JPH08178812A - 動的破壊試験装置 - Google Patents
動的破壊試験装置Info
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- JPH08178812A JPH08178812A JP32108194A JP32108194A JPH08178812A JP H08178812 A JPH08178812 A JP H08178812A JP 32108194 A JP32108194 A JP 32108194A JP 32108194 A JP32108194 A JP 32108194A JP H08178812 A JPH08178812 A JP H08178812A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価にして、確実な、信頼性の高い解析を可
能にする動的破壊試験装置を提供する。 【構成】 機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性を測
定するための動的破壊試験装置において、落錘４を落下
させ、この落錘４の落下によってガイドロッド７を引下
げ、試験片２へ衝撃を与える落錘式衝撃試験機１と、デ
ジタルリターダ１１と、このデジタルリターダ１１の駆
動により発光するストロボスコープ１２と、このストロ
ボスコープ１２により前記試験片２を照射してそれを投
影するスクリーン１７と、このスクリーン１７上のコー
スティック像を撮像するカメラ１８と、前記落錘４の落
下と同期して前記デジタルリターダ１１と、前記カメラ
１８とをセット状態にする操作回路１０とを設ける。
能にする動的破壊試験装置を提供する。 【構成】 機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性を測
定するための動的破壊試験装置において、落錘４を落下
させ、この落錘４の落下によってガイドロッド７を引下
げ、試験片２へ衝撃を与える落錘式衝撃試験機１と、デ
ジタルリターダ１１と、このデジタルリターダ１１の駆
動により発光するストロボスコープ１２と、このストロ
ボスコープ１２により前記試験片２を照射してそれを投
影するスクリーン１７と、このスクリーン１７上のコー
スティック像を撮像するカメラ１８と、前記落錘４の落
下と同期して前記デジタルリターダ１１と、前記カメラ
１８とをセット状態にする操作回路１０とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械や構造物の使用材
料の破壊抵抗特性を測定するための動的破壊試験装置に
関するものである。
料の破壊抵抗特性を測定するための動的破壊試験装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、衝撃的な荷重による機械や構造物
の破壊が機械の高速化、構造物の巨大化に伴い大きな問
題となっている。したがって、これらの安全性を評価す
るためには、機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性で
ある動的応力拡大係数ＫId、破壊靱性ＫIDを、予め理解
しておく必要がある。従来、破壊靱性を求めるため各種
の衝撃実験装置により実験が行われており、例えば、岡
村・林・中沢・国尾、「破壊力学実験法」（１９９
３）、Ｐ．１１２、浅倉書店発行に記載されているもの
がある。
の破壊が機械の高速化、構造物の巨大化に伴い大きな問
題となっている。したがって、これらの安全性を評価す
るためには、機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性で
ある動的応力拡大係数ＫId、破壊靱性ＫIDを、予め理解
しておく必要がある。従来、破壊靱性を求めるため各種
の衝撃実験装置により実験が行われており、例えば、岡
村・林・中沢・国尾、「破壊力学実験法」（１９９
３）、Ｐ．１１２、浅倉書店発行に記載されているもの
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな破壊靱性を求めるための衝撃試験装置における標準
的な試験法については未だ確立されていない。この種の
衝撃試験装置においては、特に、以下の点が問題であ
り、開発条件として挙げられる。
うな破壊靱性を求めるための衝撃試験装置における標準
的な試験法については未だ確立されていない。この種の
衝撃試験装置においては、特に、以下の点が問題であ
り、開発条件として挙げられる。
【０００４】（１）試験片は金属から高分子材料まで全
ての実験を可能とする。 （２）超高速度カメラを用いないで、普通のカメラで単
発の高速度写真撮影を可能とする。 （３）スクリーン上に写るコースティックス像が鮮明に
なるよう、既存のストロボランプの付属部品の開発 （４）落錘式衝撃試験機の設計開発 （ａ）試験片固定方法の開発 （ｂ）落錘の保持装置の簡易化 （ｃ）落錘の二度打ち防止方法の開発 （ｄ）試験片セット位置の微調整 （５）落錘の支持及び落下指示、ストロボランプの発光
指示、カメラシャッタの操作などの制御方法の開発 そこで、本発明は、上記開発条件を踏まえて、コーステ
ィックス法によるモードＩの亀裂を持った帯状試験片に
落錘を直接落下させて、破断して、その時、生じたスク
リーン上のコースティックス像の高速度写真を撮影し、
その直径より動的応力拡大係数ＫId及び動的破壊靱性Ｋ
IDを求めることにより、安価にして、確実な、信頼性の
高い解析を可能にする動的破壊試験装置を提供すること
を目的とする。
ての実験を可能とする。 （２）超高速度カメラを用いないで、普通のカメラで単
発の高速度写真撮影を可能とする。 （３）スクリーン上に写るコースティックス像が鮮明に
なるよう、既存のストロボランプの付属部品の開発 （４）落錘式衝撃試験機の設計開発 （ａ）試験片固定方法の開発 （ｂ）落錘の保持装置の簡易化 （ｃ）落錘の二度打ち防止方法の開発 （ｄ）試験片セット位置の微調整 （５）落錘の支持及び落下指示、ストロボランプの発光
指示、カメラシャッタの操作などの制御方法の開発 そこで、本発明は、上記開発条件を踏まえて、コーステ
ィックス法によるモードＩの亀裂を持った帯状試験片に
落錘を直接落下させて、破断して、その時、生じたスク
リーン上のコースティックス像の高速度写真を撮影し、
その直径より動的応力拡大係数ＫId及び動的破壊靱性Ｋ
IDを求めることにより、安価にして、確実な、信頼性の
高い解析を可能にする動的破壊試験装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性を測定す
るための動的破壊試験装置において、落錘を落下させ、
この落錘の落下によってガイドロッドを引下げ試験片へ
衝撃を与える落錘式衝撃試験機と、デジタルリターダ
と、このデジタルリターダの駆動により発光するストロ
ボスコープと、このストロボスコープにより前記試験片
