオステージ３０によって動くが試料は動かない一般的なＸ線応力測定装置（株式会社リガク製「MSF-3M」）によって計測したものである。sin2ψ法では、平面応力場の条件で計算されるという制約に加えて、一次元的に計測された回折Ｘ線より計算されるため、応力の誤差は大きい。一方、図６乃至図９に示すように、二次元検出器３２で回折Ｘ線を計測し６成分応力を解析する2D Triaxial法（2D Triaxial nethod）では誤差が小さく、ひずみゲージによる測定値（σLまたはσS）に近い値が得られている。この結果は、応力保持装置１０が三次元ゴニオステージ３０の上で精度よく応力を保持でき、かつ設計的制約を満たすために二次元検出器３２を用いた測定が可能となった結果、極めて簡便に得られたものである。図１０に代表される従来装置では、測定装置への設置の寸法・姿勢の制限や応力値の変更に伴う測定位置および測定面方位のズレが発生し、図６乃至図９のような測定結果を得ることは困難である。 Incidentally, FIG. 6 (a) and sin 2 [psi method shown in FIG. 8 (a) (sin 2 ψmethod ) is one of the conventional X-ray diffraction measurement method, a sample is an optical system is moved by goniometer stage 30 It is measured by a general X-ray stress measurement device that does not move (“MSF-3M” manufactured by Rigaku Corporation). In the sin 2 ψ method, in addition to the restriction that the calculation is performed under the condition of the plane stress field, the error of stress is large because the calculation is based on the diffracted X-rays measured one-dimensionally. On the other hand, as shown in FIG. 6 to FIG. 9, the 2D Triaxial method (2D Triaxial nethod) that measures the diffracted X-rays by the two-dimensional detector 32 and analyzes the six-component stress has a small error, and the measured value (σ L or σ S ) is obtained. As a result, the stress holding device 10 can accurately hold the stress on the three-dimensional gonio stage 30 and can be measured using the two-dimensional detector 32 in order to satisfy the design constraints. It was obtained. In the conventional apparatus represented by FIG. 10, the measurement position and the measurement plane orientation shift due to the limitation of the dimension and orientation of the installation to the measurement apparatus and the change of the stress value, and the measurement results as shown in FIGS. It is difficult to get.
以上、本発明に係る応力保持装置１０として好ましい実施形態を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の実施形態に適用できることはいうまでもないことである。
本発明に係る応力保持装置は、例えば、測定系としてＸ線回折にかぎらずラマン分光、放射光測定、赤外分光、中性子回折、超音波などを用いた分析に際しても適用可能である。さらには、測定対象は金属以外にもセラミックス、ゴム、プラスチックなどでもよく、分析方法との組み合わせにより広範囲な材料の表面の応力あるいは応力を負荷した状態で物理量の分析を可能とする。
As mentioned above, although preferred embodiment was illustrated and demonstrated as the stress holding | maintenance apparatus 10 based on this invention, this invention is not limited to this, It cannot be overemphasized that it can apply to other embodiment in the range which does not deviate from the meaning of this invention. There is nothing.
The stress holding device according to the present invention is applicable to, for example, analysis using Raman spectroscopy, synchrotron radiation measurement, infrared spectroscopy, neutron diffraction, ultrasonic waves, etc. as well as X-ray diffraction as a measurement system. Furthermore, the object to be measured may be ceramics, rubber, plastic, or the like in addition to metal, and physical quantities can be analyzed in a state where stress on a wide range of materials or stress is applied in combination with an analysis method.
