JP5737217B2 - 弧状試験片用の試験治具、応力試験機及び応力試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、試験治具、応力試験機及び応力試験方法に関し、さらに詳しくは、弧状試験片用の試験治具、その試験治具を備える応力試験機、及び、応力試験方法に関する。

海底パイプラインの敷設方法として、大型ドラムを搭載した敷設船を用いて行われるリーリング法の採用が増加している。リーリング法では、陸上において、鋼管の管端同士を突合せ溶接（周溶接）して連結管を製造する。製造された連結管を敷設船の大型ドラムに巻き取った後、敷設地へ搬送する。敷設地の洋上で、大型ドラムに巻かれた連結管を巻き出しながら、海底に敷設する。

リーリング法において、巻き取り及び巻き出しにより、連結管には複数回の引張荷重及び圧縮荷重が付与される。そのため、引張及び圧縮荷重を繰り返し受けた後の連結管の材料特性の評価が求められ、これらの評価には高い精度が要求される。

このような材料特性の評価方法には、大型試験方法と小型試験方法とがある。大型試験方法では、曲げダイスを用いて、敷設される連結管と同じサイズの鋼管に対して曲げ変形及び曲げ戻し変形を与える。そして、変形を与えられた鋼管の材料特性を評価する。大型試験方法では実際の連結管と同じサイズの鋼管を用いるため、試験により得られる材料特性値の精度は高い。しかしながら、試験装置が大型になる。

一方、小型試験方法では、鋼管から試験片（丸棒試験片、弧状試験片等）を採取し、試験片に対して引張荷重及び圧縮荷重を付与し、得られた材料特性を評価する。小型試験方法では、試験片は小さいため、大型試験方法と比較して、試験を容易に実施できる。

特開２００８−２４１５３０号公報（特許文献１）は、小型試験方法として、丸棒引張試験片を用いた引張圧縮応力試験方法を開示する。

特開２００８−２４１５３０号公報

小型試験方法の場合、試験片に引張荷重及び圧縮荷重を付与する応力試験を実施した後、試験片からさらに新たな試験片（引張試験片、シャルピー試験片等、以下、二次試験片という）を採取する場合がある。特許文献１が採用する丸棒試験片の平行部の直径は、採取元の鋼管の肉厚よりも小さくなる。そのため、丸棒試験片から二次試験片を採取するのは困難である。

これに対して、弧状試験片の場合、二次試験片を容易に採取しやすい。しかしながら、弧状試験片は、その断面形状の影響により、丸棒試験片と比較して、圧縮荷重が付与されたときに座屈しやすい。

弧状試験片の座屈を抑制する方法として、弧状試験片の平行部の内面及び外面を、内面及び外面と平行な主面を持つ板状の治具で拘束し、応力試験を実施することが考えられる。しかしながらこのような治具を利用する場合、実際の鋼管と異なる材料特性が得られる可能性がある。

本発明の目的は、弧状試験片が座屈するのを抑制でき、精度の高い試験結果が得られる試験治具を提供することである。

本実施形態による試験治具は、軸方向に圧縮荷重が付与される弧状試験片に用いられる。試験治具は、複数の接触部材を備える。複数の外面接触部材は、弧状試験片と接触する先端部分を含む。複数の接触部材は、複数の外面接触部材と、複数の内面接触部材とを備える。複数の外面接触部材は、弧状試験片の外面において、弧状試験片の周方向に配列される。外面接触部材の先端部分は、互いに離れて配置される。内面接触部材は、弧状試験片の内面において周方向に配列され、内面接触部材の先端部分は互いに離れて配置され、かつ、外面接触部材と対向する位置から周方向にずれて配置される。

本実施形態による応力試験機は、上述の試験治具と、荷重付与機構とを備える。荷重付与機構は、弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与する。

本実施形態による応力試験方法は、弧状試験片を準備する工程と、弧状試験片の外面において、複数の外面接触部材を弧状試験片の周方向に配列し、外面接触部材の先端部分を互いに離して外面と接触させる工程と、弧状試験片の内面において、複数の内面接触部材を周方向に配列し、内面接触部材の先端部分を互いに離して配置し、かつ、外面接触部材と対向する位置から周方向にずらして配置して内面と接触させる工程と、外面接触部材及び内面接触部材と接触した弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与する工程とを備える。

