JPH10197431A - 材料試験装置構造 - Google Patents
材料試験装置構造Info
- Publication number
- JPH10197431A JPH10197431A JP9014587A JP1458797A JPH10197431A JP H10197431 A JPH10197431 A JP H10197431A JP 9014587 A JP9014587 A JP 9014587A JP 1458797 A JP1458797 A JP 1458797A JP H10197431 A JPH10197431 A JP H10197431A
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 応力波の分散を抑制することができ、大きな
試験片に対しても一次元波動理論に基づく信頼性の高い
結果を得ることのできる材料試験装置構造を提供する
る。 【解決手段】 入力棒と出力棒の間に試験片を配置し、
入力棒の端部に打撃棒を衝突させて衝撃を加え、入力棒
及び出力棒に設けられた歪みゲージで伝播する応力波に
よる歪みを測定するように構成されたホプキンソン棒法
による材料試験装置であって、入力棒２０及び出力棒
は、小径の単位ロッド２１が棒端板２２と中間保持板２
３によって複数平行に集合されて構成されている。
試験片に対しても一次元波動理論に基づく信頼性の高い
結果を得ることのできる材料試験装置構造を提供する
る。 【解決手段】 入力棒と出力棒の間に試験片を配置し、
入力棒の端部に打撃棒を衝突させて衝撃を加え、入力棒
及び出力棒に設けられた歪みゲージで伝播する応力波に
よる歪みを測定するように構成されたホプキンソン棒法
による材料試験装置であって、入力棒２０及び出力棒
は、小径の単位ロッド２１が棒端板２２と中間保持板２
３によって複数平行に集合されて構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力棒と出力棒の
間に試験片を配置し、入力棒の端部に打撃棒を衝突させ
て衝撃を加えて、入力棒及び出力棒に設けられた歪みゲ
ージで伝播する応力波による歪みを測定するように構成
されたホプキンソン棒法による材料試験装置の構造に関
する。
間に試験片を配置し、入力棒の端部に打撃棒を衝突させ
て衝撃を加えて、入力棒及び出力棒に設けられた歪みゲ
ージで伝播する応力波による歪みを測定するように構成
されたホプキンソン棒法による材料試験装置の構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】材料の動的特性を解析するためのデータ
を得ることのできる試験方法として、ホプキンソン棒法
と呼ばれるものがある。
を得ることのできる試験方法として、ホプキンソン棒法
と呼ばれるものがある。
【０００３】ホプキンソン棒法は、細長い棒中を応力が
形を変えずに一定速度で伝播する性質を利用して二点の
歪みを測定すれば棒中の任意の位置での応力と変位速度
が解るという一次元波動理論に基づく衝撃試験法であ
る。
形を変えずに一定速度で伝播する性質を利用して二点の
歪みを測定すれば棒中の任意の位置での応力と変位速度
が解るという一次元波動理論に基づく衝撃試験法であ
る。
【０００４】このようなホプキンソン棒法による材料試
験装置は、その概念構成図を図７に示すように、それぞ
れ十分な長さを有する入力棒ａと出力棒ｂの間に短い試
験片ｃを配置し、入力棒ａの端部に打撃棒ｄを衝突させ
て衝撃を加え、入力棒ａ及び出力棒ｂに設けられた歪み
ゲージｅで伝播する応力波による歪みを測定するように
構成される。この歪みゲージｅによる測定結果を解析す
ることによって、試験片ｃの歪み速度，歪み，応力を知
ることができるものである。
験装置は、その概念構成図を図７に示すように、それぞ
れ十分な長さを有する入力棒ａと出力棒ｂの間に短い試
験片ｃを配置し、入力棒ａの端部に打撃棒ｄを衝突させ
て衝撃を加え、入力棒ａ及び出力棒ｂに設けられた歪み
ゲージｅで伝播する応力波による歪みを測定するように
構成される。この歪みゲージｅによる測定結果を解析す
ることによって、試験片ｃの歪み速度，歪み，応力を知
ることができるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のごと
きホプキンソン棒法は、一次元波動理論に基づくもので
あるために理論的には太さのない線において成立するも
のであり、従って、入力棒，出力棒及び試験片の径が小
さい程精度が高く、径が大きくなると応力波の分散が生
ずるために信頼性の高い結果を得ることができない。
きホプキンソン棒法は、一次元波動理論に基づくもので
あるために理論的には太さのない線において成立するも
のであり、従って、入力棒，出力棒及び試験片の径が小
