JP7431585B2 - Compression test equipment - Google Patents

Compression test equipment Download PDF

Info

Publication number
JP7431585B2
JP7431585B2 JP2020002931A JP2020002931A JP7431585B2 JP 7431585 B2 JP7431585 B2 JP 7431585B2 JP 2020002931 A JP2020002931 A JP 2020002931A JP 2020002931 A JP2020002931 A JP 2020002931A JP 7431585 B2 JP7431585 B2 JP 7431585B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
specimen
compression
load
strain gauges
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020002931A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021110645A (en
Inventor
寿満 二宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Subaru Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Subaru Corp filed Critical Subaru Corp
Priority to JP2020002931A priority Critical patent/JP7431585B2/en
Publication of JP2021110645A publication Critical patent/JP2021110645A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7431585B2 publication Critical patent/JP7431585B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

本発明は、圧縮試験装置に関する。 The present invention relates to a compression testing device.

航空機は、胴体と主翼とを備え、主翼が生成する揚力により空中を飛行することができる。航空機の飛行中、主翼には、揚力により上向きの力が働くとともに、胴体との接続部において胴体の自重により下向きの力が働く。そのため、航空機の飛行中、主翼には、胴体から離れるほど上向きに反り返る力が働く。 An aircraft includes a fuselage and a main wing, and can fly in the air by the lift generated by the main wing. When an aircraft is in flight, an upward force acts on the main wing due to lift force, and a downward force acts on the main wing at the connection with the fuselage due to the weight of the fuselage. Therefore, while an aircraft is in flight, the main wing is subjected to a force that causes it to warp upward as it moves away from the fuselage.

このとき、主翼の上側の外板は、圧縮荷重を受け、下側の外板は、引張荷重を受ける。一般的に、航空機の外板に用いられる材料の圧縮強度は、引張強度よりも低い傾向にある。そのため、主翼の上側の外板が目標圧縮荷重まで耐荷できるか否かを検査するために強度保証試験が行われる。 At this time, the upper outer skin of the main wing receives a compressive load, and the lower outer skin receives a tensile load. In general, the compressive strength of materials used for aircraft skins tends to be lower than the tensile strength. Therefore, a strength assurance test is conducted to check whether the upper outer skin of the main wing can withstand the target compressive load.

強度保証試験において、主翼の上側の外板の供試体に対して、板厚方向と垂直な方向に圧縮荷重を負荷する圧縮試験装置が使用される。この圧縮試験装置により供試体に圧縮荷重を負荷した際に、供試体の端面と圧縮試験装置の接触面との状態によっては、供試体に想定外の面外変形が生じ、端部破壊を起こすおそれがあった。 In the strength assurance test, a compression test device is used to apply a compressive load to the upper outer skin specimen of the main wing in a direction perpendicular to the thickness direction. When a compressive load is applied to the specimen using this compression testing device, depending on the condition of the end surface of the specimen and the contact surface of the compression testing device, unexpected out-of-plane deformation may occur in the specimen, resulting in edge fracture. There was a risk.

ここで、特許文献1には、試験物に圧縮荷重を負荷する圧縮試験装置が開示されている。特許文献1には、試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間に隙間(ギャップ)がある場合、隙間を小さくするため、試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間にシムを設置することが開示されている。 Here, Patent Document 1 discloses a compression test apparatus that applies a compressive load to a test object. Patent Document 1 discloses that when there is a gap between the end surface of the test object and the contact surface of the compression test device, in order to reduce the gap, there is a gap between the end surface of the test object and the contact surface of the compression test device. It is disclosed that a shim is installed.

また、特許文献1には、試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間に隙間がある場合、隙間を小さくするため、球座式圧縮板を用いることについて開示されている。球座式圧縮板の試験物の端面との接触面は、水平面に対し傾斜可能に構成されている。そのため、球座式圧縮板は、試験物の端面が水平面に対し傾斜していても、試験物の端面との平行度を合わせることができる。これにより、球座式圧縮板は、試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間の隙間を小さくすることができる。 Further, Patent Document 1 discloses that when there is a gap between the end face of the test object and the contact surface of the compression test device, a spherical compression plate is used to reduce the gap. The contact surface of the spherical compression plate with the end surface of the test object is configured to be tiltable with respect to the horizontal plane. Therefore, the spherical compression plate can match the parallelism with the end surface of the test object even if the end surface of the test object is inclined with respect to the horizontal plane. As a result, the spherical compression plate can reduce the gap between the end surface of the test object and the contact surface of the compression testing device.

特開2013-142698号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-142698

しかしながら、上記特許文献1に記載のように試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間にシムを設置する場合、試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間の隙間の調整は、シムの板厚に依存し、隙間を最適にすることが困難であった。また、シムを用いた隙間の調整は、試験物に目標圧縮荷重未満となるプレ圧縮荷重を負荷し、歪ゲージにより試験物のひずみを測定し、プレ圧縮荷重を除荷した後、シムの板厚の検討、シムの設置、および、プレ圧縮荷重の負荷を繰り返し行うことで調整される。そのため、シムによる隙間の調整は、多大な時間と労力がかかるという問題があった。 However, when installing a shim between the end surface of the test object and the contact surface of the compression test device as described in Patent Document 1, the gap between the end surface of the test object and the contact surface of the compression test device is adjusted. depends on the thickness of the shim, making it difficult to optimize the gap. In addition, to adjust the gap using shims, apply a pre-compression load that is less than the target compression load to the test object, measure the strain of the test object with a strain gauge, and then remove the pre-compression load from the shim plate. Adjustments are made by examining the thickness, installing shims, and repeatedly applying pre-compression loads. Therefore, there is a problem in that adjusting the gap using shims takes a lot of time and effort.

一方、上記特許文献1に記載のように球座式圧縮板を用いる場合、試験物の端面と圧縮試験装置の接触面との間の隙間を簡易に調整して、試験物の端面にかかる圧縮応力を、当該端面の幅方向で均等にすることができる。しかしながら、試験物の荷重方向の中央部付近に撓み、歪み、捻じれ等の局所的な変形がある場合、試験物の端面にかかる圧縮応力が均等であっても、試験物の中央部付近(例えば標定部)にかかる圧縮応力が幅方向で均等にならない場合がある。その場合、球座式圧縮板を使用しても、試験物の中央部付近において圧縮応力を均等に付与することが困難であり、試験物の中央部付近における強度特性を正確に測定できなかった。 On the other hand, when using a spherical compression plate as described in Patent Document 1, the gap between the end surface of the test object and the contact surface of the compression test device can be easily adjusted, and the compression applied to the end surface of the test object can be easily adjusted. The stress can be made uniform in the width direction of the end face. However, if there is local deformation such as deflection, distortion, or twisting near the center of the test object in the loading direction, even if the compressive stress applied to the end face of the test object is uniform, the center of the test object ( For example, the compressive stress applied to the orientation section may not be uniform in the width direction. In that case, even if a spherical compression plate was used, it was difficult to apply compressive stress evenly near the center of the test object, making it impossible to accurately measure the strength properties near the center of the test object. .

そこで、本発明は、供試体の端面の状態あるいは中央部付近の状態にかかわらず、供試体の中央部付近にかかる圧縮応力を簡易かつ高精度に調整することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to easily and highly accurately adjust the compressive stress applied to the vicinity of the center of a specimen, regardless of the state of the end face or the state of the vicinity of the center of the specimen.

上記課題を解決するために、本発明の圧縮試験装置は、供試体を第1方向に挟み込む一対の圧縮板と、圧縮板を介して供試体に対して第1方向の圧縮荷重を負荷する負荷装置と、供試体に圧縮荷重をかけた状態をシミュレーションした際の強度解析の結果に基づいて設定される供試体の標定部に取り付けられた複数の歪ゲージと、一対の圧縮板のうち少なくとも一方における供試体と接触する部分であって、第1方向に個別に移動可能に分割された複数の可動片と、供試体に対して圧縮荷重を負荷した状態で、複数の歪ゲージの出力に応じて複数の可動片の第1方向の位置を個別に調整可能な調整機構と、複数の歪ゲージの出力に基づいて、調整機構を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、強度保証試験で負荷する目標圧縮荷重未満となるプレ圧縮荷重を前記供試体に負荷した状態で、複数の歪ゲージの出力値のずれ量が所定の閾値以上である場合、当該出力値が一致するように、複数の可動片の第1方向の位置を個別に調整する。 In order to solve the above problems, the compression test apparatus of the present invention includes a pair of compression plates that sandwich a specimen in a first direction, and a load that applies a compressive load in the first direction to the specimen through the compression plates. A device, a plurality of strain gauges attached to the orientation part of the specimen, which are set based on the results of strength analysis when simulating a state in which a compressive load is applied to the specimen , and at least one of a pair of compression plates. The part that comes into contact with the specimen in the first direction is divided into a plurality of movable pieces so as to be movable individually in the first direction, and a part that corresponds to the outputs of the plurality of strain gauges when a compressive load is applied to the specimen. an adjustment mechanism that can individually adjust the positions of the plurality of movable pieces in the first direction ; and a control device that controls the adjustment mechanism based on the outputs of the plurality of strain gauges . In a state where a pre-compression load that is less than the target compression load applied at The positions of the plurality of movable pieces in the first direction are individually adjusted .