を照射してそれを投影するスクリーンと、このスクリー
ン上のコースティック像を撮像するカメラと、前記落錘
の落下と同期して前記デジタルリターダと、前記カメラ
とをセット状態にする操作回路とを設けるようにしたも
のである。
成するために、 （１）機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性を測定す
るための動的破壊試験装置において、落錘を落下させ、
この落錘の落下によってガイドロッドを引下げ試験片へ
衝撃を与える落錘式衝撃試験機と、デジタルリターダ
と、このデジタルリターダの駆動により発光するストロ
ボスコープと、このストロボスコープにより前記試験片
を照射してそれを投影するスクリーンと、このスクリー
ン上のコースティック像を撮像するカメラと、前記落錘
の落下と同期して前記デジタルリターダと、前記カメラ
とをセット状態にする操作回路とを設けるようにしたも
のである。
【０００６】（２）請求項１記載の動的破壊試験装置に
おいて、前記デジタルリターダは所定の遅延したパルス
を周期的に前記ストロボスコープに送り、間欠的な発光
を行わせるようにしたものである。 （３）請求項１記載の動的破壊試験装置において、前記
落錘式衝撃試験機は、門形のフレームと、前記試験片の
一端部をチャックする第１のチャック部と、前記試験片
の他端部をチャックする第２のチャック部と、前記第１
のチャック部を固定し前記門形のフレームに吊り下げる
第１の固定部と、前記第２のチャック部をスライド自在
にガイドする第２の固定部と、前記第２のチャック部に
連結される前記ガイドロッドの下端部に配置される前記
試験片の第２のチャック部より下部の部材の自重を除去
する試験片支持の自重除去装置と、前記ガイドロッドの
下端部の真下に設置されるショックアブソーバとを設け
るようにしたものである。
おいて、前記デジタルリターダは所定の遅延したパルス
を周期的に前記ストロボスコープに送り、間欠的な発光
を行わせるようにしたものである。 （３）請求項１記載の動的破壊試験装置において、前記
落錘式衝撃試験機は、門形のフレームと、前記試験片の
一端部をチャックする第１のチャック部と、前記試験片
の他端部をチャックする第２のチャック部と、前記第１
のチャック部を固定し前記門形のフレームに吊り下げる
第１の固定部と、前記第２のチャック部をスライド自在
にガイドする第２の固定部と、前記第２のチャック部に
連結される前記ガイドロッドの下端部に配置される前記
試験片の第２のチャック部より下部の部材の自重を除去
する試験片支持の自重除去装置と、前記ガイドロッドの
下端部の真下に設置されるショックアブソーバとを設け
るようにしたものである。
【０００７】（４）請求項３記載の動的破壊試験装置に
おいて、前記落錘式衝撃試験機の第１及び第２のチャッ
ク部は、Ｖ溝付きのチャック本体とＶ溝付きの締め板と
を締着するようにしたものである。 （５）請求項１記載の動的破壊試験装置において、前記
ストロボスコープは、ストロボランプにリフレックスカ
バーを付けて閃光を集光させ、ピンホールをレンズサポ
ートに付け、ピンホール穴径をレンズ焦点に合わせて交
換できるように構成したものである。
おいて、前記落錘式衝撃試験機の第１及び第２のチャッ
ク部は、Ｖ溝付きのチャック本体とＶ溝付きの締め板と
を締着するようにしたものである。 （５）請求項１記載の動的破壊試験装置において、前記
ストロボスコープは、ストロボランプにリフレックスカ
バーを付けて閃光を集光させ、ピンホールをレンズサポ
ートに付け、ピンホール穴径をレンズ焦点に合わせて交
換できるように構成したものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、上記したように、 〔１〕上記（１）又は（２）記載の動的破壊試験装置に
よれば、 （１）衝撃試験において、コースティックス法による試
験片のき裂先端近傍に発生するコースティックス像は高
価な超高速カメラを用いないでも撮影することができ、
動的応力拡大係数ＫId及び破壊靱性ＫIDの挙動を安価に
して、確実に、信頼性の高い解析を行うことができる。
よれば、 （１）衝撃試験において、コースティックス法による試
験片のき裂先端近傍に発生するコースティックス像は高
価な超高速カメラを用いないでも撮影することができ、
動的応力拡大係数ＫId及び破壊靱性ＫIDの挙動を安価に
して、確実に、信頼性の高い解析を行うことができる。
【０００９】（２）試験作業は操作回路により、スイッ
チのワンタッチで自動的に操作できるもので、実験の誤
動作もなく合理化された。 〔２〕上記（３）記載の動的破壊試験装置によれば、 （１）落錘荷重及び落錘高さの測定ができ、エネルギが
正確に設定できる。 （２）試験片支持の自重除去装置及びショックアブソー
バの設置により、正確で、しかも信頼性の高い解析を行
うことができる。 〔３〕上記（４）記載の動的破壊試験装置によれば、試
験片を固定するチャックに細かいＶ溝加工を施したの
で、固定が確実になり、衝撃荷重が作用した場合、滑り
がなくコースティックス像の発生に時間遅れがなくなっ
た。 〔４〕上記（５）記載の動的破壊試験装置によれば、コ
ースティックス像の高速度写真が鮮明に撮影可能となっ
た。
チのワンタッチで自動的に操作できるもので、実験の誤
動作もなく合理化された。 〔２〕上記（３）記載の動的破壊試験装置によれば、 （１）落錘荷重及び落錘高さの測定ができ、エネルギが
正確に設定できる。 （２）試験片支持の自重除去装置及びショックアブソー
バの設置により、正確で、しかも信頼性の高い解析を行
うことができる。 〔３〕上記（４）記載の動的破壊試験装置によれば、試
験片を固定するチャックに細かいＶ溝加工を施したの
で、固定が確実になり、衝撃荷重が作用した場合、滑り
がなくコースティックス像の発生に時間遅れがなくなっ
た。 〔４〕上記（５）記載の動的破壊試験装置によれば、コ
ースティックス像の高速度写真が鮮明に撮影可能となっ
た。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の動的破壊試験装置の概
略全体構成図、図２はその動的破壊試験装置の操作回路
図、図３はその落錘式衝撃試験機の正面図、図４はその
落錘式衝撃試験機の側面図、図５はその動的破壊試験の
対象となる試験片である。
ながら説明する。図１は本発明の動的破壊試験装置の概
略全体構成図、図２はその動的破壊試験装置の操作回路
図、図３はその落錘式衝撃試験機の正面図、図４はその
落錘式衝撃試験機の側面図、図５はその動的破壊試験の
対象となる試験片である。
【００１１】これらの図に示すように、本発明による試
験は、同一形状寸法に精密加工した多数の試験片２（図
５参照）を準備し、試験片２の１枚毎に、ストロボスコ
ープ１２（図１２参照）のストロボランプ１３の閃光の
発光時間を設定し、落錘式衝撃試験機１（図３及び図４
参照）にセットし、落錘４による衝撃的なエネルギーを
試験片２に作用させて、試験片２が破壊するまでの状況