本実施形態による試験治具では、弧状試験片が座屈するのを抑制でき、精度の高い試験結果が得られる。

図１は、第１の実施形態による応力試験機の正面図である。 図２は、図１に示す応力試験機のうち、弧状試験片の近傍部分の側面図である。 図３は、図１に示す応力試験機のうち、弧状試験片の近傍部分の平面図である。 図４は、ＦＥＭ解析に用いられた解析モデルの模式図である。 図５は、ＦＥＭ解析に用いられた応力−ひずみ曲線図である。 図６Ａは、ＦＥＭ解析に用いられた比較例の解析モデルの模式図である。 図６Ｂは、ＦＥＭ解析に用いられた実施例の解析モデルの模式図である。 図７は、図６Ａの解析モデルにより得られた応力−ひずみ曲線図である。 図８は、図６Ｂの解析モデルにより得られた応力−ひずみ曲線図である。 図９は、図１の応力試験機を用いた応力試験中の弧状試験片の変形挙動を説明するための模式図である。 図１０は、第２の実施形態による応力試験機の側面図である。 図１１は、図１０の応力試験機の平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。図中同一又は相当する部分には、同一符号を付してその説明を援用する。

本実施形態による試験治具は、軸方向に圧縮荷重が付与される弧状試験片に用いられる。試験治具は、複数の接触部材を備える。複数の外面接触部材は、弧状試験片の外面又は内面に接触する先端部分を含む。複数の接触部材は、複数の外面接触部材と、複数の内面接触部材とを備える。複数の外面接触部材は、弧状試験片の外面において、弧状試験片の周方向に配列される。外面接触部材の先端部分は、互いに離れて配置される。内面接触部材は、弧状試験片の内面において周方向に配列され、内面接触部材の先端部分は互いに離れて配置され、かつ、外面接触部材の先端部分と対向する位置から周方向にずれて配置される。

本実施形態による試験治具を用いて、弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与した場合、複数の接触部材が弧状試験片の内面及び外面と接触しているため、弧状試験片が試験中に座屈しにくい。さらに、外面接触部材及び内面接触部材の先端部分は互いに離れて配置される。つまり、隣り合う先端部分の間には隙間が設けられるため、弧状試験片が圧縮荷重を付与されたとき、肉厚方向へ歪む（逃げる）ことができる。そのため、応力試験で得られる試験結果の精度が高くなる。

好ましくは、複数の外面接触部材及び内面接触部材の一方は、偶数個配列され、他方は奇数個配列される。好ましくは、外面接触部材及び内面接触部材の一方は、互いに隣り合う２つの他方の間に配置される。好ましくは、外面接触部材の個数と、内面接触部材の個数との差分は１である。この場合、弧状試験片がさらに座屈し難くなる。

接触部材の先端部分は丸みを有する。この場合、先端部分が弧状試験片に過剰な荷重を付与するのを抑制できる。そのため、試験結果の精度が増す。

好ましくは、先端部分は、弧状試験片の軸方向に延びる。好ましくは、先端部分は、弧状試験片の平行部よりも短い。この場合、弧状試験片がさらに座屈し難くなる。

好ましくは、外面接触部材の個数は、内面接触部材の個数よりも多い。弧状試験片の外面の幅は、内面の幅よりも大きい。外面接触部材の個数が内面接触部材の個数よりも多いため、弧状試験片がさらに座屈し難くなる。

好ましくは、接触部材は、第１及び第２先端部分と、第１及び第２調整部材とを備える。第１及び第２先端部は、弧状試験片の軸方向に並んで配置される。第１調整部材は、第１先端部分を弧状試験片の厚み方向に移動可能である。第２調整部材は、第２先端部を弧状試験片の厚み方向に移動可能である。

たとえば、弧状試験片に周溶接部が含まれる場合、周溶接部を境とした試験片上部と試験片下部とで目違いが発生している場合がある。このような場合であっても、第１調整部材及び第２調整部材により、第１及び第２先端部分のそれぞれの位置を別個に調整できる。したがって、目違いを有する弧状試験片の上部及び下部に、第１先端部分及び第２先端部分をそれぞれ接触させることができ、弧状試験片の座屈を抑制できる。

本実施形態による応力試験機は、上述の試験治具と、荷重付与機構とを備える。荷重付与機構は、弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与する。この場合、試験中の弧状試験片の座屈を抑制できる。