標定部は、供試体に圧縮荷重をかけた場合に、圧縮応力が最も大きくなる部位であってもよい。 The orientation portion may be a portion where the compressive stress is the largest when a compressive load is applied to the specimen.

供試体は、繊維強化プラスチックからなる航空機の外板部材であってもよい。 The specimen may be an aircraft skin member made of fiber-reinforced plastic.

本発明によれば、供試体の端面の状態あるいは中央部付近の状態にかかわらず、供試体の中央部付近にかかる圧縮応力を簡易かつ高精度に調整することができる。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately adjust the compressive stress applied to the vicinity of the center of the specimen, regardless of the state of the end face or the state of the vicinity of the center of the specimen.

本発明の一実施形態に係る航空機の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of an aircraft according to an embodiment of the present invention. 図1のII-II線で切断した主翼を示す概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing the main wing taken along line II-II in FIG. 1. FIG. 同実施形態に係る供試体の概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a specimen according to the same embodiment. 同実施形態に係る圧縮試験装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression test device concerning the same embodiment. 同実施形態に係る圧縮板の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the compression plate based on the same embodiment. 同実施形態に係る圧縮板の概略断面図である。It is a schematic sectional view of the compression board concerning the same embodiment. 同実施形態に係る接触状態調整処理中の圧縮試験装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the compression testing apparatus during contact state adjustment processing according to the same embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in these embodiments are merely illustrative to facilitate understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In this specification and the drawings, elements with substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to omit redundant explanation, and elements not directly related to the present invention are omitted from illustration. do.

[1.航空機の全体構成]
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る航空機1の全体構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る航空機1の概略斜視図である。
[1. Overall configuration of the aircraft]
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of an aircraft 1 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of an aircraft 1 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、航空機1は、胴体3と、主翼5と、水平尾翼7と、垂直尾翼9とを備える。以下では、主翼5と、水平尾翼7と、垂直尾翼9を単に翼ともいう。 As shown in FIG. 1, the aircraft 1 includes a fuselage 3, a main wing 5, a horizontal stabilizer 7, and a vertical stabilizer 9. Hereinafter, the main wing 5, horizontal stabilizer 7, and vertical stabilizer 9 will also be simply referred to as wings.

胴体3は、航空機1の機体の中心構造部材であり、前後方向(ロール軸方向)の長さが左右方向(ピッチ軸方向)および上下方向(ヨー軸方向)の長さよりも長い。胴体3の内部には、搭乗者が搭乗可能な搭乗スペースが形成されるとともに、エンジン等の駆動源、燃料タンク、運転装置、計測器等の各種装置が搭載される。 The fuselage 3 is a central structural member of the fuselage of the aircraft 1, and its length in the longitudinal direction (roll axis direction) is longer than the length in the left-right direction (pitch axis direction) and the vertical direction (yaw axis direction). Inside the fuselage 3, a boarding space is formed in which a passenger can board, and various devices such as a drive source such as an engine, a fuel tank, a driving device, and a measuring instrument are mounted.

胴体3の中央部の左右両側に、一対の主翼5、5が設けられる。一対の主翼5、5は、胴体3の中央部から左右方向に張り出すように配置される。主翼5は、航空機1に上向きの揚力を発生させる。 A pair of main wings 5, 5 are provided on both left and right sides of the center portion of the fuselage 3. The pair of main wings 5, 5 are arranged so as to extend from the center of the fuselage 3 in the left-right direction. The main wing 5 generates upward lift on the aircraft 1.

胴体3の後部の左右両側に、一対の水平尾翼7、7が設けられる。一対の水平尾翼7、7は、胴体3の後部から左右方向に張り出すように配置される。水平尾翼7は、航空機1のピッチ軸回りの安定性を保つ機能を有する。 A pair of horizontal stabilizers 7, 7 are provided on both left and right sides of the rear portion of the fuselage 3. The pair of horizontal stabilizers 7, 7 are arranged so as to protrude from the rear of the fuselage 3 in the left-right direction. The horizontal stabilizer 7 has a function of maintaining stability of the aircraft 1 around the pitch axis.

胴体3の後部の上側に、垂直尾翼9が設けられる。垂直尾翼9は、胴体3の後部から上方向に張り出すように配置される。垂直尾翼9は、航空機1のヨー軸回りの安定性を保つ機能を有する。 A vertical stabilizer 9 is provided above the rear part of the fuselage 3. The vertical stabilizer 9 is arranged so as to protrude upward from the rear part of the fuselage 3. The vertical stabilizer 9 has a function of maintaining stability of the aircraft 1 around the yaw axis.

[2.主翼の内部構成]
図2は、図1のII-II線で切断した主翼5を示す概略断面図である。図2に示すように、主翼5は、外板(パネル)11と、ストリンガ13と、ボックス構造体15とを含む。
[2. Internal configuration of main wing]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the main wing 5 taken along line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, the main wing 5 includes an outer plate (panel) 11, a stringer 13, and a box structure 15.

外板11の断面形状は、例えば流線形の翼型を有する。外板11は、外面側が外部空間S1に露出し、内面側に内部空間S2を形成する。ストリンガ13は、例えばI字状に形成され、内部空間S2に収容される。ストリンガ13の一端は、外板11に接続され、ストリンガ13の他端は、ボックス構造体15に接続される。本実施形態では、ストリンガ13は、外板11と一体的に構成される。ただし、ストリンガ13は、外板11と別体的に構成され、外板11に取り付けられてもよい。 The cross-sectional shape of the outer plate 11 has, for example, a streamlined airfoil shape. The outer plate 11 has an outer surface exposed to an external space S1 and an inner surface forming an internal space S2. The stringer 13 is formed, for example, in an I-shape and is accommodated in the internal space S2. One end of the stringer 13 is connected to the outer panel 11, and the other end of the stringer 13 is connected to the box structure 15. In this embodiment, the stringer 13 is configured integrally with the outer panel 11. However, the stringer 13 may be configured separately from the outer panel 11 and may be attached to the outer panel 11.

ボックス構造体15は、主翼5の桁(主翼桁)を備える。ボックス構造体15は、中空矩形状に形成され、内部空間S2に収容される。ボックス構造体15は、外板11から離隔した状態でストリンガ13に支持される。ボックス構造体15の内部には、燃料収容空間S3が形成される。本実施形態では、ボックス構造体15は、燃料タンクの一部として機能する。また、ボックス構造体15は、主翼5を補強する補強部材としても機能する。 The box structure 15 includes a spar of the main wing 5 (main wing spar). The box structure 15 is formed into a hollow rectangular shape and is accommodated in the internal space S2. The box structure 15 is supported by the stringer 13 while being spaced apart from the outer panel 11. A fuel storage space S3 is formed inside the box structure 15. In this embodiment, the box structure 15 functions as part of the fuel tank. Furthermore, the box structure 15 also functions as a reinforcing member that reinforces the main wing 5.

主翼5は、外板11と一体的に構成されたストリンガ13を締結部材(例えば、ボルト)によりボックス構造体15に締結することで、組み立てられる。 The main wing 5 is assembled by fastening the stringer 13, which is integrally formed with the outer plate 11, to the box structure 15 using a fastening member (for example, a bolt).

上述したように、航空機1の飛行中、主翼5の上側の外板11は、圧縮荷重を受け、下側の外板11は、引張荷重を受ける。一般的に、外板11に用いられる材料の圧縮強度は、引張強度よりも低い傾向にある。そのため、主翼5の上側の外板11が目標圧縮荷重まで耐荷できるか否かを検査するために強度保証試験を行う必要がある。 As described above, during flight of the aircraft 1, the upper skin 11 of the main wing 5 receives a compressive load, and the lower skin 11 receives a tensile load. Generally, the compressive strength of the material used for the outer panel 11 tends to be lower than the tensile strength. Therefore, it is necessary to perform a strength guarantee test to check whether the upper outer plate 11 of the main wing 5 can withstand the target compressive load.