を、デジタルリターダ１１の遅延回路により、ストロボ
ランプ１３の閃光（閃光時間４μｓ）を発光させ、ピン
ホール１４、コリメータ１５、レンズ１６を通して、試
験片２のき裂近傍に照射し、スクリーン１７上に生じた
コースティックス像を、カメラ１８を開放状態にして、
単発の高速度写真の撮影ができるようにしたものであ
る。
験は、同一形状寸法に精密加工した多数の試験片２（図
５参照）を準備し、試験片２の１枚毎に、ストロボスコ
ープ１２（図１２参照）のストロボランプ１３の閃光の
発光時間を設定し、落錘式衝撃試験機１（図３及び図４
参照）にセットし、落錘４による衝撃的なエネルギーを
試験片２に作用させて、試験片２が破壊するまでの状況
を、デジタルリターダ１１の遅延回路により、ストロボ
ランプ１３の閃光（閃光時間４μｓ）を発光させ、ピン
ホール１４、コリメータ１５、レンズ１６を通して、試
験片２のき裂近傍に照射し、スクリーン１７上に生じた
コースティックス像を、カメラ１８を開放状態にして、
単発の高速度写真の撮影ができるようにしたものであ
る。
【００１２】また、試験中における落錘４の電磁マグネ
ット５による保持及びガイドロッド７に沿った落錘４の
落下指示、デジタルリターダ１１、ストロボスコープ１
２の発光指示、カメラシャッタ等の操作はコントロール
ボックス８の押しボタン８ａを押すと内蔵される操作回
路１０が自動的に操作できるように構成している。な
お、図１において、３はウエイト・サポート、６はベー
ス、ＺO は試験片２とスクリーン１７の距離、Ｚi は試
験片２とレンズ１６の焦点位置との距離を示している。
ット５による保持及びガイドロッド７に沿った落錘４の
落下指示、デジタルリターダ１１、ストロボスコープ１
２の発光指示、カメラシャッタ等の操作はコントロール
ボックス８の押しボタン８ａを押すと内蔵される操作回
路１０が自動的に操作できるように構成している。な
お、図１において、３はウエイト・サポート、６はベー
ス、ＺO は試験片２とスクリーン１７の距離、Ｚi は試
験片２とレンズ１６の焦点位置との距離を示している。
【００１３】図２はこの動的破壊試験装置の操作回路図
を示している。図２において、操作回路１０は、押釦ス
イッチＰＢ1 １０ａ（押しボタン８ａに対応）のワンタ
ッチ操作で、リレーＲ1 １０ｂが励磁されて、リレー接
点Ｒ1１０ｃがオンされて、カメラ１８がセットされる
とともに、リレー接点Ｒ1 １０ｄがオンされてタイマＴ
1 １０ｅが駆動する。また、押釦スイッチＰＢ2 １０ｇ
（押しボタン８ａに対応）も、押釦スイッチＰＢ1 １０
ａと一緒にワンタッチ操作でオンし、リレーＲ2 １０ｈ
が励磁されて、リレー接点Ｒ2 １０ｉがオンされて、デ
ジタルリターダ１１がセットされるとともに、リレー接
点Ｒ2 １０ｊがオンされてタイマＴ2 １０ｍが駆動され
る。
を示している。図２において、操作回路１０は、押釦ス
イッチＰＢ1 １０ａ（押しボタン８ａに対応）のワンタ
ッチ操作で、リレーＲ1 １０ｂが励磁されて、リレー接
点Ｒ1１０ｃがオンされて、カメラ１８がセットされる
とともに、リレー接点Ｒ1 １０ｄがオンされてタイマＴ
1 １０ｅが駆動する。また、押釦スイッチＰＢ2 １０ｇ
（押しボタン８ａに対応）も、押釦スイッチＰＢ1 １０
ａと一緒にワンタッチ操作でオンし、リレーＲ2 １０ｈ
が励磁されて、リレー接点Ｒ2 １０ｉがオンされて、デ
ジタルリターダ１１がセットされるとともに、リレー接
点Ｒ2 １０ｊがオンされてタイマＴ2 １０ｍが駆動され
る。
【００１４】また、前記リレーＲ1 １０ｂの励磁によ
り、リレー接点Ｒ1 １０ｎがオンされて、リレーＲ3 １
０ｑが励磁されて、リレー接点Ｒ3 １０ｒがオフされ
て、電磁マグネット５が消勢されるため、保持されてい
た落錘４は落下する。なお、１０ｐはリレー接点であ
る。すなわち、コントロールボックス８の押しボタン８
ａを押すと、バブルモードにしたカメラ１８のシャッタ
ーをリモートコントロールで開けると同時に、デジタル
リターダ１１のＳＩＧＮＡＬモードのリセット信号を出
し、電磁マグネット５を消勢し、落錘４を落下させる。
落錘４が落錘受け４１に接触すると、この落錘４が落錘
受け４１に接触することによって検知されるＢＲＥＡＫ
信号をトリガーとして、デジタルリターダ１１で設定し
た遅延時間後にストロボスコープ１２のストロボランプ
１３の閃光が間欠的に発生し、試験片２の亀裂先端の破
壊現象が間欠的に撮像され、その後、操作回路１０のタ
イマ１０ｃにより、カメラ１８のシャッターを閉じ、操
作回路１０のタイマ１０ｍにより、デジタルリターダ１
１をオフにする。
り、リレー接点Ｒ1 １０ｎがオンされて、リレーＲ3 １
０ｑが励磁されて、リレー接点Ｒ3 １０ｒがオフされ
て、電磁マグネット５が消勢されるため、保持されてい
た落錘４は落下する。なお、１０ｐはリレー接点であ
る。すなわち、コントロールボックス８の押しボタン８
ａを押すと、バブルモードにしたカメラ１８のシャッタ
ーをリモートコントロールで開けると同時に、デジタル
リターダ１１のＳＩＧＮＡＬモードのリセット信号を出
し、電磁マグネット５を消勢し、落錘４を落下させる。
落錘４が落錘受け４１に接触すると、この落錘４が落錘
受け４１に接触することによって検知されるＢＲＥＡＫ
信号をトリガーとして、デジタルリターダ１１で設定し
た遅延時間後にストロボスコープ１２のストロボランプ
１３の閃光が間欠的に発生し、試験片２の亀裂先端の破
壊現象が間欠的に撮像され、その後、操作回路１０のタ
イマ１０ｃにより、カメラ１８のシャッターを閉じ、操
作回路１０のタイマ１０ｍにより、デジタルリターダ１
１をオフにする。
【００１５】次に、試験の対象（供試品）となる試験片
について図５を用いて説明する。図５（ａ）及び図５
（ｂ）に示すように、試験片２のき裂２ａの形状は、亀
裂深さＤのＶ型形状（α＝１０°以上）とした。鋼板の
場合、板厚さｔ＝０．８ｍｍ以下、幅Ｗ＝２．０ｍｍ、
ポリカーボネイト板、アクリル板等はｔ＝３ｍｍ以下、
幅Ｗ＝３０ｍｍとする。ここでは、鋼板を用い、両端部
にそれぞれ２個の取り付け穴２ｂを形成した。
について図５を用いて説明する。図５（ａ）及び図５
（ｂ）に示すように、試験片２のき裂２ａの形状は、亀
裂深さＤのＶ型形状（α＝１０°以上）とした。鋼板の
場合、板厚さｔ＝０．８ｍｍ以下、幅Ｗ＝２．０ｍｍ、
ポリカーボネイト板、アクリル板等はｔ＝３ｍｍ以下、
幅Ｗ＝３０ｍｍとする。ここでは、鋼板を用い、両端部
にそれぞれ２個の取り付け穴２ｂを形成した。
【００１６】本実験においては、試験片２の幅Ｗ、き裂
深さＤの精粗により実験結果に大きな影響を及ぼす。し
たがって、試験片２の幅Ｗの加工は材料を切断後、立て
フライス盤によりフルバックカッタで、３０枚一組（ポ
リカーボネイト板、厚さｔ＝３ｍｍ）、１００枚一組
（鋼板厚さｔ＝０．８ｍｍ）を何組加工しても全て同一
寸法に加工できるように考慮した。
深さＤの精粗により実験結果に大きな影響を及ぼす。し
たがって、試験片２の幅Ｗの加工は材料を切断後、立て