好ましくは、応力試験機は、ひずみセンサを備える。ひずみセンサは、弧状試験片の外面又は内面のうち、隣り合う外面接触部材の先端部分の間の領域に配置される。接触部材の先端部分は互いに離れて配置されるため、ひずみセンサを弧状試験片に容易に配置することができる。

本実施形態による応力試験方法は、弧状試験片を準備する工程と、弧状試験片の外面において、複数の外面接触部材を弧状試験片の周方向に配列し、外面接触部材の先端部分を互いに離して外面と接触させる工程と、弧状試験片の内面において、複数の内面接触部材を周方向に配列し、内面接触部材の先端部分を互いに離して配置し、かつ、外面接触部材の先端部分と対向する位置から周方向にずらして配置して内面と接触させる工程と、外面接触部材及び内面接触部材と接触した弧状試験片に対して、弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与する工程とを備える。

この場合、試験中の弧状試験片の座屈を抑制でき、かつ、精度の高い試験結果が得られる。

以下、本実施形態の試験治具、応力試験機及び応力試験方法について詳述する。

［第１の実施の形態］
［応力試験機１］
図１は、応力試験機１の正面図である。図１を参照して、応力試験機１は、荷重付与機構２０と、試験治具１０とを備える。

荷重付与機構２０は、弧状試験片８の軸方向に、圧縮荷重、又は引張荷重を付与する。応力試験機１は、荷重付与機構２０により、弧状試験片８に対して、圧縮試験と、圧縮及び引張の繰り返し試験とを実施することができる。以降の説明では、圧縮荷重を弧状試験片８に付与する試験（圧縮試験、並びに、圧縮及び引張の繰り返し試験）を応力試験という。

荷重付与機構２０は、クロスヘッド駆動部２と、クロスヘッド３と、一対のフレーム４と、ロードセル５と、チャック６及び７とを備える。

クロスヘッド駆動部２は、応力試験機１の下端に配置され、土台として機能する。クロスヘッド駆動部２はさらに、クロスヘッド３を昇降して弧状試験片８に圧縮荷重又は引張荷重を付与する。

クロスヘッド３は、クロスヘッド駆動部２の上方に配置される。一対のフレーム４内には、上下方向に延びる一対のシャフトが配置される。一対のシャフトにはネジが切られている。一方、クロスヘッド３の両端部には、一対のシャフトを通すネジ孔（貫通孔）が形成されている。クロスヘッド３は、フレーム４内のシャフトを介してクロスヘッド駆動部２と連結する。

クロスヘッド駆動部２は、シャフトを回転してクロスヘッド３を昇降する。応力試験機１は、シャフトに形成されたネジのピッチ及びシャフトの回転角に基づいて、弧状試験片８に付与する変位量を調整できる。

ロードセル５は、クロスヘッド３に取り付けられる。ロードセル５により、弧状試験片８に付与される荷重を算定することができる。

チャック６は、クロスヘッド３の下面に取り付けられ、チャック７は、クロスヘッド駆動部２の上面に取り付けられる。チャック６は弧状試験片８の上部のつかみ部を把持し、固定する。チャック７は弧状試験片８の下部のつかみ部を把持し、固定する。要するに、チャック６及び７により、弧状試験片８は、応力試験機１に固定される。

応力試験機１はさらに、試験治具１０を備える。応力試験機１は、弧状試験片８に対して、応力試験を実施する。応力試験中、試験治具１０は、弧状試験片が座屈するのを抑制する。試験治具１０はさらに、試験結果の精度を高める。以下、試験治具１０の構成を詳述する。

［試験治具１０］
図２は、図１に示す応力試験機１のうち、弧状試験片８近傍部分の側面図であり、図３は、平面図である。図２及び図３を参照して、試験治具１０は、土台１１と、複数の接触部材１２とを備える。複数の接触部材１２は、弧状試験片８の軸方向に延びる。各接触部材１２の先端部分１３は、弧状試験片８の外面８ＯＵ又は内面８ＩＮと接触する。各接触部材１２は、図示しないボルト等の固定部材により、土台１１に固定される。

