JPH01136047A - 繰返し疲労試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、セラミック試料等の強度を検査するための繰
返し疲労試験装置に関する。

く従来技術〉 セラミック試料等の繰返し疲労試験には、その片面を二
点で保持し、他面はその中心を保持して、−面側から動
荷重を与える三点曲げ試験によって該試料の曲げ疲労度
を計測する手段等がある。

従来、この繰返し疲労試験装置にあって、衝撃源として
ピストン、シリング−等のＰＡｂ＆的直線往復駆動機構
を用い、試料の一面側から動荷重を付与するようにして
いた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、かかる従来構成にあっては、その駆動力の調
整及び変更が面倒であるとともに、高い周波数の駆動力
を生じさせることができず、しかも大きな駆動音を発生
し、さらには機械的摩擦により損耗が瀧しく、試験条件
を一定に保ちがたい等の欠点があった。

本発明は、前記従来欠点の除去を目的とするものである
。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、湾曲板のすくなくとも一面に電歪素子層を配
設してなる振動板の、その一端または両端を基台上に保
持し、基台の上方に配置した架台には、試料支持台を昇
降可能に係止するとともに、該試料支持台と、振動板の
湾動面とを可撓片を介装して連係し、試料支持台上に該
支持台とで試料を挟持する試料押圧端を配設したことを
特徴とするものである。

く作用〉 電歪素子層の表裏面電極に所定周波数の交番電圧を印加
すると、湾曲板に支持端を中心とした円弧状の湾曲振動
を生ずる。そしてこれにともない、振動板の湾動面に可
撓片を介して連係されている試７ミＩ支持台が振動する
。このとき、前記湾動面の円弧状振動の水平方向成分は
可撓片により吸収されるため、上下方向成分のみが試料
支持台に伝播することとなり、該支持台は直線的に昇降
振動する。

而して、下面を前記支持台に支持され、上面を試料押圧
端で保持された試験片は、試料支持台の前記昇降振動に
よって、所定周波数に基く正弦波もしくはパルス状の動
荷重が印加され、遂には破損に至る。このとき、破損に
至る速度及び動荷重の周波数を計測することにより、試
ネミ１の強度を検出することができる。

〈実施例〉 添付図面について本発明の一実施例を説明する。

第１図について、２は下面に軟質ゴム、スポンジ、金属
バネ等の弾性支持材３を配設して、機体ｌ上に設けられ
た基台であって、該機体ｌに対して半浮動状に固定され
ている。この基台２には衝！！ｌ源となるバイモルフ構
造の振動板４がその一辺縁を、該基台２に螺着した支軸
５ａ及びナツト５ｂによって片持状に支持されている。

前記振動板４は、第２図に示すように、矩形状の湾曲板
６の上下面に表裏に電極をｂｉｉｉえた電歪素子層７ａ
、７ｂが配設されてなるものであって。

前記湾曲板６の他辺には、重錘８が固定されている。

前記電歪素子層７ａ、７ｂは逆方向に分極し、その外側
Ｔｉ極を交流電源に接続し、かつ前記内側Ｔｉ極を湾曲
板Ｏを介してアース接続して、その電圧印加により、一
方が伸張すると、他方が収縮するように配線する。

前記機体ｌ上には、支柱１０．１０が立設し。

該支柱１０．１０に基台２上で、下部架台ＩＩと、上部
架台１２とが第３図に示す固定手段により支持されてい
る。すなわち前記架台１１゜１２の端部１３は二股状と
なっており、その端部１３を支柱１０．１０に外嵌し、
突端に螺子１４を螺装し、緊締することによりその上下
移動調整可能に固定される。

前記下部架台１１は、振動板４の所要湾動面の位置に対
応して、上下方向の挿通孔１３が形成されている。また
前記挿通孔１３の直上には、上部に幅方向に位置する三
箇所の支持ｉ１６．１６を備えた試料支持台！５が配設
され、その下面に垂設した足杆１７を挿通孔１３に挿通
している。試料支持台１５は、挿通孔１３の左右位置で
下部架台１１に立設した支持杆１８．１８に両端を挿通
し、試料支持台１５の下面と下部架台１１の上面間及び
試料支持台１５の上面と支持杆１８．１８の上端鍔との
間で支持杆１８．１８に外嵌した発条１’：１．１９の
弾力により、下部架台１１上で、浮上位置に係止されて
いる。

また前記足杆１７の下端には、ばね定数の小さな板ばね
からなる可撓片２０の上端が溶着され、その下端を振動
板４上に保持している。前記可撓片２０は、その撓みが
過剰であると、後記する振動付与時に挫屈して、試料ｐ
に動荷重を与えることができない、このため、試料の歪
に対して、屈折することなく撓み得るばね定数のものを
適用する必要がある。

前記可撓片２０と振動板４の湾動面との固着は、第４図
に示すように、上部の電歪素子層７ａに孔を穿設して湾
曲板６を露出し、該湾曲板６の上面に可撓片２０の下端
を半田付は等により固定するか、第５図に示す様に、前
記可撓片２０の下端を曲折して座部２２を形成し該座部
２２を振動板４上に露出した湾曲板６に固定する等の手
段により施され得る。

またその位置調整を可能とするために、同じく第５図に
示す様に電歪素子層７ａ、７ｂを幅方向に半割状とし、
その間に露出する湾曲板６に左右方向の長孔２３を形成
し、該長孔２３に座部２２から突出する螺子杆２４を挿
通し、その挿通端に湾曲板６の裏面からナツト２５を螺
着することにより、幅方向の位置調整可能に固定し得る
様にしても良い、尚、この場合には、下部架台１１の挿
通孔１３の位置と、可撓片２０の保持位置とを上下で一
致し得る様に、基台２に対して振動板４の支持位置を幅
方向への移動調整可能とする。この−手段として、支軸
５ａを挿通する湾曲板６の孔を左右方向の長孔にするこ
とが考えられる。