[3.供試体の構成]
強度保証試験において、主翼5の一部が供試体17として使用される。本実施形態では、例えば、主翼5のうち上側の外板部材の一部が供試体17として使用される。ただし、これに限定されず、供試体17は、主翼5のうち下側の外板部材の一部であってもよいし、水平尾翼7または垂直尾翼9など他の翼の外板部材の一部であってもよいし、胴体3の外板部材の一部であってもよい。つまり、供試体17は、航空機1の外板部材の一部であればよい。
[3. Configuration of specimen]
In the strength assurance test, a part of the main wing 5 is used as a specimen 17. In this embodiment, for example, a part of the upper outer panel member of the main wing 5 is used as the specimen 17. However, the specimen 17 is not limited to this, and may be a part of the lower outer panel member of the main wing 5, or a part of the outer panel member of another wing such as the horizontal stabilizer 7 or the vertical stabilizer 9. or a part of the outer panel member of the fuselage 3. That is, the specimen 17 may just be a part of the outer panel member of the aircraft 1.

図3は、本実施形態に係る供試体17の概略斜視図である。図3に示すように、供試体17は、外板11と、ストリンガ13と、一対の補強板19、19とを含む。 FIG. 3 is a schematic perspective view of the specimen 17 according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the specimen 17 includes an outer panel 11, a stringer 13, and a pair of reinforcing plates 19, 19.

以下では、外板11の厚み方向に対して平行な方向を前後方向X、前後方向Xに対して垂直な水平方向を左右方向Y、前後方向Xおよび左右方向Yに対して垂直な方向を上下方向Zとして説明する。前方向+X(以下、前側)は、外板11のうちストリンガ13が配置される側に向かう方向であり、後方向-X(以下、後側)は、外板11のうちストリンガ13が配置される側とは反対側に向かう方向である。左方向+Y(以下、左側)、右方向-Y(以下、右側)はそれぞれ、供試体17を前側から見たときの左側、右側に向かう方向である。上方向+Z(以下、上側)、下方向-Z(以下、下側)はそれぞれ、供試体17を前側から見たときの上側、下側に向かう方向である。 Below, the direction parallel to the thickness direction of the outer plate 11 is the front-rear direction X, the horizontal direction perpendicular to the front-rear direction X is the left-right direction Y, and the direction perpendicular to the front-rear direction X and the left-right direction Y is the up-down direction. This will be explained as direction Z. The front direction +X (hereinafter referred to as the front side) is the direction toward the side of the outer panel 11 where the stringer 13 is arranged, and the rear direction -X (hereinafter referred to as the rear side) is the direction toward the side of the outer panel 11 where the stringer 13 is arranged. The direction is towards the opposite side from the side you are facing. Left direction +Y (hereinafter referred to as left side) and right direction -Y (hereinafter referred to as right side) are directions toward the left and right sides, respectively, when the specimen 17 is viewed from the front side. The upward direction +Z (hereinafter referred to as upper side) and the lower direction -Z (hereinafter referred to as lower side) are directions toward the upper side and lower side, respectively, when the specimen 17 is viewed from the front side.

図3中、航空機1の外板部材である外板11およびストリンガ13は、板厚方向と垂直な長手方向が上下方向Zとなるように起立して配置される。外板11およびストリンガ13は、例えば、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)により構成される。ただし、外板11およびストリンガ13は、GFRP(Glass-Fiber-Reinforced Plastics)またはAFRP(Aramid-Fiber-Reinforced Plastics)などの他の繊維強化プラスチックにより構成されてもよい。これにより、外板11およびストリンガ13が金属材料で構成される場合よりも、比強度を大きくすることができ、また軽量化が可能となる。 In FIG. 3, the outer panel 11 and stringer 13, which are outer panel members of the aircraft 1, are arranged upright so that the longitudinal direction perpendicular to the plate thickness direction corresponds to the vertical direction Z. The outer plate 11 and the stringer 13 are made of, for example, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). However, the outer panel 11 and the stringer 13 may be made of other fiber-reinforced plastics such as GFRP (Glass-Fiber-Reinforced Plastics) or AFRP (Aramid-Fiber-Reinforced Plastics). Thereby, the specific strength can be increased and the weight can be reduced compared to when the outer plate 11 and the stringer 13 are made of metal materials.

一対の補強板19、19は、それぞれ矩形状に形成される。ただし、一対の補強板19、19は、多角形状または円形状など、矩形状以外の形状に形成されてもよい。一対の補強板19、19は、例えばアルミニウムなどの金属により構成される。ただし、一対の補強板19、19は、外板11およびストリンガ13と同じ材質により構成されてもよい。 The pair of reinforcing plates 19, 19 are each formed into a rectangular shape. However, the pair of reinforcing plates 19, 19 may be formed in a shape other than a rectangular shape, such as a polygonal shape or a circular shape. The pair of reinforcing plates 19, 19 are made of metal such as aluminum, for example. However, the pair of reinforcing plates 19, 19 may be made of the same material as the outer plate 11 and the stringer 13.

一対の補強板19、19は、外板11およびストリンガ13の上下方向Zの両端に取り付けられる。一対の補強板19、19は、強度保証試験において外板11およびストリンガ13に圧縮荷重が上下方向Zに均等かつ安定的に負荷されるように、外板11およびストリンガ13の上下両端部を補強する機能を有する。一対の補強板19、19により、左右方向Yおよび前後方向Xへの外板11およびストリンガ13の移動が制限される。 A pair of reinforcing plates 19, 19 are attached to both ends of the outer plate 11 and the stringer 13 in the vertical direction Z. The pair of reinforcing plates 19, 19 reinforces both upper and lower ends of the outer panel 11 and the stringer 13 so that compressive loads are evenly and stably applied to the outer panel 11 and the stringer 13 in the vertical direction Z during the strength guarantee test. It has the function of The movement of the outer plate 11 and the stringer 13 in the left-right direction Y and the front-back direction X is restricted by the pair of reinforcing plates 19, 19.

[4.圧縮試験装置の構成]
図4を参照して、本実施形態に係る圧縮試験装置について説明する。図4は、本実施形態に係る圧縮試験装置100の概略構成図である。図4では、図面を見やすくするため、供試体17のうちストリンガ13を不図示としている。
[4. Compression test equipment configuration]
With reference to FIG. 4, a compression test apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the compression testing apparatus 100 according to this embodiment. In FIG. 4, the stringer 13 of the specimen 17 is not shown in order to make the drawing easier to see.

本実施形態に係る強度保証試験では、供試体17に対して上下方向Zに圧縮荷重を負荷する圧縮試験装置100が使用される。図4に示すように、圧縮試験装置100は、一対の圧縮板101、101と、負荷装置103と、第1歪ゲージ105aと、第2歪ゲージ105bと、第3歪ゲージ105c(以下、歪ゲージ105と総称する場合もある。)と、制御装置107とを含む。 In the strength assurance test according to the present embodiment, a compression testing apparatus 100 is used that applies a compressive load to the specimen 17 in the vertical direction Z. As shown in FIG. 4, the compression test apparatus 100 includes a pair of compression plates 101, 101, a load device 103, a first strain gauge 105a, a second strain gauge 105b, and a third strain gauge 105c (hereinafter referred to as strain gauge). ) and a control device 107.

一対の圧縮板101、101は、それぞれ矩形状に形成される。ただし、一対の圧縮板101、101は、多角形状または円形状など、矩形状以外の形状に形成されてもよい。一対の圧縮板101、101は、互いに上下方向Zに対向して配置され、供試体17に対して上下方向Zの両側に配置される。一対の圧縮板101、101は、供試体17の上下方向Zにおける端面17a、17aとそれぞれ接触可能な接触面101aを有する。上側の圧縮板101の下面、および下側の圧縮板101の上面が接触面101aとなる。一対の圧縮板101、101は、供試体17を第1方向(上下方向Z)に挟み込み、供試体17を保持する。 The pair of compression plates 101, 101 are each formed into a rectangular shape. However, the pair of compression plates 101, 101 may be formed in a shape other than a rectangular shape, such as a polygonal shape or a circular shape. The pair of compression plates 101, 101 are arranged to face each other in the up-down direction Z, and are arranged on both sides of the specimen 17 in the up-down direction Z. The pair of compression plates 101, 101 have contact surfaces 101a that can respectively contact end surfaces 17a, 17a of the specimen 17 in the vertical direction Z. The lower surface of the upper compression plate 101 and the upper surface of the lower compression plate 101 serve as the contact surface 101a. The pair of compression plates 101, 101 sandwich the specimen 17 in the first direction (vertical direction Z) and hold the specimen 17.