土台１１は、複数の接触部材１２を固定する役割とともに、接触部材１２の先端部分１３を弧状試験片８の平行部に配置する役割も有する。

複数の接触部材１２は、複数の外面接触部材１２ＯＵと、複数の内面接触部材１２ＩＮとを含む。図３を参照して、外面接触部材１２ＯＵは、弧状試験片８の外面８ＯＵにおいて、弧状試験片８の周方向に配列される。このとき、複数の外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３は、互いに離れて配置される。外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３は、外面８ＯＵと接触する。

複数の内面接触部材１２ＩＮは、弧状試験片の内面８ＩＮにおいて、弧状試験片８の周方向に配列される。複数の内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３は、互いに離れて配置される。内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３はさらに、外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３と対向する位置（たとえば図３中の地点Ｐ１）からずれて配置される。図３では、内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３は、内面８ＩＮのうち、互いに隣り合う外面接触部材１２ＯＵの間の領域に配置される。一方、外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３は、外面８ＯＵのうち、互いに隣り合う内面接触部材１２ＩＮの間に配置される。

このように、内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３を、外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３と対向する位置からずらして配置することにより、試験結果の精度が高まる。この点については後述する。

図３を参照して、応力試験機１はさらに、ひずみセンサ１４を備える。ひずみセンサはたとえば、ひずみゲージである。ひずみセンサ１４は、外面８ＯＵと内面８ＩＮとに取り付けられる。具体的には、ひずみセンサ１４は、外面８ＯＵのうち、隣り合う外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３の間の領域に取り付けられる。なぜなら、この領域には隙間が形成されるため、ひずみセンサ１４を取り付けやすいからである。同様に、ひずみセンサ１４は、内面８ＩＮのうち、隣り合う内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３の間の領域に取り付けられる。

［試験方法］
弧状試験片８に対する応力試験は、次の方法で実施される。初めに、弧状試験片８を準備する。次に、弧状試験片８を応力試験機１に取り付ける。具体的には、弧状試験片８の上下のつかみ部を、チャック６及び７に把持し、固定する。

続いて、試験治具１０を応力試験機１に取り付ける。このとき、弧状試験片８の外面８ＯＵにおいて、複数の外面接触部材１２ＯＵを、外面８ＯＵの周方向に配列する。そして、外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３を外面８ＯＵに接触させる。このとき、隣り合う先端部分１３は互いに離れて配置される。

同様に、内面８ＩＮにおいて、複数の内面接触部材１２ＩＮを、内面８ＩＮの周方向に配列する。そして、内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３を、内面８ＩＮに接触させる。このとき、内面接触部材１２ＩＮの隣り合う先端部分１３は互いに離れて配置され、さらに、内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３は、外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３と対向する位置から周方向にずれて配置される。

配置位置が調整された外面接触部材１２ＯＵ及び内面接触部材１２ＩＮは、土台１１に固定される。これにより、接触部材１２の各先端部分１３の位置は固定される。なお、試験開始前において、先端部分１３は外面８ＯＵ及び８ＩＮと単に接触しているのみであり、外面８ＯＵ及び内面８ＩＮを押しつける力は実質的に掛かっていない。

以上のとおり、試験治具１０を取り付けた後、荷重付与機構２０により、弧状試験片８に対して、その軸方向に圧縮荷重が付与され、応力試験が実施される。

［試験治具１０の作用］
弧状試験片８の外面８ＯＵ及び内面８ＩＮは、試験治具１０の複数の先端部分１３と接触し、先端部分１３により支持される。そのため、弧状試験片８は、圧縮荷重が付与されても座屈が発生しにくい。

さらに、複数の先端部分１３は外面８ＯＵ及び内面８ＩＮにおいて、互いに離れて配置される。試験治具１０は、弧状試験片８を過剰に拘束しないため、応力試験により得られた試験結果の精度が向上する。以下、この点について詳述する。

上述の試験治具１０を使用して弧状試験片８に対して圧縮試験を実施して得られる応力−ひずみ曲線（以下、ＳＳカーブという）を、有限要素法（ＦＥＭ）解析により求めた。

図４に示す解析モデル１００を想定した。弧状試験片８の対象性を考慮して、解析領域は、図４の実線部分に示す１／４領域とした。解析モデルは等方性材料とし、図５に示すＳＳカーブを有すると仮定した。つまり、解析モデル１００と同じ等方性材料の丸棒試験片で圧縮試験を実施した場合、得られるＳＳカーブは図５のとおりになると仮定した。