フライス盤によりフルバックカッタで、３０枚一組（ポ
リカーボネイト板、厚さｔ＝３ｍｍ）、１００枚一組
（鋼板厚さｔ＝０．８ｍｍ）を何組加工しても全て同一
寸法に加工できるように考慮した。
【００１７】き裂形状（図示なし）は、多量にまとめて
加工可能な形削り盤により、ヘール型突切りバイトの刃
先角度α＝１０°のＶ型にして、３０枚一組又は１００
枚一組を加工できるようにした。バイト刃先は研削後、
油砥石で先端を鋭く仕上げるようにし、き裂深さＤの加
工誤差は、形削り盤の刃物台のダイヤルメータを利用し
て、±０．００５ｍｍ内の加工を可能にした。
加工可能な形削り盤により、ヘール型突切りバイトの刃
先角度α＝１０°のＶ型にして、３０枚一組又は１００
枚一組を加工できるようにした。バイト刃先は研削後、
油砥石で先端を鋭く仕上げるようにし、き裂深さＤの加
工誤差は、形削り盤の刃物台のダイヤルメータを利用し
て、±０．００５ｍｍ内の加工を可能にした。
【００１８】取り付け穴２ｂは、穴空け治具により５枚
一組として、ボール盤による加工とした。ポリカーボネ
イト板、アクリル板等はすべて加工終了後、電気炉（Ｆ
ｕｊｉ ＫＡＧＡＫＵ ＫＩＫＡＩ）により、図６に示
すように、０．５時間で１２８℃まで加熱し、そのまま
の１２８℃で１時間加熱した後、８時間かけて冷却す
る、いわゆる、焼鈍を行った。
一組として、ボール盤による加工とした。ポリカーボネ
イト板、アクリル板等はすべて加工終了後、電気炉（Ｆ
ｕｊｉ ＫＡＧＡＫＵ ＫＩＫＡＩ）により、図６に示
すように、０．５時間で１２８℃まで加熱し、そのまま
の１２８℃で１時間加熱した後、８時間かけて冷却す
る、いわゆる、焼鈍を行った。
【００１９】このように、試験片が多量に同一加工が可
能なため、従来のフライス加工による試験片と比較し
て、実験結果によるＫIdの大きなばらつきがなくなっ
た。次に、落錘式衝撃試験機について説明する。図３及
び図４に示すように、ベース６上に、Ｈ型鋼、みぞ型鋼
を門形とした溶接構造のフレーム２１を構築し、その中
心に試験片２をセットし、直接、落錘４の荷重が作用し
て試験片２を破壊する落錘式衝撃試験機１とした。
能なため、従来のフライス加工による試験片と比較し
て、実験結果によるＫIdの大きなばらつきがなくなっ
た。次に、落錘式衝撃試験機について説明する。図３及
び図４に示すように、ベース６上に、Ｈ型鋼、みぞ型鋼
を門形とした溶接構造のフレーム２１を構築し、その中
心に試験片２をセットし、直接、落錘４の荷重が作用し
て試験片２を破壊する落錘式衝撃試験機１とした。
【００２０】（ａ）試験片の固定装置 試験片２の固定装置としては図７に示すように、試験片
２の上押さえチャック本体２２及び下押さえチャック本
体２３を有し、それぞれに締め板２４，２５を備えてお
り、試験片２に接触する方にＶ溝加工を施し、六角穴付
きボルト２６，２７により締着して、衝撃荷重が作用し
ても滑らずに確実に固定できるようにした。
２の上押さえチャック本体２２及び下押さえチャック本
体２３を有し、それぞれに締め板２４，２５を備えてお
り、試験片２に接触する方にＶ溝加工を施し、六角穴付
きボルト２６，２７により締着して、衝撃荷重が作用し
ても滑らずに確実に固定できるようにした。
【００２１】試験片２の下押さえチャック本体２３は、
図８（ａ）のようにすると、落錘荷重が作用した場合、
回転変形を拘束するので、拘束されないように隙間２８
を持った試験片ガイド２９をウエイトサポート３に固定
した。また、図３及び図４に示すように、吊りボルト３
１、吊りナット３２は試験片２の固定装置の自重、およ
び落錘荷重を支持すると同時に、試験片２の上下、左右
の位置調整ができる構造にした。なお、３４はスライド
ブロックである。
図８（ａ）のようにすると、落錘荷重が作用した場合、
回転変形を拘束するので、拘束されないように隙間２８
を持った試験片ガイド２９をウエイトサポート３に固定
した。また、図３及び図４に示すように、吊りボルト３
１、吊りナット３２は試験片２の固定装置の自重、およ
び落錘荷重を支持すると同時に、試験片２の上下、左右
の位置調整ができる構造にした。なお、３４はスライド
ブロックである。
【００２２】（ｂ）落錘の保持装置及び落錘 落錘４の保持は装置を簡略化するため、図３及び図４に
示すように、電磁マグネット（Ｆｕｊｉ ＬＲＭ３０）
５を用い、スイッチ操作により落錘４を落下させるよう
にした。また、電磁マグネット５のウエイトサポート３
への固定は電流が絶縁できるように配慮した。
示すように、電磁マグネット（Ｆｕｊｉ ＬＲＭ３０）
５を用い、スイッチ操作により落錘４を落下させるよう
にした。また、電磁マグネット５のウエイトサポート３
への固定は電流が絶縁できるように配慮した。
【００２３】また、落錘４の重さＰ〔Ｎ〕が高さｈ
〔ｍ〕よりガイドロッド７に沿って落下して、落錘受け
４１に衝撃接触する。この接触により、ストロボスコー
プ１２のストロボランプ１３の閃光が発生するまでの時
間を、デジタルリターダ１１により設定して試験を行う
（前述）ので、落錘４とガイドロッド７は絶縁するのが
望ましく、図３及び図４に示すように、落錘４の穴に塩
化ビニルパイブからなる絶縁スリーブ３３を打ち込んで
ガイドロッド７に電流が流れないようにした。
〔ｍ〕よりガイドロッド７に沿って落下して、落錘受け
４１に衝撃接触する。この接触により、ストロボスコー
プ１２のストロボランプ１３の閃光が発生するまでの時
間を、デジタルリターダ１１により設定して試験を行う
（前述）ので、落錘４とガイドロッド７は絶縁するのが
望ましく、図３及び図４に示すように、落錘４の穴に塩
化ビニルパイブからなる絶縁スリーブ３３を打ち込んで
ガイドロッド７に電流が流れないようにした。
【００２４】（ｃ）落錘による衝撃吸収装置 落錘による衝撃吸収装置として、試験片２が衝撃荷重に
より破断されない場合の二度打ち防止のため、図９に示
すように、衝撃吸収できるショックアブソーバ（富士精
機、ＲＢＣ２７２５）４２を落錘受け４１の真下に設置
した。ショックアブソーバ４２の最大吸収エネルギは１
４７Ｊ（＝１４７Ｎ・ｍ）であり、本発明の場合、落錘
エネルギが１４７Ｊに達するには、落下高さｈ＝０．７
５ｍとして落錘荷重Ｐ＝２１０Ｎ（１４７／０．７５＝
２１０Ｎ）まで可能である。
より破断されない場合の二度打ち防止のため、図９に示
すように、衝撃吸収できるショックアブソーバ（富士精
機、ＲＢＣ２７２５）４２を落錘受け４１の真下に設置
した。ショックアブソーバ４２の最大吸収エネルギは１
４７Ｊ（＝１４７Ｎ・ｍ）であり、本発明の場合、落錘
エネルギが１４７Ｊに達するには、落下高さｈ＝０．７
５ｍとして落錘荷重Ｐ＝２１０Ｎ（１４７／０．７５＝
２１０Ｎ）まで可能である。
【００２５】（ｄ）試験片支持の自重除去装置 図７の試験片固定装置の上押さえチャック本体２２、締
め板２４、ガイドロッド７、落錘受け４１等の自重は試
験片２をチャックにセットすると、試験片２に自重が作
用して変形し、コースティックス像が小さく発生する。