負荷装置103は、一対の圧縮板101、101のうち上側の圧縮板101に接続される。ただし、負荷装置103は、一対の圧縮板101、101のうち下側の圧縮板101に接続されてもよいし、一対の圧縮板101、101の双方に接続されてもよい。 The load device 103 is connected to the upper compression plate 101 of the pair of compression plates 101, 101. However, the load device 103 may be connected to the lower compression plate 101 of the pair of compression plates 101, 101, or may be connected to both of the pair of compression plates 101, 101.

負荷装置103は、圧縮板101を介して、供試体17に対し第1方向に圧縮荷重を負荷する。本実施形態では、圧縮荷重を負荷する第1方向は、上下方向Zである。ただし、これに限定されず、圧縮荷重を負荷する第1方向は、左右方向Yまたは前後方向Xなど、上下方向Zとは異なる方向であってもよい。 The loading device 103 applies a compressive load to the specimen 17 in a first direction via the compression plate 101 . In this embodiment, the first direction in which the compressive load is applied is the vertical direction Z. However, the first direction in which the compressive load is applied may be a direction different from the up-down direction Z, such as the left-right direction Y or the front-back direction X.

歪ゲージ105は、供試体17の標定部109におけるひずみを検出する。本実施形態では、例えば、3つの歪ゲージ105a、105b、105cが供試体17に取り付けられているが、歪ゲージの設置数は2つ、または4つ以上であってもよい。歪ゲージ105は、供試体17のうち、例えば上下方向の中央部付近に位置する標定部109に取り付けられる。これらの歪ゲージ105は、供試体17の幅方向(左右方向Y)に間隔を空けて配置されている。なお、図4の例では、供試体17の前面(+X方向の側面)側に3つの歪ゲージ105が配置されているが、圧縮試験時における供試体17の曲げの有無を確認するため、後面(-X方向の側面)側に複数の歪ゲージ105が取り付けられてもよい。これらの歪ゲージ105により、供試体17の標定部109におけるひずみが測定される。 The strain gauge 105 detects strain in the orientation section 109 of the specimen 17. In this embodiment, for example, three strain gauges 105a, 105b, and 105c are attached to the specimen 17, but the number of strain gauges installed may be two, or four or more. The strain gauge 105 is attached to the orientation section 109 located near the center of the specimen 17 in the vertical direction, for example. These strain gauges 105 are arranged at intervals in the width direction (horizontal direction Y) of the specimen 17. In the example of FIG. 4, three strain gauges 105 are arranged on the front side (side surface in the +X direction) of the specimen 17, but in order to check whether the specimen 17 is bent during the compression test, the rear side A plurality of strain gauges 105 may be attached to the (side surface in the −X direction) side. These strain gauges 105 measure strain in the orientation section 109 of the specimen 17.

標定部109は、供試体17のうち強度保証試験の測定対象となる部位に設定される。例えば、標定部109は、供試体17に圧縮荷重をかけた状態をシミュレーションした際の強度解析の結果、圧縮応力が最も大きくなる部位(最酷部)であってもよい。つまり、標定部109は、供試体17のうち最も強度が弱いと予測される部位であり、強度保証試験における破壊対象部位であってもよい。本実施形態では、例えば、供試体17の上下方向Zの中央部付近が、標定部109に設定されている。しかし、標定部109の設定位置はかかる例に限定されず、供試体17のうち測定を所望する任意の位置、例えば、供試体17の端面17aと中央部との間の領域を、標定部109として設定してもよい。 The orientation section 109 is set at a portion of the specimen 17 that is to be measured in the strength assurance test. For example, the orientation portion 109 may be a portion (severe portion) where the compressive stress is greatest as a result of strength analysis when a state in which a compressive load is applied to the specimen 17 is simulated. That is, the orientation part 109 is a part of the specimen 17 that is predicted to have the weakest strength, and may be a part to be destroyed in the strength assurance test. In this embodiment, for example, the vicinity of the center of the specimen 17 in the vertical direction Z is set as the orientation section 109. However, the setting position of the locating unit 109 is not limited to this example, and the locating unit 109 can set any position of the specimen 17 where measurement is desired, for example, the area between the end surface 17a and the center of the specimen 17. You can also set it as .

本実施形態では、標定部109の左右方向Yの幅は、上下方向Zの幅よりも大きく、横長に設定される。ただし、標定部109の左右方向Yの幅は、上下方向Zの幅よりも小さくてもよく、縦長に設定されてもよい。また、標定部109のうち最も左側の端部の高さは、標定部109のうち最も右側の端部の高さと大凡等しい。ただし、標定部109のうち最も左側の端部の高さは、標定部109のうち最も右側の端部の高さより高くてもよいし、低くてもよく、左右方向Yに対し傾斜して設定されてもよい。 In this embodiment, the width of the orientation section 109 in the left-right direction Y is larger than the width in the up-down direction Z, and is set to be horizontally long. However, the width of the orientation section 109 in the left-right direction Y may be smaller than the width in the up-down direction Z, or may be set vertically. Further, the height of the leftmost end of the orientation section 109 is approximately equal to the height of the rightmost end of the orientation section 109. However, the height of the leftmost end of the orientation section 109 may be higher or lower than the height of the rightmost end of the orientation section 109, and is set to be inclined with respect to the left-right direction Y. may be done.

第1歪ゲージ105aは、標定部109のうち最も左側に配置される。第3歪ゲージ105cは、標定部109のうち最も右側に配置される。第2歪ゲージ105bは、第1歪ゲージ105aと第3歪ゲージ105cの間に配置され、標定部109の中央に配置される。 The first strain gauge 105a is arranged on the leftmost side of the orientation section 109. The third strain gauge 105c is arranged on the rightmost side of the orientation section 109. The second strain gauge 105b is arranged between the first strain gauge 105a and the third strain gauge 105c, and is arranged at the center of the orientation section 109.

制御装置107は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータからなり、圧縮試験装置100全体を統括制御する。図4中、制御装置107に入出力する信号を一点鎖線で示す。制御装置107は、負荷装置103と電気的に接続され、供試体17に負荷する圧縮荷重を制御する。また、制御装置107は、一対の圧縮板101、101と電気的に接続され、後述する調整機構115を制御する。 The control device 107 is composed of a microcomputer including a central processing unit (CPU), a ROM in which programs and the like are stored, and a RAM as a work area, and controls the entire compression testing device 100. In FIG. 4, signals input and output to the control device 107 are shown by dashed lines. The control device 107 is electrically connected to the load device 103 and controls the compressive load applied to the specimen 17. Further, the control device 107 is electrically connected to the pair of compression plates 101, 101, and controls an adjustment mechanism 115, which will be described later.

制御装置107は、第1歪ゲージ105a、第2歪ゲージ105b、および、第3歪ゲージ105cと電気的に接続される。制御装置107は、第1歪ゲージ105a、第2歪ゲージ105b、および、第3歪ゲージ105cから、標定部109の各位置におけるひずみに応じた出力を取得する。制御装置107は、取得した出力に基づいて、標定部109のうち各歪ゲージ105a、105b、105cが取り付けられた各部位にかかる応力を導出する。制御装置107は、導出結果を表示部に表示する。 The control device 107 is electrically connected to the first strain gauge 105a, the second strain gauge 105b, and the third strain gauge 105c. The control device 107 acquires outputs corresponding to the strain at each position of the orientation section 109 from the first strain gauge 105a, the second strain gauge 105b, and the third strain gauge 105c. Based on the acquired output, the control device 107 derives the stress applied to each portion of the orientation unit 109 to which each of the strain gauges 105a, 105b, and 105c is attached. The control device 107 displays the derivation result on the display unit.