図６Ａに示す比較例解析モデル（以下、単に比較例という）１００Ａと、図６Ｂに示す実施例解析モデル（以下、単に実施例という）１００Ｂとを準備した。図６Ａを参照して、比較例１００Ａでは、内面８ＩＮ及び外面８ＯＵと面接触する試験治具２００を想定した。試験治具２００は２枚の板材で弧状試験片を挟む。板材の面２００ＯＵは、外面８ＯＵと平行であり、面２００ＩＮは、内面８ＩＮと平行である。そのため、面２００ＯＵは外面８ＯＵと面接触し、面２００ＩＮは内面８ＩＮと面接触する。

一方、実施例１００Ｂは、図１〜図３に示した試験治具１０を想定した解析モデルである。実施例１００Ｂでは、外面８ＯＵには外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３が接触する領域（図６Ｂでは符号１３を付す）があり、内面８ＩＮには内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３が接触する領域（符号１３を付す）がある。これらの接触面積は、比較例１００Ａでの試験治具２００よりも小さい。

なお、比較例１００Ａの試験治具２００及び実施例１００Ｂの試験治具１０の、試験開始前における弧状試験片の外面８ＯＵ及び内面８ＩＮへの押しつけ力は０（ゼロ）とした。

図６Ａ及び図６Ｂの解析モデルを用いて、弧状試験片に対して圧縮試験を実施した場合のＳＳカーブを求めた。具体的には、図４の解析モデルに示すとおり、ＦＥＭ解析において、試験片の上端面に下方向の変位を付与した。このときに生じる反力を、圧縮荷重値と定義した。さらに、図４中の初期距離ＧＬの変化量から圧縮ひずみ値を算出した。

以上のＦＥＭ解析において、図５に示すＳＳカーブと異なるＳＳカーブが得られた場合、試験治具が圧縮試験時の弧状試験片の変形挙動に影響を与えたことになる。したがって、そのような試験治具を利用すれば、正確なＳＳカーブが得られにくく、試験結果の精度が低くなる。

図６Ａの比較例１００ＡのＦＥＭ解析により得られたＳＳカーブを図７に、図６Ｂの実施例１００ＢのＦＥＭ解析による得られたＳＳカーブを図８にそれぞれ示す。圧縮変形のため、解析により得られる真応力と真ひずみの値はともに負となるが、図５に示すＳＳカーブとの比較を容易にするため、解析結果は絶対値で取り扱った。図７及び図８中の破線は、図５に示すＳＳカーブを示す。実線は、それぞれの解析モデル（１００Ａ及び１００Ｂ）で得られたＳＳカーブを示す。

図７を参照して、比較例１００Ａでは、得られたＳＳカーブ（実線）が、解析に用いたＳＳカーブ（破線）から上方にずれた。試験治具２００が外面８ＯＵ及び内面８ＩＮと接触する面積が大きいため、試験治具２００が弧状試験片を拘束し、高めの応力が得られたものと考えられる。

これに対して、図８を参照して、実施例１００Ｂでは、得られたＳＳカーブ（実線）が解析に用いたＳＳカーブ（破線）とほぼ一致した。したがって、試験治具１０を使用すれば、弧状試験片８の座屈を抑制しつつ、試験結果の精度も高めることができる。

このような試験治具１０の効果は、以下の作用によるものと考えられる。図９を参照して、試験治具１０では、隣り合う接触部材１２の先端部分１３は互いに離れて配置される。したがって、外面８ＯＵ及び内面８ＩＮでは、先端部分１３による接触を受けない領域が存在する。以下、これらの領域を自由領域ＦＳという。弧状試験片８に圧縮荷重が付与されたとき、図９の破線に示すとおり、自由領域ＦＳは肉厚方向に変形することができる。つまり、試験治具１０は、圧縮荷重が付与されたときに、弧状試験片８の肉厚方向の変形を許容する。そのため、弧状試験片８が過度に拘束されず、精度の高い試験結果が得られる。

以上のとおり、本実施形態による試験治具１０は、応力試験時において、弧状試験片８が座屈するのを抑制することができる。試験治具１０はさらに、応力試験時における弧状試験片８の肉厚方向の変形を許容するため、精度の高い試験結果を得ることができる。