従って、落錘受け４１の下にコイルばね４３を設置し、
これらの自重を除去するようにした。なお、これらの自
重Ｐは実測によると、Ｐ＝２９．４Ｎ（３ｋｇｆ）であ
る。
め板２４、ガイドロッド７、落錘受け４１等の自重は試
験片２をチャックにセットすると、試験片２に自重が作
用して変形し、コースティックス像が小さく発生する。
従って、落錘受け４１の下にコイルばね４３を設置し、
これらの自重を除去するようにした。なお、これらの自
重Ｐは実測によると、Ｐ＝２９．４Ｎ（３ｋｇｆ）であ
る。
【００２６】コイルばね４３は次のようにして求めた。
材料はピアノ線（ＳＷＰ−Ａ）とし、ばね中心径Ｄ＝９
０ｍｍ、横弾性係数Ｇ＝７９．４×１０3 Ｎ／ｍｍ
2 （８．１×１０3 ｋｇｆ／ｍｍ2 ）、たわみδ＝２０
ｍｍ、有効巻き数ｎ＝５．５とすると、ばね線径ｄは、 ｄ＝4 √〔（８ＰＤ3 ｎ）／（Ｇ・δ）〕＝4 √〔（８
×２９．４×９０3×５．５）／（７９．４×１０3 ×
２０）〕＝４．９４〔ｍｍ〕 ばね線径ｄ＝５ｍｍとして、コイルばね４３を衝撃試験
機に設置して実験してみると、コースティックス像の発
生は防止することができた。
材料はピアノ線（ＳＷＰ−Ａ）とし、ばね中心径Ｄ＝９
０ｍｍ、横弾性係数Ｇ＝７９．４×１０3 Ｎ／ｍｍ
2 （８．１×１０3 ｋｇｆ／ｍｍ2 ）、たわみδ＝２０
ｍｍ、有効巻き数ｎ＝５．５とすると、ばね線径ｄは、 ｄ＝4 √〔（８ＰＤ3 ｎ）／（Ｇ・δ）〕＝4 √〔（８
×２９．４×９０3×５．５）／（７９．４×１０3 ×
２０）〕＝４．９４〔ｍｍ〕 ばね線径ｄ＝５ｍｍとして、コイルばね４３を衝撃試験
機に設置して実験してみると、コースティックス像の発
生は防止することができた。
【００２７】以下、主要部分の計算を行った。 （ａ）フレーム フレームは、図１０に示すように、フレームの下端はベ
ース５１にボルトにより固定した門形ラーメン構造とし
た。コラム５２はＨ形鋼（１００×１００−１２３
０）、ビーム５３はみぞ形鋼（７５×４０−５００）を
二本、背面合わせとして各部材はＣＯ2 アーク溶接によ
る溶接構造とした。
ース５１にボルトにより固定した門形ラーメン構造とし
た。コラム５２はＨ形鋼（１００×１００−１２３
０）、ビーム５３はみぞ形鋼（７５×４０−５００）を
二本、背面合わせとして各部材はＣＯ2 アーク溶接によ
る溶接構造とした。
【００２８】図１０に示すフレームを、図１１（ａ）に
示すように、水平材ＡＢの中央Ｅ点に集中荷重Ｐが作用
すると、角部材の曲げモーメント図は、図１１（ｂ）の
ようになる。図１１（ｂ）より、垂直材ＡＣ、ＢＤに生
じる曲げモーメントＭは剛節点Ａ、Ｂでは、 Ｍ＝Ｐｌ／４（２＋ｋ） …（１） 水平材中央の負荷点Ｅの曲げモーメントＭE は、 ＭE ＝Ｐｌ（１＋ｋ）／４（２＋ｋ） …（２） また、垂直材の下端Ｃ、Ｄに生じる曲げモーメントＭO
は、 ＭO ＝Ｍ／２ …（３） 固定端Ｃ、Ｄの水平反力Ｈは、 Ｈ＝（ｌ／Ｈ）（Ｍ＋ＭO ）＝３Ｐｌ／８（２＋ｋ）ｈ …（４） ここで、ｋは水平材と垂直材の鋼性比で、 ｋ＝（Ｉ1 ／ｌ）／（Ｉ2 ／ｈ）＝ｋ1 ／ｋ2 …（５） ただし、Ｉ1 、Ｉ2 ：断面２次モーメント 水平材の中央の負荷点Ｅ点の曲げ応力σE は、みぞ形鋼
を二本用いるので、 σE ＝ＭE ／（２Ｚ1 ） …（６） 垂直材Ａ、Ｂ端の曲げ応力σABは、 σAB＝Ｍ／Ｚ2 …（７） 垂直材下端Ｃ、Ｄに生じる曲げ応力σO は、 σO ＝ＭO ／Ｚ2 …（８） ただし、Ｚ1 、Ｚ2 ：部材の断面係数 以上の式より、フレームの強度について計算すると表１
のようになる。
示すように、水平材ＡＢの中央Ｅ点に集中荷重Ｐが作用
すると、角部材の曲げモーメント図は、図１１（ｂ）の
ようになる。図１１（ｂ）より、垂直材ＡＣ、ＢＤに生
じる曲げモーメントＭは剛節点Ａ、Ｂでは、 Ｍ＝Ｐｌ／４（２＋ｋ） …（１） 水平材中央の負荷点Ｅの曲げモーメントＭE は、 ＭE ＝Ｐｌ（１＋ｋ）／４（２＋ｋ） …（２） また、垂直材の下端Ｃ、Ｄに生じる曲げモーメントＭO
は、 ＭO ＝Ｍ／２ …（３） 固定端Ｃ、Ｄの水平反力Ｈは、 Ｈ＝（ｌ／Ｈ）（Ｍ＋ＭO ）＝３Ｐｌ／８（２＋ｋ）ｈ …（４） ここで、ｋは水平材と垂直材の鋼性比で、 ｋ＝（Ｉ1 ／ｌ）／（Ｉ2 ／ｈ）＝ｋ1 ／ｋ2 …（５） ただし、Ｉ1 、Ｉ2 ：断面２次モーメント 水平材の中央の負荷点Ｅ点の曲げ応力σE は、みぞ形鋼
を二本用いるので、 σE ＝ＭE ／（２Ｚ1 ） …（６） 垂直材Ａ、Ｂ端の曲げ応力σABは、 σAB＝Ｍ／Ｚ2 …（７） 垂直材下端Ｃ、Ｄに生じる曲げ応力σO は、 σO ＝ＭO ／Ｚ2 …（８） ただし、Ｚ1 、Ｚ2 ：部材の断面係数 以上の式より、フレームの強度について計算すると表１
のようになる。
【００２９】
【表１】
【００３０】部材の剛性比ｋは式（５）より、垂直材
（Ｈ形鋼）の断面２次モーメントＩ2＝１３４ｃｍ4 、
みぞ形鋼の断面２次モーメントＩ1 ＝７５．３ｃｍ
4 （表１より）、ｌ＝３０ｃｍ、ｈ＝１２５ｃｍ（図１
１より）として、 ｋ＝（２Ｉ1 ／ｌ）／（Ｉ2 ／ｈ）＝〔２×７５．３／
３０）〕／（１３４／１２５）＝４．６８ 荷重Ｐは、鋼板試験片の破断荷重を仮定して、鋼板の極
限強さσ＝４００Ｎ／ｍｍ2 、試験片の幅Ｗ＝２０ｍ
ｍ、厚みｔ＝０．８ｍｍとして、 Ｐ＝σ・ｔ・Ｗ＝４００×２０×０．８＝６４００
〔Ｎ〕 したがって、垂直材Ａ、Ｂ点の曲げモーメントＭは、前
記式（１）より、 Ｍ＝Ｐｌ／４（２＋ｋ）＝６４００×３０／４（２＋
４．６８）＝７１８６〔Ｎ・ｃｍ〕 水平材のＥ点の曲げモーメントＭE は、前記式（２）よ
り、 ＭE ＝Ｐｌ（１＋ｋ）／４（２＋ｋ）＝６４００×３０
×（１＋４．６８）／４×（２＋４．６８）＝４０８１
４〔Ｎ・ｃｍ〕 垂直材Ａ、Ｂ点の曲げ応力σABは、断面係数Ｚ2 ＝２
６．７ｃｍ3 として、 σAB＝Ｍ／Ｚ2 ＝７１８６／２６．７＝２６９〔Ｎ／ｃ
ｍ2 〕＝２．６９〔Ｎ／ｍｍ2 〕 水平材Ｅ点の曲げ応力σE は、断面係数Ｚ1 ＝２０．１
ｃｍ3 （表１より）として、 σE ＝ＭE ／２Ｚ1 ＝４０８１４／２×２０．１＝１０
１５〔Ｎ／ｃｍ2 〕＝１０．１５〔Ｎ／ｍｍ2 〕 垂直材下端Ｃ、Ｄ点の曲げ応力σO は、断面係数Ｚ2 ＝
２６．７ｃｍ3 として前記式（８）より、 σO ＝ＭO ／Ｚ2 ＝７１８６／２×２６．７＝１３４．
６〔Ｎ／ｃｍ2 〕＝１．３５〔Ｎ／ｍｍ2 〕 衝撃荷重を考慮して鋼材の極限強さσ＝４００Ｎ／ｍｍ
2 、安全率Ｓ＝１２として、許容曲げ応力σb は、 σb ＝σ／Ｓ＝４００／１２＝３３．３〔Ｎ／ｍｍ2 〕 σb ＞σAB、σb ＞σE 、σb ＞σCD、σb ＞σO なの
で、十分安全である。 （ｂ）締め付けボルト 試験片２を固定するボルトは六角穴付きボルト２６，２
７を用いる。ボルト２６，２７の呼びｄは、許容せん断
応力τ＝１００Ｎ／ｍｍ2 、荷重Ｐ＝６４００Ｎとし
て、 ｄ＝１．２√（４Ｐ／π・τ）＝１．２√（４×６４０
０／π×１００）＝１０．８〔ｍｍ〕 ｄ＝Ｍ１２では大きすぎるので片側２本として、 ｄ＝１．２√（４Ｐ／２・π・τ）＝１．２√（４×６