[5.圧縮板の構成]
つぎに、図5および図6を参照して、圧縮試験装置100が備える圧縮板101の構成について詳細に説明する。図5は、本実施形態に係る圧縮板101の概略斜視図である。図6は、本実施形態の圧縮板101の概略断面図である。なお、図5および図6では、一対の圧縮板101、101のうち下側の圧縮板101を示し、以下では、当該下側の圧縮板101の構成について詳細に説明する。一対の圧縮板101、101のうち上側の圧縮板101は、下側の圧縮板101と同じ構成であるため、詳細な説明については省略する。
[5. Compression plate configuration]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the configuration of the compression plate 101 included in the compression testing apparatus 100 will be described in detail. FIG. 5 is a schematic perspective view of the compression plate 101 according to this embodiment. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the compression plate 101 of this embodiment. 5 and 6 show the lower compression plate 101 of the pair of compression plates 101, 101, and the configuration of the lower compression plate 101 will be described in detail below. Of the pair of compression plates 101, 101, the upper compression plate 101 has the same configuration as the lower compression plate 101, so detailed description thereof will be omitted.

図5および図6に示すように、圧縮板101は、複数の可動片111と、収容部113と、調整機構115とを備える。 As shown in FIGS. 5 and 6, the compression plate 101 includes a plurality of movable pieces 111, a housing section 113, and an adjustment mechanism 115.

複数の可動片111は、圧縮板101のうち供試体17と接触する部分を前後方向Xおよび左右方向Yに格子状に分割して構成される。各可動片111は、例えば直方体形状を有するが、かかる例に限定されず、立方体形状、多角柱形状などであってもよい。 The plurality of movable pieces 111 are configured by dividing a portion of the compression plate 101 that contacts the specimen 17 into a grid pattern in the front-rear direction X and the left-right direction Y. Each movable piece 111 has, for example, a rectangular parallelepiped shape, but is not limited to this example, and may have a cubic shape, a polygonal column shape, or the like.

複数の可動片111の上面は、供試体17の下面と接触する接触面111aとなる。図5の状態では、各可動片111の接触面111aは、圧縮板101の上面と面一である。複数の可動片111は、上下方向Zに個別に移動可能に構成される。つまり、複数の可動片111は、負荷装置103の荷重方向に個別に移動可能である。この結果、各可動片111は、圧縮板101の上面(接触面101a)に対して、突出位置、面一位置、または退避位置に配置される。突出位置は、可動片111の接触面111aが圧縮板101の上面から上方に突出した状態における可動片111の位置である。面一位置は、可動片111の接触面111aが圧縮板101の上面と面一である状態における可動片111の位置である。退避位置は、可動片111の接触面111aが圧縮板101の上面から下方に退避した状態における可動片111の位置である。 The upper surface of the plurality of movable pieces 111 becomes a contact surface 111a that contacts the lower surface of the specimen 17. In the state shown in FIG. 5, the contact surface 111a of each movable piece 111 is flush with the upper surface of the compression plate 101. The plurality of movable pieces 111 are configured to be individually movable in the vertical direction Z. That is, the plurality of movable pieces 111 can be individually moved in the direction of the load on the load device 103. As a result, each movable piece 111 is placed in a protruding position, flush position, or retracted position with respect to the upper surface (contact surface 101a) of compression plate 101. The protruding position is the position of the movable piece 111 in a state where the contact surface 111a of the movable piece 111 protrudes upward from the upper surface of the compression plate 101. The flush position is a position of the movable piece 111 in a state where the contact surface 111a of the movable piece 111 is flush with the upper surface of the compression plate 101. The retracted position is the position of the movable piece 111 in a state where the contact surface 111a of the movable piece 111 is retracted downward from the upper surface of the compression plate 101.

収容部113は、圧縮板101の上面から下面側に窪んで形成される、例えば矩形状の凹部である。収容部113には、上記複数の可動片111が収容される。例えば、各可動片111が突出位置にあるときは、収容部113は当該各可動片111の下部側の一部を収容する。一方、各可動片111が退避位置にあるときは、収容部113は可動片111の全部を収容する。 The accommodating portion 113 is, for example, a rectangular recess that is formed by recessing from the upper surface of the compression plate 101 to the lower surface side. The plurality of movable pieces 111 are accommodated in the accommodation portion 113 . For example, when each movable piece 111 is in the protruding position, the accommodating portion 113 accommodates a part of the lower side of each movable piece 111. On the other hand, when each movable piece 111 is in the retracted position, the accommodating portion 113 accommodates all of the movable pieces 111.

調整機構115は、上記各可動片111を上下方向Zに個別に移動させ、各可動片111の高さ位置を個別に調整する機能を有する。調整機構115は、複数のボールネジ117と、複数のモータ119とを備える。複数のボールネジ117および複数のモータ119の設置数は、複数の可動片111の設置数に対応している。各ボールネジ117は、各可動片111と螺合している。各ボールネジ117の上端は、各可動片111に接続され、各ボールネジ117の下端は、各モータ119に接続されている。 The adjustment mechanism 115 has a function of individually moving each movable piece 111 in the vertical direction Z and adjusting the height position of each movable piece 111 individually. The adjustment mechanism 115 includes a plurality of ball screws 117 and a plurality of motors 119. The number of installed ball screws 117 and multiple motors 119 corresponds to the number of installed movable pieces 111. Each ball screw 117 is threadedly engaged with each movable piece 111. The upper end of each ball screw 117 is connected to each movable piece 111, and the lower end of each ball screw 117 is connected to each motor 119.

各モータ119は、各ボールネジ117に接続される。各モータ119は、各ボールネジ117のうち各可動片111と接続する側と反対側の端部に接続される。各モータ119は、各ボールネジ117を中心軸回りに回転させる。これにより、各ボールネジ117と螺合する各可動片111が上下方向Zに移動する。各モータ119は、制御装置107と電気的に接続され、制御装置107により各モータシャフトの回転量および回転方向が制御される。 Each motor 119 is connected to each ball screw 117. Each motor 119 is connected to an end of each ball screw 117 opposite to the side connected to each movable piece 111 . Each motor 119 rotates each ball screw 117 around its central axis. As a result, each movable piece 111 screwed into each ball screw 117 moves in the vertical direction Z. Each motor 119 is electrically connected to the control device 107, and the control device 107 controls the amount and direction of rotation of each motor shaft.

[6.可動片および調整機構の動作]
図6を参照して、本実施形態に係る圧縮試験装置100の可動片111および調整機構115の動作について説明する。図6中、制御装置107から各モータ119に出力される出力信号を一点鎖線で示す。
[6. Operation of movable piece and adjustment mechanism]
With reference to FIG. 6, the operations of the movable piece 111 and the adjustment mechanism 115 of the compression testing apparatus 100 according to this embodiment will be described. In FIG. 6, the output signal output from the control device 107 to each motor 119 is shown by a chain line.

図6に示すように、複数の可動片111は、圧縮板101の上面に対して上下方向に個別に移動することができる。例えば、各ボールネジ117を時計回りに回転させることで、各可動片111は、上側に移動することができる。また、各ボールネジ117を反時計回りに回転させることで、各可動片111は、下側に移動することができる。 As shown in FIG. 6, the plurality of movable pieces 111 can individually move in the vertical direction with respect to the upper surface of the compression plate 101. For example, by rotating each ball screw 117 clockwise, each movable piece 111 can be moved upward. Moreover, by rotating each ball screw 117 counterclockwise, each movable piece 111 can be moved downward.

各可動片111の上下方向Zの移動量は、各ボールネジ117の回転量に応じて変化する。各ボールネジ117の回転量が大きくなるほど、各可動片111の上下方向Zの移動量が大きくなる。図6中、最も右側に位置するボールネジ117から最も左側に位置するボールネジ117に向かって順に時計回り方向の回転量が大きくなっている。そのため、最も右側に位置する可動片111から最も左側に位置する可動片111に向かって順に上方への移動量が大きくなっている。このように、各モータ119により各ボールネジ117を、正逆方向に回転させることにより、各可動片111を上下方向Zに移動させ、各可動片111の高さを調整できる。 The amount of movement of each movable piece 111 in the vertical direction Z changes depending on the amount of rotation of each ball screw 117. As the amount of rotation of each ball screw 117 increases, the amount of movement of each movable piece 111 in the vertical direction Z increases. In FIG. 6, the amount of rotation in the clockwise direction increases in order from the ball screw 117 located on the rightmost side to the ball screw 117 located on the leftmost side. Therefore, the amount of upward movement increases in order from the movable piece 111 located on the rightmost side to the movable piece 111 located on the leftmost side. In this way, by rotating each ball screw 117 in the forward and reverse directions using each motor 119, each movable piece 111 can be moved in the vertical direction Z, and the height of each movable piece 111 can be adjusted.