外面接触部材１２ＯＵ及び内面接触部材１２ＩＮの個数は特に制限されない。たとえば、外面接触部材１２ＯＵ及び内面接触部材１２ＩＮを共に同じ個数としてもよい。

好ましくは、外面接触部材１２ＯＵ及び内面接触部材１２ＩＮのいずれか一方の個数を偶数とし、他方の個数を奇数とする。さらに好ましくは、外面接触部材１２ＯＵの個数と内面接触部材１２ＩＮの個数との差分は１である。この場合、たとえば、図３に示すように、隣り合う外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３の間に内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３が配置されたり、隣り合う内面接触部材１２ＩＮの先端部分１３の間に外面接触部材１２ＯＵの先端部分１３が配置されたりする。このような場合はさらに、弧状試験片８の座屈を抑制できる。

好ましくは、外面接触部材１２ＯＵの個数の方が、内面接触部材１２ＩＮの個数よりも多い。図３に示すとおり、弧状試験片８では、外面８ＯＵの幅の方が、内面８ＩＮの幅よりも大きい。外面接触部材１２ＯＵの個数が内面接触部材１２ＩＮよりも多ければ、弧状試験片８を安定して支持することができ、座屈をさらに抑制できる。

好ましくは、先端部分１３の軸方向長さは、弧状試験片８の平行部の長さ以下である。先端部分１３は弧状試験片８の平行部を支持すれば足りるからである。先端部分１３の好ましい軸方向長さの下限は、平行部の１／２である。

先端部分１３の形状は特に限定されない。先端部分１３は、平坦面を含み、その平坦面が弧状試験片８の外面８ＯＵ又は内面８ＩＮと接触してもよい。さらに、先端部分１３は先端に向かって徐々に幅が狭くなってもよい。

好ましくは、先端部分１３は図３に示すように丸みを有する。この場合、圧縮変形中の弧状試験片８が先端部分１３から過度の外力を受けるのを軽減できる。そのため、試験結果の精度が向上する。

［第２の実施の形態］
図１０及び図１１を参照して、第２の実施形態による応力試験機３０は、応力試験機１と比較して、試験治具１０に代えて、試験治具４０を備える。応力試験機３０のその他の構成は、応力試験機１と同じである。

試験治具４０は、複数の接触部材５０を備える。複数の接触部材５０は、複数の外面接触部材５０ＯＵと、複数の内面接触部材５０ＩＮとを含む。

［外面８ＯＵ側］
外面接触部材５０ＯＵは、土台５１ＯＵと、上下部材４０ＯＵ及び４１ＯＵと、調整部材６０ＯＵ及び６１ＯＵとを含む。上部材４０ＯＵ及び下部材４１ＯＵは、弧状試験片８の軸方向に並んで配置される。上部材４０ＯＵ及び下部材４１ＯＵはそれぞれ、先端部分１３を備える。

調整部材６０ＯＵは、土台５１ＯＵと上部材４０ＯＵとの間に配置され、土台５１ＯＵ及び上部材４０ＯＵとを連結する。調整部材６０ＯＵはさらに、上部材４０ＯＵの位置を弧状試験片８の厚さ方向に移動可能にする。ここでいう「厚さ方向」とは、弧状試験片８に対して厳密な肉厚方向でなくてもよい。

調整部材６０ＯＵはたとえばネジが切られたシャフトである。この場合、土台５１ＯＵ及び上部材４０ＯＵには雌ねじが形成されており、調整部材６０により、上部材６０ＯＵの位置が調整される。調整部材６０ＯＵは油圧や電動のシリンダ装置であってもよい。

調整部材６１ＯＵは、土台５１ＯＵと下部材４１ＯＵとの間に配置され、土台５１ＯＵ及び下部材４１ＯＵとを連結する。調整部材６１ＯＵは、調整部材６０ＯＵと同様に、下部材４１ＯＵの位置を弧状試験片８の厚さ方向に移動可能にする。

［内面８ＩＮ側］
内面接触部材５０ＩＮの構成も、外面接触部材５０ＯＵと同様である。内面接触部材５０ＩＮは、土台５１ＩＮと、上下部材４０ＩＮ及び４１ＩＮと、調整部材６０ＩＮ及び６１ＩＮとを含む。上部材４０ＩＮ及び下部材４１ＩＮは、弧状試験片８の軸方向に並んで配置され、それぞれ、先端部分１３を備える。

