JPH03245035A - ゴム材料疲労試験用試験片 - 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、ゴム材料の疲労試験に供される試験片の形状
の改良に関する。

［従来の技術］ 例えば防振ゴム材料の性能試験の一つとして、定伸張疲
労試験が知られている。この試験は、第１０図に示すＪ
ＩＳａ号ダンベル形状の試験片１００を用い、第１１図
に示す定伸張疲労試験機２００に固定して耐疲労性を評
価している。

ここで第１０図に示す試験片１００は、両端に形成され
チャックにより挟持される幅広の拘束部１０１と、両端
の拘束部１０１の間に形成された幅狭の評価部１０２と
より横取される。そして両端の拘束部１０１か定伸張疲
労試験機２００のチャック２０１で挟持され、ロータ２
０２の回転により評価部１０２に繰返し引張り荷重を加
えて、評価部１０２が破断じた時点の伸張回数から評価
部２０１の耐疲労性を評価している。そしてこの評価か
ら目的製品の耐疲労性を推定している。なお、この試験
片１００は、所定厚さのシート状に形成されたゴム材料
から打抜きにより形成されるのが通常である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで従来の試験片においては、打抜き時に評価部に
傷か発生する場合かある。このような場合にはその傷の
部分に応力が集中し、評価部が破断するまでの伸張回数
か極端に少なくなる。一方、打抜き時にシート状のゴム
材料か変形して、評価部の断面形状か一様にならなかっ
たりする場合かある。また、拘束部はチャックで挟持さ
れるため歪が生じ、その歪か評価部に影響する場合もあ
る。

さらに評価部の厚さが薄いために、繰返し変形により弛
みか発生し一定の歪量か維持てきないという不具合もあ
る。このような場合には最大歪か作用する部位が一定の
位置とならず、測定データのばらつきか大きくなる。し
たかつてこのように測定データか変動すると、歪をパラ
メータとした製品試験との相関性か低くなり、製品々命
の定量的予測か困難となっていた。

ざらに評価部の厚さか薄いために、圧縮応力かｈ口ねっ
た場合の耐疲労性を評価することか困難であった。

なお、特開昭５３−１４４８００弓公報には、エツジ部
への応力集中を防止してオゾンクラックなどを均一に発
生させるために、評価部の形状を円柱形状とした試験片
か開示されている。しかし円柱形状では周方向および軸
方向において最大歪の作用する部位が不明であり、疲労
試験に供した場合には測定データのばらつきか生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
最大歪の作用する部位を一定として測定データのばらつ
きを低減できる形状の試験片とすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決づる本発明のゴム材料疲労試験用試験片
は、両端に疲労試験機に固定される拘束部と、両端の拘
束部の間に形成された評価部とをもち、両端の拘束部を
該疲労試験機に固定して荷重を加えることにより評価部
の耐疲労性を評価する試験片において、 評価部は型成形により形成され断面形状か長径と短径を
もつ楕円形状又は長円形状をなし型割部で形成された型
割線が短径側表面に位置していることを特徴とする。

本発明の試験片は、拘束部と評価部とより構成される。

拘束部は疲労試験機に保持される部位をいう。この拘束
部は歪か生じないように疲労試験機に保持されることか
望ましい。例えば疲労試験機に接着により固定すること
かできる。しかし試験の度に接着するのは得策ではない
。そこで予め評価部の両端に金属板などを接着し、その
金属板を拘束部として用いることか推奨される。このよ
うにすれば金属板を疲労試験機に保持させればよいので
、保持による歪は生じない。また接着は加硫接着などで
評価部の形成と同時に行なうことかでき、試験に供する
までの時間が長くなるのか防止できる。

本発明の最大の特徴は、評価部の形状にある。

前述したように試験片を打抜きにより形成すると、傷が
生じたり、評価部の断面形状が一様とならないという不
具合かある。そこで試験片を型成形で形成することが考
えられる。しかしながら型成形で形成した場合、型割部
に浸入したゴム材料か評価部の表面に型割線となって残
り、その部分に応力が集中して測定データのばらつきの
原因となる。

そこで本発明者らは各種断面形状について、ＦＥＭ（有
限要素法）により応力が作用した場合の各位置における
歪量を計算した。その結果断面か異径の場合には、長径
側の歪量か短径側の歪量より必ず大きくなるという知見
を得た。そしてこの知見に基づき、型割線を短径側に位
置させることを想起した。最大歪の発生する部位は長径
側であるので、型割線か短径側にあれば測定データにお
よぼす影響はほとんどなくなることが期待されるからで
ある。そしてこのことを実験で確認し、さらに正確なデ
ータを期待するために、エツジ部をなくした曲面形状と
して本発明の試験片の評価部の形状が案出された。

すなわち本発明の試験片は型成形により形成され、評価
部は断面形状が楕円形状又は長円形状をなし、型割部で
形成された型割線が短径側の表面に位置している。

評価部は軸方向に断面一定としてもよい。しかしこの場
合は軸方向で最大歪の発生部位が一定とならないので、
測定データが若干ばらつく場合がある。そこで軸方向の
一定位置に長径と短径をそれぞれ小さくした小径部を形
成することか望ましい。このようにすれば小径部か最大
歪の発生部位となり、測定データのばらつきを一層防止
することができる。なお、小径部に向かって滑らかに断
面積か減少する形状とすることか好ましい。明瞭な境界
かあると、その部位に応力か集中しやすいからである。