ところで、強度保証試験において、圧縮試験装置100により供試体17に圧縮荷重を負荷した際に、供試体17の端面17aと圧縮板101の接触面101aとの接触状態によっては、供試体17に想定外の面外変形が生じ、端部破壊を起こすおそれがある。 By the way, in the strength assurance test, when a compressive load is applied to the specimen 17 by the compression testing apparatus 100, depending on the contact state between the end surface 17a of the specimen 17 and the contact surface 101a of the compression plate 101, the specimen 17 may be Out-of-plane deformation may occur and end fracture may occur.

そこで、本実施形態の圧縮試験装置100は、強度保証試験(本試験)を行う前に、供試体17に影響がない程度のプレ圧縮荷重を負荷し、標定部109に取り付けた複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力により面外変形の兆候を確認する。 Therefore, before performing the strength assurance test (main test), the compression test apparatus 100 of the present embodiment loads a pre-compression load to the extent that it does not affect the specimen 17, and uses a plurality of strain gauges attached to the orientation section 109. Signs of out-of-plane deformation are confirmed by the outputs 105a, 105b, and 105c.

具体的に、圧縮試験装置100を用いて強度保証試験を行う前に、プレ圧縮荷重を負荷する予備圧縮作業を行う。この予備圧縮作業では、強度保証試験で負荷する目標圧縮荷重未満となるプレ圧縮荷重を供試体17に負荷する。このとき、制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力を取得し、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力値が大凡一致しているか否か判定する。ここで、制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力値が完全に一致していなくても、出力値のずれ量が所定の閾値未満である場合、大凡一致していると判定する。つまり、制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力値が所定の範囲内で略均等な値となっているか否か判定する。 Specifically, before performing a strength guarantee test using the compression testing apparatus 100, a preliminary compression work is performed in which a pre-compression load is applied. In this preliminary compression work, a pre-compression load that is less than the target compression load applied in the strength assurance test is applied to the specimen 17. At this time, the control device 107 acquires the outputs of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c, and determines whether the output values of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c roughly match. Here, even if the output values of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c do not completely match, if the deviation amount of the output values is less than a predetermined threshold value, the control device 107 determines that they roughly match. judge. That is, the control device 107 determines whether the output values of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c are approximately equal within a predetermined range.

制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力値の全てが大凡一致している場合、標定部109にかかる圧縮応力は幅方向で略均等であり、供試体17に想定外の面外変形は生じ難く、強度保証試験は実行可能であると判定する。一方、制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cのいずれかの出力値が他の出力値と大凡一致でない場合、標定部109にかかる圧縮応力は幅方向の部位に応じてずれており、供試体17に想定外の面外変形は生じ易く、強度保証試験は実行不可であると判定する。この場合、制御装置107は、複数のモータ119を制御し、供試体17の端面17aと圧縮板101の接触面101aとの接触状態を調整する接触状態調整処理を実行する。 The control device 107 determines that when all the output values of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c are approximately the same, the compressive stress applied to the orientation section 109 is approximately equal in the width direction, and the specimen 17 is subjected to unexpected stress. Out-of-plane deformation is unlikely to occur, and the strength assurance test is judged to be practicable. On the other hand, when the output value of any one of the plurality of strain gauges 105a, 105b, 105c does not roughly match the other output values, the control device 107 controls the compressive stress applied to the orientation section 109 to be shifted depending on the portion in the width direction. Therefore, unexpected out-of-plane deformation is likely to occur in the specimen 17, and it is determined that the strength guarantee test cannot be performed. In this case, the control device 107 controls the plurality of motors 119 and executes a contact state adjustment process for adjusting the contact state between the end surface 17a of the specimen 17 and the contact surface 101a of the compression plate 101.

図7は、本実施形態に係る接触状態調整処理中の圧縮試験装置100の概略構成図である。図7では、供試体17の各部位にかかる圧縮応力の大きさを実線矢印で示し、各歪ゲージ105a、105b、105cから制御装置107に出力される出力信号および制御装置107から各モータ119に出力される出力信号を一点鎖線で示す。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the compression testing apparatus 100 during the contact state adjustment process according to the present embodiment. In FIG. 7, the magnitude of the compressive stress applied to each part of the specimen 17 is indicated by solid line arrows, and the output signals output from each strain gauge 105a, 105b, 105c to the control device 107 and the output signal from the control device 107 to each motor 119 are shown by solid arrows. The output signal to be outputted is shown by a dashed line.

図7に示すように、制御装置107は、供試体17にプレ圧縮荷重を負荷した状態において、複数の歪ゲージ105a、105b、105cから標定部109のひずみに応じた出力を取得する。そして、制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力値が相互にほぼ一致するように、調整機構115を制御する。換言すれば、制御装置107は、標定部109のうち各歪ゲージ105a、105b、105cが位置する部位にかかる圧縮応力がほぼ同程度となるように、調整機構115を制御する。 As shown in FIG. 7, the control device 107 obtains outputs corresponding to the strain in the orientation section 109 from the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c while a pre-compression load is applied to the specimen 17. Then, the control device 107 controls the adjustment mechanism 115 so that the output values of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c substantially match each other. In other words, the control device 107 controls the adjustment mechanism 115 so that the compressive stresses applied to the portions of the orientation section 109 where the strain gauges 105a, 105b, and 105c are located are approximately the same.

具体的に、制御装置107は、歪ゲージ105の出力に基づいて、各モータ119の回転量および回転方向を制御することで、各可動片111の上下方向Zの位置を個別に制御する。例えば、標定部109の第1歪ゲージ105aにかかる圧縮応力が第2歪ゲージ105bおよび第3歪ゲージ105cにかかる圧縮応力よりも小さい場合、最も左側のモータ119を制御し、最も左側の可動片111を上側に移動させる。これにより、最も左側の可動片111が供試体17の端面17aを押圧する押圧力が大きくなり、標定部109のうち第1歪ゲージ105aの部位にかかる圧縮応力が大きくなる。 Specifically, the control device 107 individually controls the position of each movable piece 111 in the vertical direction Z by controlling the amount and direction of rotation of each motor 119 based on the output of the strain gauge 105. For example, if the compressive stress applied to the first strain gauge 105a of the orientation unit 109 is smaller than the compressive stress applied to the second strain gauge 105b and the third strain gauge 105c, the leftmost motor 119 is controlled, and the leftmost movable piece 111 to the upper side. As a result, the pressing force with which the leftmost movable piece 111 presses the end surface 17a of the specimen 17 increases, and the compressive stress applied to the first strain gauge 105a portion of the orientation section 109 increases.

また、標定部109の第3歪ゲージ105cにかかる圧縮応力が第2歪ゲージ105bおよび第1歪ゲージ105aにかかる圧縮応力よりも大きい場合、最も右側のモータ119を制御し、最も右側の可動片111を下側に移動させる。これにより、最も右側の可動片111が供試体17の端面17aを押圧する押圧力が小さくなり、第3歪ゲージ105cの部位にかかる圧縮応力が小さくなる。 Further, when the compressive stress applied to the third strain gauge 105c of the orientation unit 109 is larger than the compressive stress applied to the second strain gauge 105b and the first strain gauge 105a, the rightmost motor 119 is controlled, and the rightmost movable piece Move 111 downward. As a result, the pressing force with which the rightmost movable piece 111 presses the end surface 17a of the specimen 17 becomes smaller, and the compressive stress applied to the third strain gauge 105c becomes smaller.

図7では、供試体17の上側の端面17aにかかる圧縮応力が、供試体17の幅方向(左右方向Y)において略均等であり、下側の端面17aにかかる圧縮応力が左側に向かうほど大きくなっている例について示す。また、供試体17の中央部付近の標定部109にかかる圧縮応力が、供試体17の幅方向(左右方向Y)において略均等である例について示す。 In FIG. 7, the compressive stress applied to the upper end surface 17a of the specimen 17 is approximately equal in the width direction (horizontal direction Y) of the specimen 17, and the compressive stress applied to the lower end surface 17a increases toward the left side. An example of this is shown below. Further, an example will be shown in which the compressive stress applied to the orientation portion 109 near the center of the specimen 17 is approximately equal in the width direction (left-right direction Y) of the specimen 17.

このように、制御装置107は、調整機構115を制御することで、標定部109にかかる圧縮応力が、供試体17の幅方向で略均等となるように制御できる。 In this way, by controlling the adjustment mechanism 115, the control device 107 can control the compressive stress applied to the orientation portion 109 to be approximately uniform in the width direction of the specimen 17.