１ 試験体
１０ 応力保持装置
１１ 負荷作用ピン（上）
１２ 支持台
１３，１４ 楔
１５ ロードセル
１６ 負荷作用ピン（下）
１７ 楔スライド用ガイド
１８ 負荷調整めねじ
１９ 負荷調整おねじ
２１ 矩形板
２１ａ 設置面
２２ 脚
２３ 梁
２３ａ Ｖ字溝
２４ 中間部材
２４ａ 挿入溝
３０ 三次元ゴニオステージ
３１ コリメーター
３２ 二次元検出器
1 Specimen 10 Stress holding device 11 Load acting pin (top)
12 Support base 13, 14 Wedge 15 Load cell 16 Load acting pin (bottom)
17 Guide for wedge slide 18 Load adjusting female screw 19 Load adjusting male screw 21 Rectangular plate 21a Installation surface 22 Leg 23 Beam 23a V-shaped groove 24 Intermediate member 24a Inserting groove 30 Three-dimensional goniometer stage 31 Collimator 32 Two-dimensional detector
Claims (8)
少なくとも一対の楔を設置し、各楔により荷重方向が変換される機構を有することを
特徴とする応力保持装置。 A stress holding device that is used by being installed in an X-ray diffractometer so as to apply a four-point bending load to a flat specimen and measure the stress state of the surface layer of the specimen ,
A stress holding device comprising a mechanism in which at least a pair of wedges are installed and a load direction is changed by each wedge.
他方の楔はスライド面と、前記スライド面の反対側に位置する作用部とを有し、前記スライド面が前記傾斜面に接するよう設けられ、前記基準面と前記作用部との距離が開くよう、前記スライド面を前記傾斜面に沿って相対的にスライドさせるとき、前記作用部により前記試験体に負荷を付与可能に構成されていることを、
特徴とする請求項１記載の応力保持装置。 One wedge has a reference surface and an inclined surface inclined at a predetermined angle with respect to the reference surface on the opposite side of the reference surface, and the reference surface is an installation surface fixed to the test body. It is installed to touch,
The other wedge has a slide surface and an action portion located on the opposite side of the slide surface, the slide surface is provided in contact with the inclined surface, and the distance between the reference surface and the action portion is increased. When the slide surface is relatively slid along the inclined surface, the action portion is configured to be able to apply a load to the test body.
The stress holding device according to claim 1, wherein
前記支持台は前記設置面を有し、
各固定負荷軸は前記試験体の一方の面側で、所定の間隔で互いに平行を成して前記支持台に設けられ、
各荷重負荷軸は前記試験体の他方の面側で、双方が各固定負荷軸の内側または外側で各固定負荷軸に対して平行を成すよう前記所定の間隔と異なる間隔で互いに平行に設けられ、前記試験体の他方の面に対して進退可能、かつ各固定負荷軸とともに前記試験体を挟んで支持可能に構成され、
前記他方の楔は、前記作用部により前記試験体の他方の面に対して各荷重負荷軸を押し付けて、前記試験体に負荷を付与可能に構成されていることを、
特徴とする請求項２記載の応力保持装置。 A support base, a pair of fixed load shafts and a pair of load load shafts;
The support base has the installation surface,
Each fixed load shaft is provided on the support base in parallel with each other at a predetermined interval on one surface side of the test body,
Each load load shaft is provided on the other surface side of the test body and parallel to each other at intervals different from the predetermined interval so that both are parallel to each fixed load shaft inside or outside each fixed load shaft. , Configured to be capable of advancing and retreating with respect to the other surface of the test body, and supporting the test body with each fixed load shaft,
The other wedge is configured to be able to apply a load to the test body by pressing each load load shaft against the other surface of the test body by the action portion.
The stress holding device according to claim 2, wherein
前記ロードセルは平板状を成し、前記他方の楔と各荷重負荷軸との間に、一方の面の中央部に前記作用部が配置され、他方の面側の前記作用部を挟む位置に各荷重負荷軸が配置されるよう設けられ、前記作用部による負荷により撓んで各荷重負荷軸を均等に前記試験体の他方の面に押し付け可能に構成されており、少なくとも前記一方の面または前記他方の面のいずれか一方に取り付けられたひずみゲージを有することを、
特徴とする請求項３記載の応力保持装置。 Have a load cell,
The load cell has a flat plate shape, and the action portion is arranged in the center of one surface between the other wedge and each load load shaft, and the action portion on the other surface side is sandwiched between the action portions. A load load shaft is provided to be arranged, and is configured to be able to bend by the load by the action portion and uniformly press each load load shaft against the other surface of the test body, and at least the one surface or the other surface Having a strain gauge attached to one of the surfaces of
The stress holding device according to claim 3, wherein
An X-ray diffractometer characterized in that the stress holding device according to claim 1, 2 , 3, 4, 6, or 7 is installed so that the stress state of the surface layer of the specimen can be measured.
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