４００／２×π×１００）＝７．７〔ｍｍ〕 ｄ＝Ｍ８として、試験片が鋼板の場合は４本、ポリカー
ボネイト板、アクリル板等は２本とする。
（Ｈ形鋼）の断面２次モーメントＩ2＝１３４ｃｍ4 、
みぞ形鋼の断面２次モーメントＩ1 ＝７５．３ｃｍ
4 （表１より）、ｌ＝３０ｃｍ、ｈ＝１２５ｃｍ（図１
１より）として、 ｋ＝（２Ｉ1 ／ｌ）／（Ｉ2 ／ｈ）＝〔２×７５．３／
３０）〕／（１３４／１２５）＝４．６８ 荷重Ｐは、鋼板試験片の破断荷重を仮定して、鋼板の極
限強さσ＝４００Ｎ／ｍｍ2 、試験片の幅Ｗ＝２０ｍ
ｍ、厚みｔ＝０．８ｍｍとして、 Ｐ＝σ・ｔ・Ｗ＝４００×２０×０．８＝６４００
〔Ｎ〕 したがって、垂直材Ａ、Ｂ点の曲げモーメントＭは、前
記式（１）より、 Ｍ＝Ｐｌ／４（２＋ｋ）＝６４００×３０／４（２＋
４．６８）＝７１８６〔Ｎ・ｃｍ〕 水平材のＥ点の曲げモーメントＭE は、前記式（２）よ
り、 ＭE ＝Ｐｌ（１＋ｋ）／４（２＋ｋ）＝６４００×３０
×（１＋４．６８）／４×（２＋４．６８）＝４０８１
４〔Ｎ・ｃｍ〕 垂直材Ａ、Ｂ点の曲げ応力σABは、断面係数Ｚ2 ＝２
６．７ｃｍ3 として、 σAB＝Ｍ／Ｚ2 ＝７１８６／２６．７＝２６９〔Ｎ／ｃ
ｍ2 〕＝２．６９〔Ｎ／ｍｍ2 〕 水平材Ｅ点の曲げ応力σE は、断面係数Ｚ1 ＝２０．１
ｃｍ3 （表１より）として、 σE ＝ＭE ／２Ｚ1 ＝４０８１４／２×２０．１＝１０
１５〔Ｎ／ｃｍ2 〕＝１０．１５〔Ｎ／ｍｍ2 〕 垂直材下端Ｃ、Ｄ点の曲げ応力σO は、断面係数Ｚ2 ＝
２６．７ｃｍ3 として前記式（８）より、 σO ＝ＭO ／Ｚ2 ＝７１８６／２×２６．７＝１３４．
６〔Ｎ／ｃｍ2 〕＝１．３５〔Ｎ／ｍｍ2 〕 衝撃荷重を考慮して鋼材の極限強さσ＝４００Ｎ／ｍｍ
2 、安全率Ｓ＝１２として、許容曲げ応力σb は、 σb ＝σ／Ｓ＝４００／１２＝３３．３〔Ｎ／ｍｍ2 〕 σb ＞σAB、σb ＞σE 、σb ＞σCD、σb ＞σO なの
で、十分安全である。 （ｂ）締め付けボルト 試験片２を固定するボルトは六角穴付きボルト２６，２
７を用いる。ボルト２６，２７の呼びｄは、許容せん断
応力τ＝１００Ｎ／ｍｍ2 、荷重Ｐ＝６４００Ｎとし
て、 ｄ＝１．２√（４Ｐ／π・τ）＝１．２√（４×６４０
０／π×１００）＝１０．８〔ｍｍ〕 ｄ＝Ｍ１２では大きすぎるので片側２本として、 ｄ＝１．２√（４Ｐ／２・π・τ）＝１．２√（４×６
４００／２×π×１００）＝７．７〔ｍｍ〕 ｄ＝Ｍ８として、試験片が鋼板の場合は４本、ポリカー
ボネイト板、アクリル板等は２本とする。
【００３１】（ｃ）ガイドロッド ガイドロッド７は、上部はチャック本体、下部は落錘受
け４１にねじ込み固定する。上部ねじの呼びｄはＰ＝６
４００Ｎ、安全率Ｓ＝１２、許容引張応力σt＝５７０
／１２＝４７．５Ｎ／ｍｍ2 （Ｓ４５Ｃ）として、 ｄ＝１．２√（４Ｐ／π・σt ）＝１．２√（４×６４
００／π×４７．５）＝１５．７〔ｍｍ〕 ｄ＝Ｍ１８ ねじ長さＬは、ねじの許容面圧力ｑ＝４０Ｎ／ｍｍ2 、
ねじの呼びｄ＝１８ｍｍ、谷の径ｄ1 ＝１５．５ｍｍと
して、ねじ山数ｎは、 ｎ＝Ｐ／〔π／４（ｄ2 −ｄ1 2 ）ｑ〕＝６４００／
〔π／４×（１８2 −１５．５2 ）×４０〕＝２．４３
〔山〕 ねじの長さＬは、ねじのピッチＰ＝２．５ｍｍなので、 Ｌ＝ｎ・ｐ＝２．４３×２．５＝６〔ｍｍ〕 ねじの長さＬ＝２０ｍｍとしているので十分安全であ
る。なお、吊りボルト３１・吊りナッド３２のねじの呼
びはＭ２０とした。
け４１にねじ込み固定する。上部ねじの呼びｄはＰ＝６
４００Ｎ、安全率Ｓ＝１２、許容引張応力σt＝５７０
／１２＝４７．５Ｎ／ｍｍ2 （Ｓ４５Ｃ）として、 ｄ＝１．２√（４Ｐ／π・σt ）＝１．２√（４×６４
００／π×４７．５）＝１５．７〔ｍｍ〕 ｄ＝Ｍ１８ ねじ長さＬは、ねじの許容面圧力ｑ＝４０Ｎ／ｍｍ2 、
ねじの呼びｄ＝１８ｍｍ、谷の径ｄ1 ＝１５．５ｍｍと
して、ねじ山数ｎは、 ｎ＝Ｐ／〔π／４（ｄ2 −ｄ1 2 ）ｑ〕＝６４００／
〔π／４×（１８2 −１５．５2 ）×４０〕＝２．４３
〔山〕 ねじの長さＬは、ねじのピッチＰ＝２．５ｍｍなので、 Ｌ＝ｎ・ｐ＝２．４３×２．５＝６〔ｍｍ〕 ねじの長さＬ＝２０ｍｍとしているので十分安全であ
る。なお、吊りボルト３１・吊りナッド３２のねじの呼
びはＭ２０とした。
【００３２】次に、撮影装置の改良について説明する。
図１２（ａ）に示すように、ストロボランプ６１を内蔵
するストロボスコープのレンズサポート６２にレンズ６
３を付けた場合、スクリーン１７のコースティックス像
は、閃光はまとまらず、高速度写真は鮮明に撮影不可能
であった。したがって、図１２（ｂ）に示すように、ス
トロボランプ７１にリフレックスカバー７２を付けて閃
光を集光させるようにし、レンズの代わりにピンホール
１４をレンズサポート７３に付け、ピンホール穴径をレ
ンズ焦点に合わせて交換できるようにした。
図１２（ａ）に示すように、ストロボランプ６１を内蔵
するストロボスコープのレンズサポート６２にレンズ６
３を付けた場合、スクリーン１７のコースティックス像
は、閃光はまとまらず、高速度写真は鮮明に撮影不可能
であった。したがって、図１２（ｂ）に示すように、ス
トロボランプ７１にリフレックスカバー７２を付けて閃
光を集光させるようにし、レンズの代わりにピンホール
１４をレンズサポート７３に付け、ピンホール穴径をレ
ンズ焦点に合わせて交換できるようにした。
【００３３】その結果、コースティックス像の高速度写
真が鮮明に撮影可能となった。以下、本発明の動的破壊
試験シテスムにより、モードＩのき裂を持つポリカーボ
ネイト試験片の衝撃実験を表２に示す実験条件により実
施し、動的応力拡大係数ＫIdおよび動的破壊靱性ＫIDを
求め、併せて実験装置の機能成果を検討した。
真が鮮明に撮影可能となった。以下、本発明の動的破壊
試験シテスムにより、モードＩのき裂を持つポリカーボ
ネイト試験片の衝撃実験を表２に示す実験条件により実
施し、動的応力拡大係数ＫIdおよび動的破壊靱性ＫIDを
求め、併せて実験装置の機能成果を検討した。
【００３４】
【表２】
【００３５】落錘式衝撃試験機の落錘が落下して落錘受
けに接触してからの時間ｔをリターダの遅延回路により
１００μｓ、２００μｓ、３００μｓ…と設定して撮影
したコースティックス像の高速度写真をとり、このコー
スティックス像の写真より、その直径Ｄを求めて、式
（９）に示す静的実験の応力拡大係数ＫI の式より求め
た動的応力拡大係数ＫIdおよび破壊靱性ＫIDを図１３に
示す。
けに接触してからの時間ｔをリターダの遅延回路により
１００μｓ、２００μｓ、３００μｓ…と設定して撮影
したコースティックス像の高速度写真をとり、このコー
スティックス像の写真より、その直径Ｄを求めて、式
（９）に示す静的実験の応力拡大係数ＫI の式より求め
た動的応力拡大係数ＫIdおよび破壊靱性ＫIDを図１３に
示す。