さい程精度が高く、径が大きくなると応力波の分散が生
ずるために信頼性の高い結果を得ることができない。
【０００６】このため、コンクリートや岩石のように大
きな構成粒子が混在するために径の大きな試験片を用い
る必要のある素材の試験や、試験片の大きさを変えて動
的強度の寸法効果を得る試験に用いることができず、ま
た、鉄鋼材料の衝撃破壊靭性試験への応用も困難である
という問題があった。
きな構成粒子が混在するために径の大きな試験片を用い
る必要のある素材の試験や、試験片の大きさを変えて動
的強度の寸法効果を得る試験に用いることができず、ま
た、鉄鋼材料の衝撃破壊靭性試験への応用も困難である
という問題があった。
【０００７】本発明は、上記解決課題に鑑みてなされた
ものであって、応力波の分散を抑制することができ、大
きな試験片に対しても一次元波動理論に基づく信頼性の
高い結果を得ることのできる材料試験装置構造を提供す
ることを目的とする。
ものであって、応力波の分散を抑制することができ、大
きな試験片に対しても一次元波動理論に基づく信頼性の
高い結果を得ることのできる材料試験装置構造を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係る材料試験装置は、入力棒と出力棒の間に試験片
を配置し、前記入力棒の端部に打撃棒を衝突させて衝撃
を加え、前記入力棒及び出力棒に設けられた歪みゲージ
で伝播する応力波による歪みを測定するように構成され
たホプキンソン棒法による材料試験装置において、前記
入力棒及び出力棒は、小径の単位棒部材が複数平行に集
合されて構成されていることを特徴とする。
明に係る材料試験装置は、入力棒と出力棒の間に試験片
を配置し、前記入力棒の端部に打撃棒を衝突させて衝撃
を加え、前記入力棒及び出力棒に設けられた歪みゲージ
で伝播する応力波による歪みを測定するように構成され
たホプキンソン棒法による材料試験装置において、前記
入力棒及び出力棒は、小径の単位棒部材が複数平行に集
合されて構成されていることを特徴とする。
【０００９】また、上記入力棒及び出力棒は、上記複数
の単位棒部材がその端部で上記試験片と対応する端部板
部材に接合されると共に中間部位で中間保持部材によっ
て保持されて成り、前記中間保持部材は、貫通形成され
た複数の保持孔で、当該保持孔に挿通された前記単位棒
部材を保持するように構成されていることを特徴とす
る。
の単位棒部材がその端部で上記試験片と対応する端部板
部材に接合されると共に中間部位で中間保持部材によっ
て保持されて成り、前記中間保持部材は、貫通形成され
た複数の保持孔で、当該保持孔に挿通された前記単位棒
部材を保持するように構成されていることを特徴とす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る材
料試験装置構造の一構成例を適用した材料試験装置の概
念構成図である。
実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る材
料試験装置構造の一構成例を適用した材料試験装置の概
念構成図である。
【００１１】図示材料試験装置１は、打撃棒１０，入力
棒２０及び出力棒３０が同軸上に直列に配設されて構成
されている。
棒２０及び出力棒３０が同軸上に直列に配設されて構成
されている。
【００１２】打撃棒１０，入力棒２０及び出力棒３０
は、全て同径の棒状であって、入力棒２０及び出力棒３
０は後述する試験片４０より長い所定長さに設定されて
いる。
は、全て同径の棒状であって、入力棒２０及び出力棒３
０は後述する試験片４０より長い所定長さに設定されて
いる。
【００１３】入力棒２０と出力棒３０の間には、短い円
柱状の試験片４０が配置され、その両端面はそれぞれ対
向する入力棒２０又は出力棒３０の端面と密着されるよ
うになっている。
柱状の試験片４０が配置され、その両端面はそれぞれ対
向する入力棒２０又は出力棒３０の端面と密着されるよ
うになっている。
【００１４】打撃棒１０は、入力棒２０の試験片４０側
とは逆の端部側に所定間隔離れて配設され、図示しない
加速駆動手段によって入力棒２０に向けて所定速度で衝
突駆動されるようになっている。
とは逆の端部側に所定間隔離れて配設され、図示しない
加速駆動手段によって入力棒２０に向けて所定速度で衝
突駆動されるようになっている。
【００１５】入力棒２０と出力棒３０には、所定位置に
それぞれ歪みゲージ５０が設けられており、この歪みゲ
ージ５０が打撃棒１０の衝突によって発生・伝播する応
力波による歪みを計測することができるようになってい
る。
それぞれ歪みゲージ５０が設けられており、この歪みゲ
ージ５０が打撃棒１０の衝突によって発生・伝播する応
力波による歪みを計測することができるようになってい
る。
