JPH08136426A - 樹脂材引張試験方法及び装置 - Google Patents

樹脂材引張試験方法及び装置

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JPH08136426A
JPH08136426A JP27932494A JP27932494A JPH08136426A JP H08136426 A JPH08136426 A JP H08136426A JP 27932494 A JP27932494 A JP 27932494A JP 27932494 A JP27932494 A JP 27932494A JP H08136426 A JPH08136426 A JP H08136426A
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JP
Japan
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test piece
true
test
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tensile
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JP27932494A
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English (en)
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Mitsuhiko Mizuno
光彦 水野
Takao Anazawa
孝夫 穴澤
Hisayoshi Sasaki
寿啓 佐々木
Chihiro Ogawa
千尋 小川
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料の降伏後も定量的物性値を求めることが
できる樹脂材引張試験方法及び装置を提供する。 【構成】 樹脂性の試験片の一端を荷重変換器に係止し
てから他の一端を一定の速度で引っ張って行う樹脂材引
張試験方法において、試験片に引張方向に垂直に所定間
隔の標線を書き入れ、試験片が延伸する様子を撮影し、
その画像を解析して試験片の延伸部分の真応力と真延伸
率を求める樹脂材引張試験方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試験片が破断するまで
の応力及び延伸率を求める樹脂材引張試験方法及び装
置、特に破断する部分の真応力及び真延伸率を求め得る
樹脂材引張試験方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来公知の樹脂材引張試験とは、樹脂製
の試験片の一端を荷重変換器に係止してから試験片の他
の一端を一定の速度で引っ張り、試験片を延伸させなが
ら荷重変換器にかかる荷重を測定し、その測定値と試験
前の試験片の断面積から試験片に作用する公称応力と、
試験片の延伸した長さ、即ち公称歪を求めるものであ
る。
【0003】このように、この公称応力の算出には、延
伸前の試験片の断面積が用いられているため、試験片の
定量的物性値は、その試験片が弾性限界に達するまでの
領域でしか求められないという問題があった。さらに、
樹脂材の試験片を引っ張ると試験片が全体的に均等に延
伸せずに、部分的に延伸してネッキングを起こすことが
多く、この場合、その局部に作用する真応力及びその部
分の真延伸率を知ることができないという問題があっ
た。
【0004】従って、この試験片の定量的物性値を求め
るため、この公称応力と公称歪とから公称応力−公称歪
曲線を作成しても、降伏後の挙動を知ることができな
い。降伏後の試験片の材料特性は、公称応力−公称歪曲
線の特徴を読み取り、脆性又は延性というように定性的
に表現するしかなく、そのデータは有限要素法による力
学解析プログラムの入力値として用いることはできない
という問題があった。
【0005】特に、樹脂材を車両の構造部材として利用
した場合、その構造部材には衝突による衝撃力を緩和す
る機能が期待されるものであるが、金属材と異なり、樹
脂材は、降伏後の変形によるエネルギー吸収量が大き
い。このエネルギー吸収量を把握するためには、降伏後
の真応力−真延伸率特性を正確に知る必要があるが、従
来の方法では試料全体にエネルギーが吸収されると仮定
していまので、局所的なエネルギー吸収量の正しい特性
を知ることができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためになされたものであり、その目的とすると
ころは、材料の降伏後も定量的物性値を求めることがで
き、有限要素法による力学解析プログラムの入力値とし
て用いることができる正確な真応力及び真延伸率データ
を求め得る樹脂材引張試験方法及び装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、樹脂製の
試験片の一端を荷重変換器に係止してから試験片の他の
一端を一定の速度で引っ張って行う樹脂材引張試験方法
において、試験片に引張方向に垂直に所定間隔に複数の
標線を書き入れ、試験片が延伸する様子を高速ビデオを
具備する撮影装置で撮影し、その画像を解析して試験片
の延伸部分の真応力と真延伸率を求めることにより達成
される。而して、この演算においては、延伸部分の体積
が保存されるものとする。
【0008】
【作用】上記の如き構成であると、有限要素法による力
学解析プログラムの入力値として使用できる正確なデー
タを得られるものである。
【0009】
【発明を実施するための最良の態様】本発明は、樹脂材
引張試験方法において、使用する試験片に引張方向に垂