【００３６】 ＫI ＝〔１．６７１／（ＺO ｔ・｜ＣO ｜）〕×〔１／（λ3/2 ）〕×（Ｄ／ δ）5/2 …（９） ただし、ＺO ：試験片とスクリーンの距離（図１より） ｔ：試験片の厚さ λ：光の倍率でλ＝（ＺO −Ｚi ）／Ｚi Ｚi ：試験片とレンズ焦点位置との距離（図１より） ＣO ：光学常数でポリカーボネイトの場合 ＣO ＝−１．３９×１０ -4 ｍ2 ／ＭＮ δ：コースティックス像の形状に関する定数 ポリカーボネイトの場合、δ＝３．０５（透過型） このように実験を行った結果、実験Ｎｏ．１の場合、衝
撃エネルギＥｓ＝６Ｎｍと小さいため、ＫIdは時間の経
過とともに緩やかに増加して、時間ｔ＝２８００μｓに
おいてＫId＝２．５ＭＮ／ｍ3/2 となったが、試験片は
破断しなかった。また、試験片のき裂先端近傍は、実験
前と変わらず、試験片は弾性変形してもとの状態に戻っ
たものと推定できる。
撃エネルギＥｓ＝６Ｎｍと小さいため、ＫIdは時間の経
過とともに緩やかに増加して、時間ｔ＝２８００μｓに
おいてＫId＝２．５ＭＮ／ｍ3/2 となったが、試験片は
破断しなかった。また、試験片のき裂先端近傍は、実験
前と変わらず、試験片は弾性変形してもとの状態に戻っ
たものと推定できる。
【００３７】実験Ｎｏ．２の場合、ＫIdは時間ｔ＝１８
００μｓ以降急上昇し、時間ｔ＝２４００μｓではＫId
は６ＭＮ／ｍ3/2 と最大を示し、時間ｔ＝２４５０μｓ
ではコースティックス像は淡く、試験片の破断状態が濃
く影響されている。この場合のＫIdは１．４ＭＮ／ｍ
3/2 であり、この時点で試験片の破断が始まり切断され
たものであり、このＫIdが破壊靱性ＫIDと推定される。
００μｓ以降急上昇し、時間ｔ＝２４００μｓではＫId
は６ＭＮ／ｍ3/2 と最大を示し、時間ｔ＝２４５０μｓ
ではコースティックス像は淡く、試験片の破断状態が濃
く影響されている。この場合のＫIdは１．４ＭＮ／ｍ
3/2 であり、この時点で試験片の破断が始まり切断され
たものであり、このＫIdが破壊靱性ＫIDと推定される。
【００３８】ポリカーボネイトの場合、ＫId MAXまでが
弾性域を保ち、瞬間に断塑性に変形し、破断しているこ
とが判る。なお、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であ
り、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
弾性域を保ち、瞬間に断塑性に変形し、破断しているこ
とが判る。なお、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であ
り、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 〔１〕請求項１又は２記載の動的破壊試験装置によれ
ば、 （１）衝撃試験において、コースティックス法による試
験片のき裂先端近傍に発生するコースティックス像は高
価な超高速カメラを用いないでも撮影することができ、
動的応力拡大係数ＫId及び破壊靱性ＫIDの挙動を安価に
して、確実に、信頼性の高い解析を行うことができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 〔１〕請求項１又は２記載の動的破壊試験装置によれ
ば、 （１）衝撃試験において、コースティックス法による試
験片のき裂先端近傍に発生するコースティックス像は高
価な超高速カメラを用いないでも撮影することができ、
動的応力拡大係数ＫId及び破壊靱性ＫIDの挙動を安価に
して、確実に、信頼性の高い解析を行うことができる。
【００４０】（２）試験作業は操作回路により、スイッ
チのワンタッチで自動的に操作できるもので、実験の誤
動作もなく合理化された。 〔２〕請求項３記載の動的破壊試験装置によれば、 （１）落錘荷重及び落錘高さの測定ができ、エネルギが
正確に設定できる。 （２）試験片支持の自重除去装置及びショックアブソー
バの設置により、正確で、しかも信頼性の高い解析を行
うことができる。 〔３〕請求項４記載の動的破壊試験装置によれば、試験
片を固定するチャックに細かいＶ溝加工を施したので、
固定が確実になり、衝撃荷重が作用した場合、滑りがな
くコースティックス像の発生に時間遅れがなくなった。 〔４〕請求項５記載の動的破壊試験装置によれば、コー
スティックス像の高速度写真が鮮明に撮影可能となっ
た。
チのワンタッチで自動的に操作できるもので、実験の誤
動作もなく合理化された。 〔２〕請求項３記載の動的破壊試験装置によれば、 （１）落錘荷重及び落錘高さの測定ができ、エネルギが
正確に設定できる。 （２）試験片支持の自重除去装置及びショックアブソー
バの設置により、正確で、しかも信頼性の高い解析を行
うことができる。 〔３〕請求項４記載の動的破壊試験装置によれば、試験
片を固定するチャックに細かいＶ溝加工を施したので、
固定が確実になり、衝撃荷重が作用した場合、滑りがな
くコースティックス像の発生に時間遅れがなくなった。 〔４〕請求項５記載の動的破壊試験装置によれば、コー
スティックス像の高速度写真が鮮明に撮影可能となっ
た。
【図１】本発明の動的破壊試験装置の概略全体構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の動的破壊試験装置の操作回路図であ
る。
る。
【図３】本発明の動的破壊試験装置の落錘式衝撃試験機
の正面図である。
の正面図である。
【図４】本発明の動的破壊試験装置の落錘式衝撃試験機
の側面図である。
の側面図である。
【図５】本発明の動的破壊試験の対象となる試験片を示
す図である。
す図である。
【図６】本発明の動的破壊試験の対象となる試験片の熱
処理を示す図である。
処理を示す図である。
【図７】本発明の動的破壊試験の対象となる試験片の固
定装置の斜視図ある。
定装置の斜視図ある。
【図８】本発明の動的破壊試験の対象となる試験片の回
転変形の拘束構造を示す図である。
転変形の拘束構造を示す図である。
【図９】本発明の動的破壊試験装置の衝撃吸収装置の構
成図である。
成図である。
【図１０】本発明の動的破壊試験装置の門型フレームを
示す図である。
示す図である。
【図１１】本発明の動的破壊試験装置の門型フレームの
機械的強度の説明図である。
機械的強度の説明図である。
【図１２】本発明の動的破壊試験装置の撮影装置の構成
図である。
図である。
【図１３】本発明の実験例による試験片の動的応力拡大
係数ＫId及び破壊靱性ＫIDを示す図である。
係数ＫId及び破壊靱性ＫIDを示す図である。
１ 落錘式衝撃試験機 ２ 試験片 ２ａ 試験片のき裂 ２ｂ 取り付け穴 ３ ウエイトサポート ４ 落錘 ５ 電磁マグネット ６，５１ ベース ７ ガイドロッド ８ コントロールボックス １０ 操作回路 １０ａ，１０ｇ 押釦スイッチ １０ｂ，１０ｈ，１０ｑ リレー １０ｃ，１０ｄ，１０ｉ，１０ｊ，１０ｎ，１０ｐ，１