【００１６】ここで、入力棒２０及び出力棒３０は、そ
の一例として図２に入力棒２０の拡大図，図３にそのＡ
−Ａ拡大断面図を示すように、単位棒部材としての小径
の単位ロッド２１が複数平行に束ねられて形成されてい
る。
の一例として図２に入力棒２０の拡大図，図３にそのＡ
−Ａ拡大断面図を示すように、単位棒部材としての小径
の単位ロッド２１が複数平行に束ねられて形成されてい
る。
【００１７】即ち、単位ロッド２１が、その両端部に配
設された端部板部材としての棒端板２２と、中間部位に
配設された中間保持部材としての中間保持板２３によっ
て所定間隔で平行に束ねられて所定の長さに形成され、
歪みゲージ５０はその内の任意の一つの単位ロッド２１
に設けられている。尚、測定誤差の平均化是正を図るた
めに複数の単位ロッド２１に歪みゲージ５０を設けても
良い。
設された端部板部材としての棒端板２２と、中間部位に
配設された中間保持部材としての中間保持板２３によっ
て所定間隔で平行に束ねられて所定の長さに形成され、
歪みゲージ５０はその内の任意の一つの単位ロッド２１
に設けられている。尚、測定誤差の平均化是正を図るた
めに複数の単位ロッド２１に歪みゲージ５０を設けても
良い。
【００１８】単位ロッド２１は、対象試験片より高硬度
の金属等の素材によって当該入力棒２０の全長に亙る長
さに形成され、その径は、小さい程一次元波動理論に合
致して高い精度が得られるために試験の要求精度に鑑み
て設定される。
の金属等の素材によって当該入力棒２０の全長に亙る長
さに形成され、その径は、小さい程一次元波動理論に合
致して高い精度が得られるために試験の要求精度に鑑み
て設定される。
【００１９】棒端板２２は、図２のＸ部の拡大断面図に
相当する当該部位の断面図である図４に示すように、単
位ロッド２１と同様の高い剛性を有する素材によって試
験片４０の径と対応する径で所定厚さの円盤状に形成さ
れると共に、嵌合固定孔２２Ａが単位ロッド２１の配設
間隔で開口されており、嵌合固定孔２２Ａに単位ロッド
２１の端部が嵌合して固定されている。
相当する当該部位の断面図である図４に示すように、単
位ロッド２１と同様の高い剛性を有する素材によって試
験片４０の径と対応する径で所定厚さの円盤状に形成さ
れると共に、嵌合固定孔２２Ａが単位ロッド２１の配設
間隔で開口されており、嵌合固定孔２２Ａに単位ロッド
２１の端部が嵌合して固定されている。
【００２０】中間保持板２３は、図２及び図２のＹ部拡
大断面図に相当する当該部位の断面図である図５に示す
ように、単位ロッド２１を伝播する応力波を乱すことの
ないように合成樹脂等の素材によって所定厚さの円盤状
に形成されると共に、保持孔２３Ａが単位ロッド２１の
配設間隔で開口されており、保持孔２３Ａに挿通された
単位ロッド２１を保持し、また、単位ロッド２１の座屈
変形を防ぐように作用する。
大断面図に相当する当該部位の断面図である図５に示す
ように、単位ロッド２１を伝播する応力波を乱すことの
ないように合成樹脂等の素材によって所定厚さの円盤状
に形成されると共に、保持孔２３Ａが単位ロッド２１の
配設間隔で開口されており、保持孔２３Ａに挿通された
単位ロッド２１を保持し、また、単位ロッド２１の座屈
変形を防ぐように作用する。
【００２１】このような構成の入力棒２０（出力棒３０
も同様）では、図５と対応する図である図６に示すよう
に、中間保持板２３への単位ロッド２１の配置と単位ロ
ッド２１によって形成される全体の径を適宜設定するこ
とで、任意の径の入力棒２０（出力棒３０）を形成する
ことができ、これによって一つの材料試験装置で複数種
類の径の試験片４０に対する試験を行うことが可能とな
る。
も同様）では、図５と対応する図である図６に示すよう
に、中間保持板２３への単位ロッド２１の配置と単位ロ
ッド２１によって形成される全体の径を適宜設定するこ
とで、任意の径の入力棒２０（出力棒３０）を形成する
ことができ、これによって一つの材料試験装置で複数種
類の径の試験片４０に対する試験を行うことが可能とな
る。
【００２２】上記のごとく構成された材料試験装置１で
は、打撃棒１０による入力棒２０への打撃によって、入
力棒２０に生じた応力波が試験片４０を介して出力棒３
０に向けて伝播し、この応力波は入力棒２０と試験片４
０との界面及び試験片４０と出力棒３０との界面で透過
及び反射し、それらの応力波によって生ずる歪みを歪み
ゲージ５０で測定する。これにより、解析することによ
って試験片４０の歪み速度，歪み及び応力を知ることの
できるデータが得られる。
は、打撃棒１０による入力棒２０への打撃によって、入
力棒２０に生じた応力波が試験片４０を介して出力棒３
０に向けて伝播し、この応力波は入力棒２０と試験片４
０との界面及び試験片４０と出力棒３０との界面で透過
及び反射し、それらの応力波によって生ずる歪みを歪み