直に所定間隔に複数の標線を書き入れておき、その試験
片の一端を荷重変換器に係止してからその試験片の他の
一端を一定の速度で引っ張って延伸させる際に、その試
験片が延伸する様子を高速ビデオを具備する撮影装置で
撮影し、その画像を解析して真応力と真延伸率を求める
ものである。
【0010】而して、本発明においては、試験片の延伸
部分の標線間の延伸前の長さ及び体積は既知であるか
ら、その体積と、延伸部分の延伸後の長さとから延伸部
分の断面積を求め、その断面積と、荷重変換器に作用す
る荷重に基づいて真応力を求めると共に、試験片の引っ
張られる側の端部の移動距離とその部材の延伸部分の延
伸前の長さとを比較して真延伸率を求めるものであり、
その結果から真応力−真延伸率曲線を作成するものであ
る。
【0011】以下、図面により本発明の実施例について
詳細に説明する。図1は本発明に係る樹脂材引張試験装
置の一実施例の構成を示す説明図、図2は図1に示した
装置にセットされ、引っ張られた試験片の状態を示す平
面図、図3は図1に示した装置を用いて行った試験1に
より得られた真応力−真延伸率曲線、図4は図1に示し
た装置を用いて行った試験2により得られた真応力−真
延伸率曲線、図5は図1に示した装置を用いて行った試
験3により得られた真応力−真延伸率曲線、図6は図1
に示した装置を用いて行った試験4により得られた真応
力−真延伸率曲線である。
【0012】まず、図1について説明する。図中、1は
四角柱状の試験片、2は試験片1がセットされる引張
具、3はビデオカメラ30と高速ビデオ31とパラレル
インターフェイス32とから成る撮影装置、4は撮影装
置3に接続された映像プリンター、5は撮影装置に接続
された画像解析装置、6はモニター60及び解析データ
プリンター61を有するデータ解析装置である。
【0013】試験片1は、その一側面にその延伸方向に
垂直に等間隔に標線1aが標される。引張具2は、荷重
変換器20、移動係止具21及び延伸データ出力装置2
2を具備する。
【0014】荷重変換器20は、試験片1の一方の端部
を支持し得る負荷支持具を有する。この荷重変換器20
に作用する荷重のデータはデータ解析装置6に送られ
る。移動係止具21は、試験片1の他方の端部を支持し
得るものであり、図示しない駆動装置により、係止され
た試験片1を延伸させる方向に一定速度で移動するもの
である。
【0015】移動データ出力装置22は、移動係止具2
1が移動し始めたときに同期信号を撮影装置のパラレル
インターフェイス32に発信すると共に、移動前の移動
係止具21の位置を始点とし、その移動距離を随時計測
し、その計測値をデジタル信号化してデータ解析装置6
に出力する。
【0016】ビデオカメラ30は、引張具2にセットさ
れた試験片1を撮影し得る位置に設けられ、高速ビデオ
31に試験片1の映像を送るものである。高速ビデオ3
1はストップウォッチを内蔵しており、ビデオカメラ3
0からの映像の端にデジタルストップウォッチの映像を
重ねて録画するものである。パラレルインターフェイス
32は、移動データ出力装置22からの同期信号を受信
したときを開始時間として高速ビデオ31に内蔵された
ストップウォッチを作動させるものである。
【0017】映像プリンター4は、高速ビデオ31に録
画された映像の適宜の時間の画像を選択してプリントア
ウトするものである。画像解析装置5は、高速ビデオ3
1から出力される画像データを解析して試験片1の延伸
部分の延伸前の長さを割り出し、それらをデジタル信号
化し、データ解析装置6に出力する。
【0018】データ解析装置6には、荷重変換器20か
ら荷重データと、画像解析装置5から延伸部分の延伸前
の長さと、移動データ出力装置22から移動係止具21
の移動距離の計測値とが入力され、それらのデータに基
づいて真応力及び真延伸率の解析を行うものであり、そ
の解析結果は、モニター60に表示され、必要に応じて
それと同じものが解析データプリンター61からプリン
トアウトされるものである。
【0019】而して、この樹脂材引張試験装置を用いて
引張試験を行うときは、試験片1を引張具2にセット
し、撮影装置3を作動させると同時に移動係止具21を
一定速度で移動させ、試験片1を引っ張る。こうして移
動係止具21が移動し始めると、同期信号がパラレルイ
ンターフェイス32に発信されると共に、所定の間隔ご
とに測定された、荷重変換器20に作用する荷重の大き
さを示す信号及び移動係止具21の移動距離のデータが
データ解析装置6に送られる。
【0020】一方、試験片1は図2に示すように延伸し
だし、その様子はストップウォッチのカウント画面と共
に高速ビデオ31に録画され、その画像データが画像解
析装置5に出力される。このとき、必要であれば映像プ
リンター4から所望の箇所の画像をプリントアウトさせ
ることができる。
【0021】画像解析装置5は、この画像データ中の試
験片1の映像を解析し、試験片1に書き入れられた票線
1aの間隔のあき具合から延伸部分を判別し、その延伸
部分の延伸前の長さを割り出し、その長さのデータがデ
ータ解析装置6に出力される。
【0022】データ解析装置6は、試験片1の延伸部分
の延伸前の長さから延伸部分の体積を割り出し、その体
積が保存されるものとして延伸部分の長さから延伸部分
の真の断面積を割り出し、荷重と、その荷重を測定した
ときの延伸部分の真の断面積から試験片1の延伸部分に
作用する真応力を割り出すものである。
【0023】また、データ解析装置6は、延伸部分の延
伸前の長さと、延伸後の長さとから延伸部分の真の延伸
率を割り出す。さらに、これら真応力及び真延伸率か
ら、真応力−真延伸率曲線を作成し、その表をモニター
60に写し出し、必要であればその表を解析データプリ
ンター61によりプリントアウトするものである。