次に、上部梁台１２には、該架台１２に昇降可能に挿通
する支持杆３１．３１によってロードセル３０が型持さ
れる。前記支持杆３１．３１には、その上端の鍔部と上
部架台！２の上面間で発条３２が外嵌され、これにより
ロードセル３０は上方付勢される。前記ロードセル３０
の下端には、試料支持台１５の支持端１６．１６の間に
位置して試験片ｐの上面に当接する試料押圧端３３が設
けられている。

また上部架台１２には、前記挿通孔１３の直上位置で上
下方向の螺子孔３４が形成され、該螺子孔３４には上端
に昇降ハンドル３６を備えた昇降螺子３５が螺着し、そ
の下端をロードセル３０の上面に当接し、該昇降螺子３
５の螺進操作によって、前記発条３２に抗して、押圧端
３３を下降しく！するようにしている。

前記構成の作動について説明する。

試験片ｐを前記試料支持台１５の支持ｐ　ｌ　６　。

１６上に乗載し、昇降ハンドル３６を回転して７Ｌ降螺
子３５を適正位置゛まで下降し、該支持端１６．１６間
で試験片ｐ上に押圧端３３を当接し、三点支持する。こ
の時、昇降螺子３５が適正位置よりも僅かに降下し過ぎ
た場合には、基台２の下面に配した弾性支持材３が圧縮
し、基台２が下方に変位するので、試験片ｐは折損する
ことなく、常に一定の押圧力で保持される。

而で後に、電歪素子層７ａ、７ｂに交流電源からパルス
波、正弦波、三角波などの交流波を有する所定周波数の
交番電圧を印加する。

これにより、電歪素子層７ａ、７ｂに歪を生じ、かつそ
の他片を重錘８の慣性力によって保持されて、支持端（
５ａ）を中心とした湾曲振動を生ずる。この湾曲振動は
、第４．５図に示す様に、可撓片２０の撓みによって、
水平方向成分が除去され、直線昇降移動成分のみとなっ
て、試料支持台１５に作用し、該試料支持台１５は、交
流電源からの周波数に対応する上下振動を付与される。

そして、該湾曲振動に伴う支持端１６．１６の直線昇降
移動によって、試験片ｐはその両側を下方から押付けら
れ、押圧ｆＡ　３３を中心として湾曲歪を周朋的に付与
される。そしてこの動６１千により疲労して、遂には破
損に至ることとなる。而して、かかる破ｔ【１に至る、
時間、印加電圧、パルス数等を計測することにより、該
試料ｐの抗折力等の強度を計測することが可能となる。

その他、本発明は三点曲げ試験に特に有用であるが、試
験片ｐの全周囲を支持縁で保持して、該試験片ｐの中心
に押ｒＩｌ：端を当接する等の試験態様にも適合し得る
。

また前記振動板１２はその両端を点支持して。

電歪素子層への電圧印加により、両端の支点を中心とし
て、中央部を湾曲させる様にしても良い。

尚、この場合には、支点から湾曲板を錬成して、その外
端に重りを固定すると、より良好な湾曲振動を得ること
ができる。

〈発明の効果〉 本発明は、上述のように、セラミック等の試験片ｐに、
電歪素子層を湾曲板６の表裏面に配設してなる振動板１
２の湾曲歪によって、動６；ｊ重を与えるようにしたか
ら、該電歪素子層への交番印加電圧を適宜に選定するこ
とにより、その繰返し応力や１周１！１１を調整するこ
とができて、多様な試験条件を随意に設定することがで
き、しかも、機械的直線往復駆動機構により動荷重を与
える従来手段と異なり、騒音の発生や１機械的摩擦によ
る損耗が少ない、また、可撓片２０によって、直線シフ
。

降運動を試↑°ｌ支持台１５に付与することができるか
ら、試験片ｐに安定した歪みを５太ることができる。従
って、同一の試験条件を維持することが容易であり、再
現性のある良好な試験結果を（ｒ、することができる等
の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一実施例を示し、第１図は一部切欠
正面図、第２図は振動板４の♀゛ｌｌ視図３図は第１図
Ａ　−Ａ　！！ｉ！断面図、第４図は可撓片２０を示す
一部の拡大縦断側面図、第５図は可撓片２０の他の固定
手段を示す縦断側面図である。 ２：基台　４：振動板　６：湾曲板　７　　ｎ　　。 ７ｂ；電歪累子磨　８：重錘　１１：下部架台１２；上
部架台　１３；挿通孔　１５：試１４支持台　１７：足
杆　１６．１６：支持−ｔ’５２０：可撓片　３０：ロ
ードセル　３３：押圧端３５：昇降螺子 第２ＦｉＪ ｂ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）湾曲板のすくなくとも一面に電歪素子層を配設して
   なる振動板の、その一端または両端を基台上に保持し、
   基台の上方に配置した架台には、試料支持台を昇降可能
   に係止するとともに、該試料支持台と、振動板の湾動面
   とを可撓片を介装して連係し、試料支持台上に該支持台
   とで試料を挟持する試料押圧端を配設したことを特徴と
   する繰返し疲労試験装置。 ２）振動板の一端を保持し、かつ他端に重りを固定した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繰返し疲
   労試験装置。 ３）振動板の両端を保持したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の繰返し疲労試験装置。 ４）試料支持台の下面から架台の挿通孔に挿入して下方
   へ突出する足杆を設け、前記足杆の下端と、振動板の湾
   動面間に可撓片を連係したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の繰返し疲労試験装置。