ゲージ５０で測定する。これにより、解析することによ
って試験片４０の歪み速度，歪み及び応力を知ることの
できるデータが得られる。
【００２３】ここで、入力棒２０及び出力棒３０は、前
述のごとく複数の小径の単位ロッド２１によって構成さ
れているため、応力波は小径の単位ロッド２１を伝播す
ることとなってその分散が抑制され、より一次元波動理
論に近い波動伝達が行われ、その結果、理論に即した信
頼性の高い測定データを得ることができる。
述のごとく複数の小径の単位ロッド２１によって構成さ
れているため、応力波は小径の単位ロッド２１を伝播す
ることとなってその分散が抑制され、より一次元波動理
論に近い波動伝達が行われ、その結果、理論に即した信
頼性の高い測定データを得ることができる。
【００２４】即ち、一次元波動理論に近い波動伝達が行
われる複数の単位ロッド２１を集合することにより、単
位ロッド２１と同様の精度で一次元波動理論が成立する
大径のホプキンソン棒と等価なホプキンソン棒（入力棒
２０及び出力棒３０）を構成することができるものであ
り、これによって、従来困難であったコンクリートや岩
石のように大きな構成粒子が混在するために径の大きな
試験片を用いる必要のある素材の試験に用いることがで
き、また、径を変えて測定を行うことにより動的強度の
寸法効果に関するデータを得ることができる。更に、大
きな試験片を用いた鉄鋼材料の衝撃破壊靭性試験も可能
となるものである。
われる複数の単位ロッド２１を集合することにより、単
位ロッド２１と同様の精度で一次元波動理論が成立する
大径のホプキンソン棒と等価なホプキンソン棒（入力棒
２０及び出力棒３０）を構成することができるものであ
り、これによって、従来困難であったコンクリートや岩
石のように大きな構成粒子が混在するために径の大きな
試験片を用いる必要のある素材の試験に用いることがで
き、また、径を変えて測定を行うことにより動的強度の
寸法効果に関するデータを得ることができる。更に、大
きな試験片を用いた鉄鋼材料の衝撃破壊靭性試験も可能
となるものである。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る材料試
験装置構造によれば、一次元波動理論に近い波動伝達が
行われる小径の単位棒部材が複数平行に集合されて入力
棒及び出力棒が構成されていることにより、入力棒及び
出力棒は全体として単位棒部材と同様の精度で一次元波
動理論が成立する大径のホプキンソン棒を構成すること
ができるものであり、理論に即した信頼性の高い測定デ
ータを得ることができる。これによって、従来困難であ
ったコンクリートや岩石のように大きな構成粒子が混在
するために径の大きな試験片を用いる必要のある素材の
試験に用いることができると共に、径を変えて測定を行
うことにより動的強度の寸法効果に関するデータを得る
ことができ、更に、大きな試験片を用いた鉄鋼材料の衝
撃破壊靭性試験も可能となるものである。
験装置構造によれば、一次元波動理論に近い波動伝達が
行われる小径の単位棒部材が複数平行に集合されて入力
棒及び出力棒が構成されていることにより、入力棒及び
出力棒は全体として単位棒部材と同様の精度で一次元波
動理論が成立する大径のホプキンソン棒を構成すること
ができるものであり、理論に即した信頼性の高い測定デ
ータを得ることができる。これによって、従来困難であ
ったコンクリートや岩石のように大きな構成粒子が混在
するために径の大きな試験片を用いる必要のある素材の
試験に用いることができると共に、径を変えて測定を行
うことにより動的強度の寸法効果に関するデータを得る
ことができ、更に、大きな試験片を用いた鉄鋼材料の衝
撃破壊靭性試験も可能となるものである。
【００２６】また、入力棒及び出力棒はその中間部位で
複数の保持孔が貫通形成された中間保持部材によって単
位棒部材を保持するように構成されていることにより、
中間保持部材への単位棒部材の配置と当該単位棒部材に
よって形成される全体の径を適宜設定することで、任意
の径の入力棒又は出力棒を形成することができ、これに
よって一つの材料試験装置で複数種類の径の試験片に対
する試験を行うことが可能となるものである。
複数の保持孔が貫通形成された中間保持部材によって単
位棒部材を保持するように構成されていることにより、
中間保持部材への単位棒部材の配置と当該単位棒部材に
よって形成される全体の径を適宜設定することで、任意
の径の入力棒又は出力棒を形成することができ、これに
よって一つの材料試験装置で複数種類の径の試験片に対
する試験を行うことが可能となるものである。
【図１】本発明に係る材料試験装置構造の一構成例を適
用した材料試験装置の概念構成図である。
用した材料試験装置の概念構成図である。