調整部材６０ＩＮ及び６１ＩＮの構成及び機能は、調整部材６０ＯＵ及び６１ＯＵと同様である。調整部材６０ＩＮは、上部材４０ＩＮの位置を調整可能である。調整部材６１ＩＮは、下部材４１ＩＮの位置を調整可能である。

以上のとおり、試験治具４０では、上下に一列に並んだ上部材４０ＯＵ、４０ＩＮと、下部材４１ＯＵ、４０ＩＮとの位置をそれぞれ別個に調整できる。たとえば、図１０に示すように、弧状試験片８が周溶接部８Ｃを含む場合、弧状試験片８の上部８Ａと、下部８Ｂとで目違いが生じている場合がある。

このような場合であっても、試験治具４０は、弧状試験片８を支持することができる。具体的には、上部材４０ＯＵ、４０ＩＮと、下部材４１ＯＵ、４０ＩＮとの位置を別個に調整する。これにより、上部材４０ＯＵ及び４０ＩＮの先端部分１３を弧状試験片８の上部８Ａと接触させることができ、下部材４１ＯＵ及び４１ＩＮの先端部分１３を弧状試験片８の下部８Ｂと接触させることができる。そのため、弧状試験片８が目違いを有していても、応力試験中に座屈が生じにくい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１，３０ 応力試験機
８ 弧状試験片
８ＩＮ 内面
８ＯＵ 外面
１０，４０ 試験治具
１２ 接触部材
１２ＩＮ 内面接触部材
１２ＯＵ 外面接触部材
１３ 先端部
１４ ひずみセンサ
２０ 荷重付与機構

Claims (12)

1. 軸方向に圧縮荷重が付与される弧状試験片に用いられる試験治具であって、
   前記弧状試験片に接触する先端部分を有する複数の接触部材を備え、
   前記複数の接触部材は、
   前記弧状試験片の外面において、前記弧状試験片の周方向に配列され、先端部分が互いに離れて配置される複数の外面接触部材と、
   前記弧状試験片の内面において、前記周方向に配列され、先端部分が互いに離れて配列され、かつ、外面接触部材の先端部分と対向する位置から前記周方向にずれて配置される複数の内面接触部材とを備える、試験治具。
2. 請求項１に記載の試験治具であって、
   前記複数の外面接触部材及び内面接触部材の一方は、偶数個であり、他方は奇数個である、試験治具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の試験治具であって、
   前記外面接触部材及び内面接触部材の一方は、互いに隣り合う２つの他方の間に配置される、試験治具。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の試験治具であって、
   前記外面接触部材の個数と、前記内面接触部材の個数との差は１である、試験治具。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の試験治具であって、
   前記接触部材の前記先端部分は丸みを有する、試験治具。
6. 請求項５に記載の試験治具であって、
   前記先端部分は、前記弧状試験片の軸方向に延びる、試験治具。
7. 請求項６に記載の試験治具であって、
   前記先端部分は、前記弧状試験片の平行部よりも短い、試験治具。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の試験治具であって、
   前記外面接触部材の個数は、前記内面接触部材の個数よりも多い、試験治具。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の試験治具であって、
   前記接触部材は、
   前記弧状試験片の軸方向に並んで配置される第１及び第２先端部分と、
   前記第１先端部分を前記弧状試験片の厚さ方向に移動可能な第１調整部材と、
   前記第２先端部分を前記厚さ方向に移動可能な第２調整部材とを備える、試験治具。
10. 請求項１〜請求項９に記載の試験治具と、
    前記弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与する荷重付与機構とを備える、応力試験機。
11. 請求項１０に記載の応力試験機であってさらに、
    前記弧状試験片の外面及び内面のうち、隣り合う接触部材の先端部分の間の領域に配置されるひずみセンサを備える、応力試験機。
12. 弧状試験片を準備する工程と、
    前記弧状試験片の外面において、複数の外面接触部材を前記弧状試験片の周方向に配列し、前記外面接触部材の先端部分を互いに離しながら前記外面と接触させる工程と、
    前記弧状試験片の内面において、複数の内面接触部材を前記周方向に配列し、かつ、前記内面接触部材の先端部分を互いに離しながら配置し、かつ、前記外面接触部材の先端部分と対向する位置から前記周方向にずらして配置して前記内面と接触させる工程と、
    前記外面接触部材及び内面接触部材と接触した弧状試験片の軸方向に圧縮荷重を付与する工程とを備える、応力試験方法。

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