【0024】以下、図1に示した樹脂材引張試験装置で
行った引張試験の結果を示す。試験片には、5mm間隔
で標線を書き入れたJ3HのPPを使用した。試験片を
引っ張る速度は以下の通りである。 試験1 5mm/min 試験2 20mm/min 試験3 30mm/min 試験4 50mm/min
【0025】而して、試験1ないし試験4によって得ら
れた真応力−真延伸率曲線をそれぞれ図2ないし図6に
示した。これらの真応力−真延伸率曲線は、試験片の延
伸部分のみのデータを解析することにより作成されたも
のであるため、試験片の降伏後の定量的物性値を正確に
示すものである。
【0026】なお、本発明において、試験片の引張速度
は、必要に応じて自由に選択できるものであり、その速
度が6cm/sec以上の高速で、試験片が0.2秒以
下で破断してしまう場合であっても、高速ビデオで10
00コマ/secで撮影すれば、正確な定量的物性値を
求めることができるものである。
【0027】また、本発明は叙上の実施例に限定される
ものではない。例えば、樹脂を引っ張る速度が5〜10
0mm/minの低速の場合は、画像解析装置を用いず
に、映像と共に引張開始時間を音声で記録しておき、こ
れを再生させながら引張開始時間と共に手動でストップ
ウォッチをスタートさせ、そのストップウォッチに従っ
て所定間隔で映像をプリントアウトさせるようにし、そ
のプリント映像からその映像中の試験片の延伸部分の長
さ等を測定し、断面積を求め、真応力及び真延伸率を割
り出し、真応力−真延伸率曲線を作成するようにしても
よい。
【0028】さらに、引張具や試験片等の形状等は自由
に設計変更できるものであり、本発明は、上記の説明か
ら当業者が容易に想到し得る総ての変更実施例を包摂す
るものである。
【0029】
【発明の効果】本発明に係る樹脂材引張試験方法及び装
置は叙上の如く構成されるので、本発明によるときは、
降伏後の物性値を定量的に求めることができ、また、有
限要素法による力学解析プログラムの入力値として使用
できるデータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る樹脂材引張試験装置の一実施例の
構成を示す説明図である。
【図2】図1に示した装置にセットされ、引っ張られた
試験片の状態を示す平面図である。
【図3】図1に示した装置を用いて行った試験1により
得られた真応力−真延伸率曲線である。
【図4】図1に示した装置を用いて行った試験2により
得られた真応力−真延伸率曲線である。
【図5】図1に示した装置を用いて行った試験3により
得られた真応力−真延伸率曲線である。
【図6】図1に示した装置を用いて行った試験4により
得られた真応力−真延伸率曲線である。
【符号の説明】
1・・・・・試験片 1a・・・・標線 2・・・・・引張具 20・・・・荷重変換器 21・・・・移動係止具 22・・・・延伸データ出力装置 3・・・・・撮影装置 30・・・・ビデオカメラ 31・・・・高速ビデオ 32・・・・パラレルインターフェース 4・・・・・映像プリンター 5・・・・・画像解析装置 6・・・・・データ解析装置 60・・・・モニター 61・・・・解析データプリンター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 千尋 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂製の試験片(1)の一端を荷重変換器
    (20)に係止してから試験片(1)の他の一端を一定
    の速度で引っ張って行う樹脂材引張試験方法において、
    試験片(1)に引張方向に垂直に所定間隔に複数の標線
    (1a)を書き入れ、試験片(1)が延伸する様子を高
    速ビデオ(31)を具備する撮影装置(3)で撮影し、
    その画像を解析して試験片(1)の延伸部分の真応力と
    真延伸率を求めることを特徴とする上記の樹脂材引張試
    験方法。
  2. 【請求項2】樹脂製の試験片(1)の一端を荷重変換器
    (20)に係止してから試験片の他の一端を移動係止具
    (21)で係止し、一定の速度で引っ張って引張試験を
    行う装置において、 試験片(1)に引張方向に垂直に所定間隔に複数の標線
    (1a)を書き入れる装置と、 試験片(1)の延伸状態を撮影し得る高速ビデオ(3
    1)を具備する撮影装置(3)と、 その画像データを解析する画像解析装置(5)と、 試験片(1)を引っ張る移動係止具(21)の移動位置
    を測定することにより、延伸する試験片(1)の長さを
    計測する装置と、 試験片(1)の延伸部分の真応力と真延伸率を求めるデ
    ータ解析装置(6)と、 から成る上記の樹脂材引張試験装置。
  3. 【請求項3】データ解析装置(6)が、真応力−真延伸
    率曲線を作成する請求項2に記載の樹脂引張試験装置。
JP27932494A 1994-11-14 1994-11-14 樹脂材引張試験方法及び装置 Pending JPH08136426A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181456A (zh) * 2015-09-01 2015-12-23 上海大学 电磁式塑料材料高速动态拉伸机
JP6140353B1 (ja) * 2016-11-30 2017-05-31 大雅 林 液体地震計
CN110579399A (zh) * 2019-09-18 2019-12-17 中国核动力研究设计院 一种预测金属材料准静态单轴拉伸真实断裂应力的方法

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031224