以上のように、本実施形態の圧縮試験装置100は、複数の可動片111と、調整機構115とを備える。これにより、供試体17の端面17aと圧縮板101の接触面101aとの間にシムを設置することなく、端面17aと接触面101aとの間の隙間を埋めて、両者の接触状態を良好に調整することができる。 As described above, the compression testing apparatus 100 of this embodiment includes a plurality of movable pieces 111 and an adjustment mechanism 115. As a result, the gap between the end surface 17a and the contact surface 101a is filled without installing a shim between the end surface 17a of the specimen 17 and the contact surface 101a of the compression plate 101, and a good contact state between the two can be achieved. Can be adjusted.

ここで、従来技術のように、供試体の端面と圧縮板の接触面との間にシムを設置して、端面と接触面との接触状態を調整する場合、その調整量はシムの板厚に依存するため、接触状態を最適にすることが困難であった。また、シムを用いた接触状態の調整は、プレ圧縮荷重の負荷、複数の歪ゲージによるひずみの測定、プレ圧縮荷重の除荷、シムの板厚の検討、シムの設置、および、プレ圧縮荷重の負荷といった作業を繰り返し行う必要があった。そのため、シムによる接触状態の調整は、多大な時間と労力がかかるという問題があった。 Here, when adjusting the contact state between the end surface and the contact surface by installing a shim between the end surface of the specimen and the contact surface of the compression plate as in the conventional technology, the amount of adjustment is the thickness of the shim. Therefore, it was difficult to optimize the contact condition. In addition, adjustment of the contact state using shims involves applying a pre-compression load, measuring strain using multiple strain gauges, unloading the pre-compression load, considering the thickness of the shim, installing the shim, and applying the pre-compression load. It was necessary to repeatedly perform tasks such as overloading. Therefore, there is a problem in that adjusting the contact state using shims takes a lot of time and effort.

これに対し、本実施形態の圧縮試験装置100によれば、プレ圧縮荷重をかけた状態のまま、調整機構115により複数の可動片111を個別に移動させ、端面17aと接触面101aとの接触状態を簡易かつ迅速に調整することができる。 On the other hand, according to the compression testing apparatus 100 of the present embodiment, the adjustment mechanism 115 moves the plurality of movable pieces 111 individually while the pre-compression load is applied, and the end surface 17a and the contact surface 101a are brought into contact with each other. Conditions can be adjusted easily and quickly.

さらに、各可動片111の各辺の長さは、シムの各辺の長さより小さい。例えば、各可動片111の各辺の長さは、3cm未満である。また、各ボールネジ117による各可動片111の荷重方向への最小移動量は、従来のシムの最小板厚よりも小さい。例えば、各可動片111の荷重方向への最小移動量は、0.1mm未満である。これにより、調整機構115による端面17aと接触面101aとの接触状態の調整は、シムによる端面17aと接触面101aとの接触状態の調整よりも精度よく微調整することができる。 Furthermore, the length of each side of each movable piece 111 is smaller than the length of each side of the shim. For example, the length of each side of each movable piece 111 is less than 3 cm. Further, the minimum amount of movement of each movable piece 111 in the load direction by each ball screw 117 is smaller than the minimum plate thickness of a conventional shim. For example, the minimum amount of movement of each movable piece 111 in the load direction is less than 0.1 mm. Thereby, the adjustment of the contact state between the end surface 17a and the contact surface 101a by the adjustment mechanism 115 can be finely adjusted with higher precision than the adjustment of the contact state between the end surface 17a and the contact surface 101a using the shim.

また、プレ圧縮荷重をかけた状態のまま端面17aと接触面101aとの接触状態を調整することができるため、シムによる端面17aと接触面101aとの接触状態の調整よりも時間と労力を低減することができる。例えば、従来のシムによる接触状態の調整は、プレ圧縮荷重の負荷および除荷を繰り返し行う必要があるのに対し、調整機構115による接触状態の調整は、プレ圧縮荷重の負荷および除荷の繰り返しは不要である。本実施形態では、調整機構115による接触状態の調整は、1回のプレ圧縮荷重の負荷のみで行うことができ、また、接触状態の調整後、強度保証試験(本試験)を連続して行うことができる。 In addition, since the contact state between the end surface 17a and the contact surface 101a can be adjusted while a pre-compression load is applied, time and labor are reduced compared to adjusting the contact state between the end surface 17a and the contact surface 101a using shims. can do. For example, adjusting the contact state using a conventional shim requires repeatedly applying and unloading a pre-compression load, whereas adjusting the contact state using the adjustment mechanism 115 requires repeatedly applying and unloading a pre-compressive load. is not necessary. In this embodiment, the adjustment of the contact state by the adjustment mechanism 115 can be performed by applying a pre-compression load only once, and after the adjustment of the contact state, a strength guarantee test (main test) is performed continuously. be able to.

本実施形態の圧縮試験装置100によれば、標定部109に取り付けられた複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力に応じて、複数の可動片111の荷重方向の位置を個別に調整可能である。これにより、供試体17の中央部付近の標定部109に撓み、歪み、捻じれ等の局所的な変形がある場合であっても、供試体17にプレ圧縮荷重を負荷した状態で、供試体17の標定部109に対して圧縮応力を均等に付与することができる。したがって、本実施形態によれば、供試体17の端面17aの状態あるいは標定部109の局所的な変形状態にかかわらず、供試体17の標定部109にかかる圧縮応力を簡易かつ高精度に調整することができる。 According to the compression testing apparatus 100 of this embodiment, the positions of the plurality of movable pieces 111 in the load direction can be adjusted individually according to the outputs of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c attached to the orientation section 109. be. As a result, even if there is local deformation such as bending, distortion, or twisting in the orientation section 109 near the center of the specimen 17, the specimen 17 can be Compressive stress can be evenly applied to the 17 orientation sections 109. Therefore, according to the present embodiment, the compressive stress applied to the orientation section 109 of the specimen 17 can be adjusted easily and with high precision, regardless of the state of the end surface 17a of the specimen 17 or the local deformation state of the orientation section 109. be able to.

本実施形態の圧縮試験装置100によれば、複数のモータ119を制御可能な制御装置107を備える。これにより、制御装置107は、複数の歪ゲージ105a、105b、105cの出力に基づいて、複数のモータ119を制御することで、標定部109にかかる応力が均等となるように自動的に調整できる。 According to the compression testing apparatus 100 of this embodiment, the control device 107 that can control the plurality of motors 119 is provided. Thereby, the control device 107 can automatically adjust the stress applied to the orientation section 109 to be equal by controlling the plurality of motors 119 based on the outputs of the plurality of strain gauges 105a, 105b, and 105c. .

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and it is understood that these naturally fall within the technical scope of the present invention. be done.

上記実施形態では、一対の圧縮板101、101の双方に複数の可動片111および調整機構115が設けられる例について説明した。しかし、これに限定されず、複数の可動片111および調整機構115は、一対の圧縮板101、101のうち一方にのみ設けられてもよい。 In the above embodiment, an example has been described in which a plurality of movable pieces 111 and adjustment mechanisms 115 are provided on both of the pair of compression plates 101, 101. However, the present invention is not limited thereto, and the plurality of movable pieces 111 and adjustment mechanism 115 may be provided only on one of the pair of compression plates 101, 101.

上記実施形態では、供試体17が一対の補強板19、19を備える例について説明した。しかし、これに限定されず、供試体17に一対の補強板19、19を設けずに、外板11およびストリンガ13のみからなる供試体17を用いてもよい。 In the embodiment described above, an example in which the specimen 17 includes a pair of reinforcing plates 19, 19 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a specimen 17 consisting only of the outer plate 11 and the stringer 13 may be used without providing the pair of reinforcing plates 19, 19 on the specimen 17.

上記実施形態では、調整機構115が複数のモータ119を備える例について説明した。しかし、これに限定されず、調整機構115は、複数のモータ119を備えなくてもよい。例えば、作業者は、制御装置107の表示部に表示される標定部109にかかる応力情報を確認しながら、調整機構115のボールネジ117を手動で回転操作してもよい。 In the above embodiment, an example in which the adjustment mechanism 115 includes a plurality of motors 119 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the adjustment mechanism 115 may not include the plurality of motors 119. For example, the operator may manually rotate the ball screw 117 of the adjustment mechanism 115 while checking stress information on the orientation section 109 displayed on the display section of the control device 107.