また評価部の長径および短径を所定の値以上にして肉厚
を大きくすれば、圧縮の応力に対しても酌え得るように
なるので、圧縮応力による疲労試験、あるいは圧縮応力
と引張り応力の両方による疲労試験を？Ｔなうことかで
き、実際の製品の疲労のシミュレーション解析を一層正
確に行なうことかできる。

試験片を形成する成形方法としては、ｑ４出成形、注入
成形、圧縮成形なと公λ口の成形方法を用いることかで
きる。

［発明の作用および効果］ 本発明の試験片では、評価部の形状か断面楕円形状又は
長円形状である。ＦＥＭによる計算によれば、引張り応
力を加えた場合、第６図に示すように変形量に対する歪
量は短径側より長径側の方か大きい。また長径を一定と
した場合、長径と短径の差が大きくなるほど歪量の差か
大きくなっている。したかつて型割線を短径側に位置さ
せ、長径と短径の差を型割線の影響力以上にすれば、型
割線に無関係に最大歪の発生位置を長径側とすることが
できる。

また本発明の試験片では、型成形で形成しているため評
価部の形状を常に一定とすることかでき、傷なとも生じ
にくい。そして拘束部を金属板などから構成すれば、疲
労試験機に固定した時の歪も生じない。

すなわち本発明の試験片によれば、疲労試験機による試
験に供した場合に測定データのばらつきが防止される。

またＦＥＭによる計算に基づいて、変形量と発生する歪
量との関係が予めわかっている。したかって製品試験と
の相関性か向上し、製品寿命の定量的予測か可能となる
。

さらに評価部の肉厚を大きくすれば、弛みの発生が防止
されるので常に一定の歪量が確保できる。

また、圧縮応力に対する疲労試験も行なうことかでき、
実際の製品の疲労のシミュレーション解析を一層正確に
行なうことができる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

第１図〜第５図に本発明の一実施例の疲労試験用試験片
を示す。この試験片は、４５Ｘ４５Ｘ５ｍｍの鋼板より
なる一対の拘束部１と、一対の拘束部１の間に固定され
た長ざ４Ｑｍｍの天然ゴム製評価部２とから構成される
。

拘束部］には、ボルトを介して疲労試験機に取付けられ
る取付穴１０か形成されている。

評価部２は、第２図〜第５図に示すように全体か断面長
円形状をなし、拘束部１に固定される端部２０：よと怪
か大きく中央部２’に向かって徐々に滑らかに径か小さ
くなっている。両端部２０の長径は２８ｍｍ、短径は２
Ｑｍｍである。また中央部２１の長径は１４ｍｍ、短径
は１０ｍｍである。そして端面から軸方向５ｍｍの部分
から中央部２］に向かっては、半径２０ｍｍの７一ル面
形状に径が徐々に小さくなっている。

評価部２は拘束部１とともに射出成形により形成され、
拘束部１と加硫接着により一体的に固定されている。そ
して長径側表面２２中央にゲート部２３か位置し、短径
側表面２４に型割線２５か軸方向に延びて形成されてい
る。

この試験片では中央部２１か小径部となり、長径側表面
２２の中央部２１の位置に最大歪が発生する。

この試験片の拘束部１を定伸張疲労試験機に固定し、８
ｍｍ、’ｌ　□ｍｍおよび１２ｍｍ定伸張する試験を繰
返した。そして評価部２が破断したときの回数を寿命と
し、多数の試験片についてその寿命を測定した。その結
果を出現確率（ワイブル確裏）で第７塁に示す２なあ、
間−のゴム材料をＪＩＳ３号ダンベル形状に打抜いたも
のを従来例の試験片とし、同様に伸張率６０．８０．１
００％で寿命を測定した結果を第８図に合わせて示す。

第７図および第８図より明らかなように、本発明の試験
片は従来例および比較例の試験片に比べて測定データの
ばらつきが小さい。

ざらに実施例の試験片と上記従来例の試験片について、
定伸張の量を変化させ（歪量を変化させ）だ場合の寿命
を測定して第９図に示す。また同一のゴム材料から形成
されたエンジンマウントについて、予め蓄積されていた
歪量と寿命の関係を第９図に示す。第９図によれば、実
施例の試験片のデータと製品データとはほぼ平行な線と
なり、両者は密接な相関関係かあることか明らかである
。

したかつて試験片で各種データを採取することにより、
製品疲労のシミュレーションを行なうことか可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の一実施例の試験片に関し、第
１図はその斜視図、第２図はその平面図、第３図はその
正面図、第４図はその側面図、第５図は第３図のＡ−Ａ
断面図、第６図は変形量と歪量の関係を示すグラフ、第
７図および第８図は寿命とその寿命となる確率の関係を
示すグラフ、第９図は寿命と歪量の関係を示すグラフで
ある。第１０図は従来の試験片の斜視図、第１１図は疲
労試験機の概略構成を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に疲労試験機に固定される拘束部と、両端の
   該拘束部の間に形成された評価部とをもち、両端の該拘
   束部を該疲労試験機に固定して荷重を加えることにより
   該評価部の耐疲労性を評価する試験片において、 該評価部は型成形により形成され断面形状が長径と短径
   をもつ楕円形状又は長円形状をなし型割部で形成された
   型割線が該短径側表面に位置していることを特徴とする
   ゴム材料疲労試験用試験片。