０ｒ リレー接点 １０ｆ，１０ｋ タイマ接点 １０ｅ，１０ｍ タイマ １１ デジタルリターダ １２ ストロボスコープ １３，７１ ストロボランプ １４ ピンホール １５ コリメータ １６ レンズ １７ スクリーン １８ カメラ ２１ フレーム ２２ 上押さえチャック本体 ２３ 下押さえチャック本体 ２４，２５ 締め板 ２６，２７ 六角穴付きボルト ２８ 隙間 ２９ 試験片ガイド ３１ 吊りボルト ３２ 吊りナット ３３ 絶縁スリーブ ３４ スライドブロック ４１ 落錘受け ４２ ショックアブソーバ ４３ コイルばね ５２ コラム ５３ ビーム ７２ リフレックスカバー ７３ レンズサポート
０ｒ リレー接点 １０ｆ，１０ｋ タイマ接点 １０ｅ，１０ｍ タイマ １１ デジタルリターダ １２ ストロボスコープ １３，７１ ストロボランプ １４ ピンホール １５ コリメータ １６ レンズ １７ スクリーン １８ カメラ ２１ フレーム ２２ 上押さえチャック本体 ２３ 下押さえチャック本体 ２４，２５ 締め板 ２６，２７ 六角穴付きボルト ２８ 隙間 ２９ 試験片ガイド ３１ 吊りボルト ３２ 吊りナット ３３ 絶縁スリーブ ３４ スライドブロック ４１ 落錘受け ４２ ショックアブソーバ ４３ コイルばね ５２ コラム ５３ ビーム ７２ リフレックスカバー ７３ レンズサポート
Claims (5)
- 【請求項１】 機械や構造物の使用材料の破壊抵抗特性
を測定するための動的破壊試験装置において、（ａ）落
錘を落下させ、該落錘の落下によってガイドロッドを引
下げ、試験片へ衝撃を与える落錘式衝撃試験機と、
（ｂ）デジタルリターダと、（ｃ）該デジタルリターダ
の駆動により発光するストロボスコープと、（ｅ）該ス
トロボスコープにより前記試験片を照射してそれを投影
するスクリーンと、（ｆ）該スクリーン上のコースティ
ック像を撮像するカメラと、（ｇ）前記落錘の落下と同
期して前記デジタルリターダと、前記カメラとをセット
状態にする操作回路とを具備することを特徴とする動的
破壊試験装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の動的破壊試験装置におい
て、前記デジタルリターダは所定の遅延したパルスを周
期的に前記ストロボスコープに送り、間欠的な発光を行
わせることを特徴とする動的破壊試験装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の動的破壊試験装置におい
て、前記落錘式衝撃試験機は、（ｉ）門形のフレーム
と、（ii）前記試験片の一端部をチャックする第１のチ
ャック部と、（iii)前記試験片の他端部をチャックする
第２のチャック部と、（iv) 前記第１のチャック部を固
定し、前記門形のフレームに吊り下げる第１の固定部
と、（v)前記第２のチャック部をスライド自在にガイド
する第２の固定部と、（vi）前記第２のチャック部に連
結される前記ガイドロッドの下端部に配置される前記試
験片の第２のチャック部より下部の部材の自重を除去す
る試験片支持の自重除去装置と、（vii)前記ガイドロッ
ドの下端部の真下に設置されるショックアブソーバとを
具備することを特徴とする動的破壊試験装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の動的破壊試験装置におい
て、前記落錘式衝撃試験機の第１及び第２のチャック部
は、Ｖ溝付きのチャック本体とＶ溝付きの締め板とを締
着してなる動的破壊試験装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の動的破壊試験装置におい
て、前記ストロボスコープは、ストロボランプにリフレ
ックスカバーを付けて閃光を集光させ、ピンホールをレ
ンズサポートに付け、ピンホール穴径をレンズ焦点に合
わせて交換できるように構成したことを特徴とする動的
破壊試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32108194A JP2634150B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 動的破壊試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32108194A JP2634150B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 動的破壊試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178812A true JPH08178812A (ja) | 1996-07-12 |
| JP2634150B2 JP2634150B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=18128602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32108194A Expired - Lifetime JP2634150B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 動的破壊試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634150B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102539254A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-07-04 | 中国矿业大学(北京) | 数字激光动态焦散线实验方法和系统 |
| CN109975137A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-05 | 中国矿业大学(北京) | 一种动态加载的焦散线-shpb同步实验系统及方法 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP32108194A patent/JP2634150B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102539254A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-07-04 | 中国矿业大学(北京) | 数字激光动态焦散线实验方法和系统 |
| CN109975137A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-05 | 中国矿业大学(北京) | 一种动态加载的焦散线-shpb同步实验系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2634150B2 (ja) | 1997-07-23 |
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