上記実施形態では、調整機構115が複数のボールネジ117および複数のモータ119を備える例について説明した。しかし、これに限定されず、調整機構115は、これらに代えて、各可動片111に接続される直動アクチュエータ、油圧シリンダなど、任意の駆動機構で構成されてもよい。 In the above embodiment, an example in which the adjustment mechanism 115 includes a plurality of ball screws 117 and a plurality of motors 119 has been described. However, the adjustment mechanism 115 is not limited thereto, and instead of these, the adjustment mechanism 115 may be configured with any drive mechanism such as a linear actuator or a hydraulic cylinder connected to each movable piece 111.

上記実施形態では、歪ゲージ105が供試体17の標定部109に取り付けられる例について説明した。しかし、これに限定されず、歪ゲージ105は、供試体17のうち、端面17aと標定部109との中間部に取り付けられてもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the strain gauge 105 is attached to the orientation section 109 of the specimen 17. However, the present invention is not limited thereto, and the strain gauge 105 may be attached to the intermediate portion of the specimen 17 between the end surface 17a and the orientation section 109.

上記実施形態では、供試体17が繊維強化プラスチックからなる航空機1の外板部材から構成される例について説明した。しかし、これに限定されず、供試体は、航空機1の外板1以外の部材であってもよく、また、繊維強化プラスチックとは異なる材質により構成される部材であってもよい。 In the above embodiment, an example has been described in which the specimen 17 is composed of an outer panel member of the aircraft 1 made of fiber-reinforced plastic. However, the present invention is not limited thereto, and the specimen may be a member other than the outer panel 1 of the aircraft 1, or may be a member made of a material different from fiber-reinforced plastic.

本発明は、圧縮試験装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for a compression test device.

11 外板
13 ストリンガ
17 供試体
100 圧縮試験装置
101 圧縮板
103 負荷装置
105a 第1歪ゲージ
105b 第2歪ゲージ
105c 第3歪ゲージ
107 制御装置
109 標定部
111 可動片
115 調整機構
11 Outer panel 13 Stringer 17 Specimen 100 Compression test device 101 Compression plate 103 Loading device 105a First strain gauge 105b Second strain gauge 105c Third strain gauge 107 Control device 109 Orientation section 111 Movable piece 115 Adjustment mechanism

Claims (3)

供試体を第1方向に挟み込む一対の圧縮板と、
前記圧縮板を介して前記供試体に対して前記第1方向の圧縮荷重を負荷する負荷装置と、
前記供試体に前記圧縮荷重をかけた状態をシミュレーションした際の強度解析の結果に基づいて設定される前記供試体の標定部に取り付けられた複数の歪ゲージと、
前記一対の圧縮板のうち少なくとも一方における前記供試体と接触する部分であって、前記第1方向に個別に移動可能に分割された複数の可動片と、
前記供試体に対して前記圧縮荷重を負荷した状態で、前記複数の歪ゲージの出力に応じて前記複数の可動片の前記第1方向の位置を個別に調整可能な調整機構と、
前記複数の歪ゲージの出力に基づいて、前記調整機構を制御する制御装置と、
を備え
前記制御装置は、強度保証試験で負荷する目標圧縮荷重未満となるプレ圧縮荷重を前記供試体に負荷した状態で、前記複数の歪ゲージの出力値のずれ量が所定の閾値以上である場合、当該出力値が一致するように、前記複数の可動片の前記第1方向の位置を個別に調整する、
圧縮試験装置。
a pair of compression plates that sandwich the specimen in a first direction;
a loading device that applies a compressive load in the first direction to the specimen through the compression plate;
a plurality of strain gauges attached to the orientation part of the specimen, which are set based on the results of strength analysis when simulating the state in which the compressive load is applied to the specimen ;
a plurality of movable pieces that are portions of at least one of the pair of compression plates that contact the specimen and are divided so as to be movable individually in the first direction;
an adjustment mechanism that can individually adjust the positions of the plurality of movable pieces in the first direction according to the outputs of the plurality of strain gauges while the compressive load is applied to the specimen;
a control device that controls the adjustment mechanism based on outputs of the plurality of strain gauges;
Equipped with
When the control device applies a pre-compression load that is less than the target compression load applied in the strength guarantee test to the specimen, and the amount of deviation of the output values of the plurality of strain gauges is equal to or more than a predetermined threshold value, individually adjusting the positions of the plurality of movable pieces in the first direction so that the output values match;
Compression test equipment.
前記標定部は、前記供試体に前記圧縮荷重をかけた場合に、圧縮応力が最も大きくなる部位である、請求項に記載の圧縮試験装置。 The compression testing apparatus according to claim 1 , wherein the orientation section is a region where compressive stress becomes the largest when the compressive load is applied to the specimen. 前記供試体は、繊維強化プラスチックからなる航空機の外板部材である、請求項1または2に記載の圧縮試験装置。 3. The compression test apparatus according to claim 1 , wherein the specimen is an aircraft skin member made of fiber-reinforced plastic.
JP2020002931A 2020-01-10 2020-01-10 Compression test equipment Active JP7431585B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020002931A JP7431585B2 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Compression test equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020002931A JP7431585B2 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Compression test equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021110645A JP2021110645A (en) 2021-08-02
JP7431585B2 true JP7431585B2 (en) 2024-02-15

Family

ID=77059638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020002931A Active JP7431585B2 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Compression test equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7431585B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116577220B (en) * 2023-07-13 2023-12-12 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 Test equipment for rock burst simulation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011227007A (en) 2010-04-23 2011-11-10 Shimadzu Corp Material testing machine
JP2013019771A (en) 2011-07-12 2013-01-31 Nippon Steel & Sumitomo Metal Load measuring device
JP2013156020A (en) 2012-01-26 2013-08-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Load application device
JP2015175789A (en) 2014-03-17 2015-10-05 三菱航空機株式会社 Strength testing apparatus of aircraft and strength testing method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1062324A (en) * 1996-08-14 1998-03-06 Shimadzu Corp Material testing machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011227007A (en) 2010-04-23 2011-11-10 Shimadzu Corp Material testing machine
JP2013019771A (en) 2011-07-12 2013-01-31 Nippon Steel & Sumitomo Metal Load measuring device
JP2013156020A (en) 2012-01-26 2013-08-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Load application device
JP2015175789A (en) 2014-03-17 2015-10-05 三菱航空機株式会社 Strength testing apparatus of aircraft and strength testing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021110645A (en) 2021-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2789410B1 (en) Curvature retaining device for plate-shaped workpiece, curvature retaining method for plate-shaped workpiece, and curvature forming method for plate-shaped workpiece
JP6465678B2 (en) System and method for testing compression panels
US6389876B1 (en) Material testing machine, test piece attachment set for the material testing machine, and method of conducting a material test with the material testing machine
US9454911B2 (en) Flight control test simulator system and method
JP7431585B2 (en) Compression test equipment
CN103033418A (en) Test device capable of evenly applying axial compression load and shearing load
EP2613134A2 (en) System and method for aligning a test article with a load
CN106289745B (en) Composite material plate spring high/low temperature fatigue and rolling capability testboard bay
JP2015021970A (en) Apparatus, system and method for compression testing of test specimens
CN105424344A (en) Debugging device used for airplane calibration test deformation structure loading actuator
Bertolini et al. Multi-level experimental and numerical analysis of composite stiffener debonding. Part 2: Element and panel level
Damghani et al. Experimental and numerical study of hybrid (CFRP-GFRP) composite laminates containing circular cut-outs under shear loading
RU148805U1 (en) PANEL TEST STAND
CN112730052A (en) Adjustable modular clamping plate loading device
CN113340711B (en) Static fatigue load application test device for reinforced wallboard
CN115060484A (en) Testing device and testing method for civil aircraft wing root large-size wall plate butt joint structure
JP2013156020A (en) Load application device
JP2002131203A (en) Shear testing device for structure
CN113203628B (en) Fracture toughness test buckling-restrained device and test method
Taye et al. Structural Analysis of ABS Plastic Framework of an Autonomous Mobile Robot Using ANSYS
CN114720169B (en) Complex stress boundary loading system for testing aircraft plane structure discrete source impact resistance
RU208798U1 (en) COMB PANEL TESTING DEVICE
Odermann et al. SHEAR–COMPRESSION BUCKLING TEST METHOD ON CURVED STIFFENED COMPOSITE PANELS
CN107672822B (en) Device and method for measuring motion of movable surface of aircraft
CN217786529U (en) Civil aircraft wing root jumbo size wallboard butt joint structure test device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230829

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230831

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231030

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7431585

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150