【図２】入力棒の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図４】図２のＸ部拡大断面図である。
【図５】図２のＹ部拡大断面図である。
【図６】全体の径の可変状態を示す図５と対応する図で
ある。
ある。
【図７】ホプキンソン棒法による材料試験装置の概念構
成図である。
成図である。
１ 材料試験装置 １０ 打撃棒 ２０ 入力棒 ２１ 単位ロッド（単位棒部材） ２２ 棒端板（端部板部材） ２３ 中間保持板（中間保持部材） ２３Ａ 保持孔 ３０ 出力棒 ４０ 試験片 ５０ 歪みゲージ
Claims (2)
- 【請求項１】 入力棒と出力棒の間に試験片を配置し、
前記入力棒の端部に打撃棒を衝突させて衝撃を加え、前
記入力棒及び出力棒に設けられた歪みゲージで伝播する
応力波による歪みを測定するように構成されたホプキン
ソン棒法による材料試験装置において、 前記入力棒及び出力棒は、小径の単位棒部材が複数平行
に集合されて構成されていることを特徴とする材料試験
装置構造。 - 【請求項２】 上記入力棒及び出力棒は、上記複数の単
位棒部材がその端部で上記試験片と対応する端部板部材
に接合されると共に中間部位で中間保持部材によって保
持されて成り、 前記中間保持部材は、貫通形成された複数の保持孔で、
当該保持孔に挿通された前記単位棒部材を保持するよう
に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の材
料試験装置構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9014587A JPH10197431A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 材料試験装置構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9014587A JPH10197431A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 材料試験装置構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197431A true JPH10197431A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11865310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9014587A Pending JPH10197431A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 材料試験装置構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10197431A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006284514A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Nippon Steel Corp | 動的荷重計測装置 |
| CN102169069A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-08-31 | 浣石 | 三维冲击加载实验装置 |
| JP2015075351A (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 株式会社小松製作所 | 火薬の衝撃感度の試験方法及び試験装置 |
-
1997
- 1997-01-10 JP JP9014587A patent/JPH10197431A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006284514A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Nippon Steel Corp | 動的荷重計測装置 |
| JP4741272B2 (ja) * | 2005-04-05 | 2011-08-03 | 新日本製鐵株式会社 | 動的荷重計測装置 |
| CN102169069A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-08-31 | 浣石 | 三维冲击加载实验装置 |
| JP2015075351A (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 株式会社小松製作所 | 火薬の衝撃感度の試験方法及び試験装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |