JPH1089950A - 材料ひずみ計測装置及び方法 - Google Patents
材料ひずみ計測装置及び方法Info
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- JPH1089950A JPH1089950A JP26012896A JP26012896A JPH1089950A JP H1089950 A JPH1089950 A JP H1089950A JP 26012896 A JP26012896 A JP 26012896A JP 26012896 A JP26012896 A JP 26012896A JP H1089950 A JPH1089950 A JP H1089950A
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- measuring
- displacement
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- jig
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな伸び等の変位や速い試験スピードにも
対応でき、また試験片の形状や大きさにも制約を受ける
ことなく、比較的簡単な構成及び操作で試験片標点間の
変位量測定が可能な材料ひずみ計測装置及び方法を提供
する。 【解決手段】 計測装置は、試験材料に固定する固定部
２ａ，２ｂと該固定部と一体的に形成された測定部３
ａ，３ｂとを備えた少なくとも２個の測定治具１ａ，１
ｂと、該測定治具の対向する測定部間の変位をレーザ光
Ｌによって測定する測定手段（レーザ測長機２０）とか
らなる。試験片１００の標点位置に測定治具の固定部を
取り付け、レーザ測長機のレーザ発振機２１から測定部
に側方からレーザ光を照射し、検出器２２により受光、
検出して測定部間の変位を計測することにより、試験片
の標点間の変位を測定する。
対応でき、また試験片の形状や大きさにも制約を受ける
ことなく、比較的簡単な構成及び操作で試験片標点間の
変位量測定が可能な材料ひずみ計測装置及び方法を提供
する。 【解決手段】 計測装置は、試験材料に固定する固定部
２ａ，２ｂと該固定部と一体的に形成された測定部３
ａ，３ｂとを備えた少なくとも２個の測定治具１ａ，１
ｂと、該測定治具の対向する測定部間の変位をレーザ光
Ｌによって測定する測定手段（レーザ測長機２０）とか
らなる。試験片１００の標点位置に測定治具の固定部を
取り付け、レーザ測長機のレーザ発振機２１から測定部
に側方からレーザ光を照射し、検出器２２により受光、
検出して測定部間の変位を計測することにより、試験片
の標点間の変位を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料物性試験、例
えば引張試験、圧縮試験、曲げ試験、疲労試験における
材料ひずみ（変位）を高精度で計測する装置及び方法に
関し、特に標点間平行部の短い試験片の引張試験等に有
用である。
えば引張試験、圧縮試験、曲げ試験、疲労試験における
材料ひずみ（変位）を高精度で計測する装置及び方法に
関し、特に標点間平行部の短い試験片の引張試験等に有
用である。
【０００２】
【従来の技術】例えば引張試験等の材料物性試験におい
ては、試験片のひずみ（伸び）測定が必要となることが
多い。この場合、伸び計と呼ばれる測定器により、試験
片上の２つの基準点（標点）間の長さ変化を計測して試
験片の伸びを測定する。従来の伸び計としては、ストレ
インゲージ又は差動トランスを検出器として用いたもの
が代表的である。しかし、ストレインゲージは、試験片
にゲージを接着する操作が煩瑣であると共に、伸びが大
きい場合には試験片から剥れてしまって測定不能にな
る。また、検出器毎に標点間隔が定められているため、
必要とする標点間隔毎にそれぞれ検出器を用意しなけれ
ばならない欠点がある。一方、差動トランス式伸び計に
おいても、通常、標点間隔毎に検出器を用意する必要が
あり、使い勝手が良好とは言えない。また、微小範囲の
伸びの場合には充分な測定精度が得られず、通常、標点
間距離は５０ｍｍ程度必要となり、使用できる試験片の
大きさが制限される。
ては、試験片のひずみ（伸び）測定が必要となることが
多い。この場合、伸び計と呼ばれる測定器により、試験
片上の２つの基準点（標点）間の長さ変化を計測して試
験片の伸びを測定する。従来の伸び計としては、ストレ
インゲージ又は差動トランスを検出器として用いたもの
が代表的である。しかし、ストレインゲージは、試験片
にゲージを接着する操作が煩瑣であると共に、伸びが大
きい場合には試験片から剥れてしまって測定不能にな
る。また、検出器毎に標点間隔が定められているため、
必要とする標点間隔毎にそれぞれ検出器を用意しなけれ
ばならない欠点がある。一方、差動トランス式伸び計に
おいても、通常、標点間隔毎に検出器を用意する必要が
あり、使い勝手が良好とは言えない。また、微小範囲の
伸びの場合には充分な測定精度が得られず、通常、標点
間距離は５０ｍｍ程度必要となり、使用できる試験片の
大きさが制限される。
【０００３】近年、試験片の表面に形成した圧痕にレー
ザ光を照射し、反射光の干渉縞間隔の変位に基づいて材
料ひずみを計測する光学式の伸び計が開発され、種々の
改良が行われている。例えば、特開平５−１２５２７号
には、試験片の伸びに基づき測定位置の変位量を求め、
測定光を測定位置の変位に追従させる測定光移動制御を
行うことが提案されている。しかしながら、この方式で
は、測定光を測定位置の変位に追従させる測定光移動制
御を行う装置が複雑で高価なものとなってしまう。
ザ光を照射し、反射光の干渉縞間隔の変位に基づいて材
料ひずみを計測する光学式の伸び計が開発され、種々の
改良が行われている。例えば、特開平５−１２５２７号
には、試験片の伸びに基づき測定位置の変位量を求め、
測定光を測定位置の変位に追従させる測定光移動制御を
行うことが提案されている。しかしながら、この方式で
は、測定光を測定位置の変位に追従させる測定光移動制
御を行う装置が複雑で高価なものとなってしまう。
【０００４】また、他の例として、特開平５−１９６４
５９号には、材料強度試験における引張試験において、
試験片の伸び方向に平行移動自在なステージを少なくと
も２台設置し、該ステージに非接触で物体の移動量を計
測可能な非接触式送り量検出器をそれぞれ搭載すると共
に、引張前に試験片表面に定めた上記検出器毎の標点の
引張中の移動量をそれぞれ計測し、得られた移動量計測
値信号を前記ステージの制御部にフィードバックして、
上記検出器による標点の移動量計測値が零となるよう上
記ステージを追従移動せしめ、該ステージの移動量の差
より試験片の伸び量を求める非接触式伸び計測方法が開
示されている。しかしながら、この方法では、試験スピ
ードが速くなったり、伸びが大きい場合には追従でき
ず、充分な測定精度が得られないという問題がある。ま
た、標点の移動量を検出して制御部にフィードバックす
るための複雑で高価な装置が必要となる。
５９号には、材料強度試験における引張試験において、
試験片の伸び方向に平行移動自在なステージを少なくと
も２台設置し、該ステージに非接触で物体の移動量を計
測可能な非接触式送り量検出器をそれぞれ搭載すると共
に、引張前に試験片表面に定めた上記検出器毎の標点の
引張中の移動量をそれぞれ計測し、得られた移動量計測
値信号を前記ステージの制御部にフィードバックして、
上記検出器による標点の移動量計測値が零となるよう上
記ステージを追従移動せしめ、該ステージの移動量の差
より試験片の伸び量を求める非接触式伸び計測方法が開
示されている。しかしながら、この方法では、試験スピ
ードが速くなったり、伸びが大きい場合には追従でき
ず、充分な測定精度が得られないという問題がある。ま
た、標点の移動量を検出して制御部にフィードバックす
るための複雑で高価な装置が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前記したような従来の計測装置の問題点を解消し、
大きな伸び等の変位や速い試験スピードにも対応でき、
また試験片の形状や大きさにも制約を受けることなく、
比較的簡単な構成及び操作で試験片標点間の変位量測定
が可能な材料ひずみ計測装置及び方法を提供することに
ある。さらに本発明の目的は、引張試験、圧縮試験等の
材料物性試験において、従来のストレインゲージのよう
な試験片一側面のデータ測定ではなく、試験片の標点間
平行部全体の変位量を高精度で簡便に測定可能な材料ひ
ずみ計測装置及び方法を提供することにある。
は、前記したような従来の計測装置の問題点を解消し、
大きな伸び等の変位や速い試験スピードにも対応でき、
また試験片の形状や大きさにも制約を受けることなく、
比較的簡単な構成及び操作で試験片標点間の変位量測定
が可能な材料ひずみ計測装置及び方法を提供することに
ある。さらに本発明の目的は、引張試験、圧縮試験等の
材料物性試験において、従来のストレインゲージのよう
な試験片一側面のデータ測定ではなく、試験片の標点間
平行部全体の変位量を高精度で簡便に測定可能な材料ひ
ずみ計測装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の一側面によれば、試験材料に固定する固定
部と該固定部と一体的に形成された測定部とを備えた少
なくとも２個の測定治具と、該測定治具の対向する測定
部間の変位を電磁波によって測定する測定手段とからな
ることを特徴とする材料ひずみ計測装置が提供される。
上記測定手段としては、試験材料に取り付けた測定治具
に非接触で標点の移動量を測定できる手段であれば全て
採用可能であり、例えばレーザ光等の光学的手段、超音
波を利用した手段、磁気的手段などが挙げられる。これ
らの中でも、測定治具の対向する測定部にレーザ光を照
射してそれらの間の変位量を測定するレーザ測長機が好
ましい。
に、本発明の一側面によれば、試験材料に固定する固定
部と該固定部と一体的に形成された測定部とを備えた少
なくとも２個の測定治具と、該測定治具の対向する測定
部間の変位を電磁波によって測定する測定手段とからな
ることを特徴とする材料ひずみ計測装置が提供される。
上記測定手段としては、試験材料に取り付けた測定治具
に非接触で標点の移動量を測定できる手段であれば全て
採用可能であり、例えばレーザ光等の光学的手段、超音
波を利用した手段、磁気的手段などが挙げられる。これ
らの中でも、測定治具の対向する測定部にレーザ光を照
射してそれらの間の変位量を測定するレーザ測長機が好
ましい。
【０００７】さらに本発明の他の側面によれば、材料ひ
ずみ計測方法も提供される。本発明の計測方法は、試験
材料の所定間隔の標点に、測定部を備えた一対の測定治
具を取り付け、試験材料の変位に際して、上記測定治具
の対向する測定部に電磁波を照射し、該測定部間の変位
を計測することによって試験材料の標点間の変位を測定
することを特徴としている。この方法においても、上記
電磁波としてレーザ光を用いることが好ましい。
ずみ計測方法も提供される。本発明の計測方法は、試験
材料の所定間隔の標点に、測定部を備えた一対の測定治
具を取り付け、試験材料の変位に際して、上記測定治具
の対向する測定部に電磁波を照射し、該測定部間の変位
を計測することによって試験材料の標点間の変位を測定
することを特徴としている。この方法においても、上記
電磁波としてレーザ光を用いることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の材料ひずみ計測装置及び
方法は、試験材料の所定間隔の標点位置に前記測定治具
の固定部を取り付け、該測定治具の測定部に電磁波、例
えばレーザ光を照射して非接触方式で標点位置の変位を
測定するものである。すなわち、試験片の一側面のデー
タ測定ではなく、標点間平行部全体の変位量の測定を行
うものである。従って、試験スピードの変化にも充分に
対応でき、微小範囲の変位から大きな変位まで高精度で
測定することができ、試験スピードが早い場合でも計測
装置のアンプ応答スピードを上げることにより、高精度
な変位量測定が可能である。また、試験片の形状や試験
方法に対応して測定治具を設計することにより、従来の
ように試験片の形状に制約を受けることがなく、例えば
試験片形状が細線、平行部が短い等、特殊な場合でも、
高精度な変位量測定が可能である。
方法は、試験材料の所定間隔の標点位置に前記測定治具
の固定部を取り付け、該測定治具の測定部に電磁波、例
えばレーザ光を照射して非接触方式で標点位置の変位を
測定するものである。すなわち、試験片の一側面のデー
タ測定ではなく、標点間平行部全体の変位量の測定を行
うものである。従って、試験スピードの変化にも充分に
対応でき、微小範囲の変位から大きな変位まで高精度で
測定することができ、試験スピードが早い場合でも計測
装置のアンプ応答スピードを上げることにより、高精度
な変位量測定が可能である。また、試験片の形状や試験
方法に対応して測定治具を設計することにより、従来の
ように試験片の形状に制約を受けることがなく、例えば
試験片形状が細線、平行部が短い等、特殊な場合でも、
高精度な変位量測定が可能である。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面に示す実施例を説明しつつ、
本発明についてさらに詳細に説明する。図１は本発明の
材料ひずみ計測装置の基本構成を示しており、図中、参
照符号１ａ，１ｂは測定治具、２０はレーザ発振機２１
及び検出器２２からなるレーザ測長機、１００は試験
片、Ｌはレーザ光である。測定治具は、図２乃至図４に
示すように、上下一対の測定治具１ａ，１ｂからなり、
それぞれ略Ｕ字状の固定部２ａ，２ｂと該固定部の一端
から延出するように一体的に形成された細長い測定部３
ａ，３ｂを有する。
本発明についてさらに詳細に説明する。図１は本発明の
材料ひずみ計測装置の基本構成を示しており、図中、参
照符号１ａ，１ｂは測定治具、２０はレーザ発振機２１
及び検出器２２からなるレーザ測長機、１００は試験
片、Ｌはレーザ光である。測定治具は、図２乃至図４に
示すように、上下一対の測定治具１ａ，１ｂからなり、
それぞれ略Ｕ字状の固定部２ａ，２ｂと該固定部の一端
から延出するように一体的に形成された細長い測定部３
ａ，３ｂを有する。
【００１０】各測定治具１ａ，１ｂの固定部２ａ，２ｂ
は、それぞれ、Ｕ字状の一方の脚部４ａ，４ｂに横方向
のスリット５ａ，５ｂを有し、該スリット５ａ，５ｂ内
には、図３及び図４に明瞭に示されているように、一端
縁が凹状のナイフエッジ７に形成された支持板６が嵌挿
され、脚部４ａ，４ｂの自由端部を締結するビス８によ
りしっかりと固定されている。一方、各固定部２ａ，２
ｂのＵ字状の他方の脚部９ａ，９ｂの上記支持板６と対
向する位置には、ねじ孔１０がそれぞれ形成されてい
る。該ねじ孔１０に尖端を有するねじ１１をねじ込むこ
とにより、該ねじ１１の尖端と上記支持板６のナイフエ
ッジ７との間に試験片１００をしっかりと挟持し、試験
片１００をその標点Ｓ1 ，Ｓ2 で支持することができ
る。
は、それぞれ、Ｕ字状の一方の脚部４ａ，４ｂに横方向
のスリット５ａ，５ｂを有し、該スリット５ａ，５ｂ内
には、図３及び図４に明瞭に示されているように、一端
縁が凹状のナイフエッジ７に形成された支持板６が嵌挿
され、脚部４ａ，４ｂの自由端部を締結するビス８によ
りしっかりと固定されている。一方、各固定部２ａ，２
ｂのＵ字状の他方の脚部９ａ，９ｂの上記支持板６と対
向する位置には、ねじ孔１０がそれぞれ形成されてい
る。該ねじ孔１０に尖端を有するねじ１１をねじ込むこ
とにより、該ねじ１１の尖端と上記支持板６のナイフエ
ッジ７との間に試験片１００をしっかりと挟持し、試験
片１００をその標点Ｓ1 ，Ｓ2 で支持することができ
る。
【００１１】また、下方の測定治具１ｂの固定部２ｂに
は垂直方向に円筒状のガイド部１２が形成され、上方の
測定治具１ａの固定部２ａには上記ガイド部１２に挿入
されるガイドピン１３が下方に突設されている。上方の
測定治具１ａのガイドピン１３を下方の測定治具１ｂの
円筒状ガイド部１２に挿入することにより、上下の測定
治具１ａ，１ｂはそれらの測定部３ａ，３ｂを平行に保
ったまま上下方向に移動可能となる。ガイドピン１３の
長さは、試験片１００が伸びた状態でも測定部３ａ，３
ｂを平行に保てるように、ガイド部１２の長さよりも長
く形成されている。このようなガイド機構を設けること
により、試験片１００が変位しても常に対向する測定部
３ａ，３ｂは平行に保たれるので、試験片の変位を正確
に測定できる。なお、上記ガイド部１２及びガイドピン
１３の寸法、形状等は、試験の目的、方法等によって任
意に設計変更可能である。例えば、一方の測定治具の固
定部にガイドスリットを設け、他方の測定治具の固定部
に上記ガイドスリットの形状に対応した断面形状のガイ
ドピンを突設することもできる。
は垂直方向に円筒状のガイド部１２が形成され、上方の
測定治具１ａの固定部２ａには上記ガイド部１２に挿入
されるガイドピン１３が下方に突設されている。上方の
測定治具１ａのガイドピン１３を下方の測定治具１ｂの
円筒状ガイド部１２に挿入することにより、上下の測定
治具１ａ，１ｂはそれらの測定部３ａ，３ｂを平行に保
ったまま上下方向に移動可能となる。ガイドピン１３の
長さは、試験片１００が伸びた状態でも測定部３ａ，３
ｂを平行に保てるように、ガイド部１２の長さよりも長
く形成されている。このようなガイド機構を設けること
により、試験片１００が変位しても常に対向する測定部
３ａ，３ｂは平行に保たれるので、試験片の変位を正確
に測定できる。なお、上記ガイド部１２及びガイドピン
１３の寸法、形状等は、試験の目的、方法等によって任
意に設計変更可能である。例えば、一方の測定治具の固
定部にガイドスリットを設け、他方の測定治具の固定部
に上記ガイドスリットの形状に対応した断面形状のガイ
ドピンを突設することもできる。
【００１２】試験片１００の引張強度等の物性測定に際
しては、試験片１００の標点位置Ｓ1 ，Ｓ2 に図２及び
図３に示すように一対の測定治具１ａ，１ｂの固定部２
ａ，２ｂを取り付け、試験片１００を引張試験装置等の
試験装置に装着する。次いで、測定治具１ａ，１ｂの測
定部３ａ，３ｂのレーザ測長部Ｍにレーザ光が側方から
変位方向（垂直方向）に対して垂直方向に照射されるよ
うに、図１に示すようにレーザ発振機２１及び検出器２
２を配置する。レーザ発振機２１から放射されたレーザ
光Ｌは、図１に示すように検出器２２により受光、検出
され、測定治具１ａ，１ｂの測定部３ａ，３ｂによって
遮られてレーザ光を受光しなかった非受光部間の間隔が
検出器２２により測定され、この間隔を試験片標点Ｓ
1 ，Ｓ2 間の間隔Ｄに換算表示する。試験片１００に荷
重を付加し、その標点間距離Ｄが変化するに伴ってレー
ザ光の非受光部間の間隔も変化するので、試験片の変位
量及び変位速度を測定できる。試験片１００に付加され
る荷重は、引張試験装置等により計測する。なお、試験
片１００の変位の測定手段として超音波を利用した手
段、磁気的手段を用いた場合にも、上記と同様な原理に
より測定することができる。
しては、試験片１００の標点位置Ｓ1 ，Ｓ2 に図２及び
図３に示すように一対の測定治具１ａ，１ｂの固定部２
ａ，２ｂを取り付け、試験片１００を引張試験装置等の
試験装置に装着する。次いで、測定治具１ａ，１ｂの測
定部３ａ，３ｂのレーザ測長部Ｍにレーザ光が側方から
変位方向（垂直方向）に対して垂直方向に照射されるよ
うに、図１に示すようにレーザ発振機２１及び検出器２
２を配置する。レーザ発振機２１から放射されたレーザ
光Ｌは、図１に示すように検出器２２により受光、検出
され、測定治具１ａ，１ｂの測定部３ａ，３ｂによって
遮られてレーザ光を受光しなかった非受光部間の間隔が
検出器２２により測定され、この間隔を試験片標点Ｓ
1 ，Ｓ2 間の間隔Ｄに換算表示する。試験片１００に荷
重を付加し、その標点間距離Ｄが変化するに伴ってレー
ザ光の非受光部間の間隔も変化するので、試験片の変位
量及び変位速度を測定できる。試験片１００に付加され
る荷重は、引張試験装置等により計測する。なお、試験
片１００の変位の測定手段として超音波を利用した手
段、磁気的手段を用いた場合にも、上記と同様な原理に
より測定することができる。
【００１３】図５は、本発明の測定治具の試験片支持部
の変形例を示している。例えば急冷凝固材のように伸び
が小さく、引張りの際の断面減少が少ない場合には、図
３に示すようにねじ１１による締め付けにより測定治具
を固定してもよいが、伸びが大きく、引張りの際に大き
な断面減少を伴う材料の試験片に測定治具を固定する場
合には、ばね力を利用することが好ましい。図５に示す
測定治具１ｂにおいては、支持板６′は支持基部１４と
先端が凹状のナイフエッジ部１５とこれらを連結する板
ばね等のばね部材１６とから構成されている。ナイフエ
ッジ部１５の厚みは支持基部１４のそれよりも若干小さ
くされている。従って、脚部４ｂの横方向スリット５ｂ
内に支持基部１６を嵌挿し、脚部４ｂの自由端部をビス
８により締結して固定しても、ナイフエッジ部１５は横
方向に伸縮自在である。それによって、該ナイフエッジ
部１５とねじ１１によって試験片１００を挟持したとき
に、ナイフエッジ部１５は上記ばね部材１６により常に
試験片を押圧するように付勢されており、試験片の引張
りに伴ってその断面が減少しても測定治具は試験片に固
定されたままであり、安定して試験を行うことができ
る。また、ナイフエッジ部と対になり試験片１００を挟
持しているねじ１１側にばね部材を使用することによっ
ても、試験片の断面減少に追従することができ、安定し
て試験を行うことができる。例えば、ねじ１１をねじを
形成した基部と尖端部に２分割し、これらの間にコイル
ばね等のばね部材を介在させることもできる。
の変形例を示している。例えば急冷凝固材のように伸び
が小さく、引張りの際の断面減少が少ない場合には、図
３に示すようにねじ１１による締め付けにより測定治具
を固定してもよいが、伸びが大きく、引張りの際に大き
な断面減少を伴う材料の試験片に測定治具を固定する場
合には、ばね力を利用することが好ましい。図５に示す
測定治具１ｂにおいては、支持板６′は支持基部１４と
先端が凹状のナイフエッジ部１５とこれらを連結する板
ばね等のばね部材１６とから構成されている。ナイフエ
ッジ部１５の厚みは支持基部１４のそれよりも若干小さ
くされている。従って、脚部４ｂの横方向スリット５ｂ
内に支持基部１６を嵌挿し、脚部４ｂの自由端部をビス
８により締結して固定しても、ナイフエッジ部１５は横
方向に伸縮自在である。それによって、該ナイフエッジ
部１５とねじ１１によって試験片１００を挟持したとき
に、ナイフエッジ部１５は上記ばね部材１６により常に
試験片を押圧するように付勢されており、試験片の引張
りに伴ってその断面が減少しても測定治具は試験片に固
定されたままであり、安定して試験を行うことができ
る。また、ナイフエッジ部と対になり試験片１００を挟
持しているねじ１１側にばね部材を使用することによっ
ても、試験片の断面減少に追従することができ、安定し
て試験を行うことができる。例えば、ねじ１１をねじを
形成した基部と尖端部に２分割し、これらの間にコイル
ばね等のばね部材を介在させることもできる。
【００１４】また、本発明の測定治具を用いて試験片の
変位を測定する場合には、その測定精度を向上させるた
めに、少なくとも対向する測定部の端縁が平行であるこ
との他に、端縁ができるだけシャープであり、例えばナ
イフエッジに形成することが好ましい。図１乃至図３に
示す測定治具１ａ，１ｂにおいて、測定部３ａ，３ｂの
対向する端縁自体をシャープなエッジに形成することも
できるが、図６に示すように上下の測定部３ａ，３ｂに
かみそり刃１７を刃先（ナイフエッジ）１８が互いに平
行に対向するように接着剤、ビス等で取り付けることも
できる。
変位を測定する場合には、その測定精度を向上させるた
めに、少なくとも対向する測定部の端縁が平行であるこ
との他に、端縁ができるだけシャープであり、例えばナ
イフエッジに形成することが好ましい。図１乃至図３に
示す測定治具１ａ，１ｂにおいて、測定部３ａ，３ｂの
対向する端縁自体をシャープなエッジに形成することも
できるが、図６に示すように上下の測定部３ａ，３ｂに
かみそり刃１７を刃先（ナイフエッジ）１８が互いに平
行に対向するように接着剤、ビス等で取り付けることも
できる。
【００１５】また、図７に示すように、測定治具１
ａ′，１ｂ′の測定部３ａ′，３ｂ′を細長いピン状に
形成することもできる。また、磁気的手段により測定を
行う場合には、このようなピン状測定部３ａ′，３ｂ′
を磁性ピンから形成することにより、磁気センサを用い
て磁性ピン間の距離を測定することが可能となる。特に
ピン状測定部３ａ′，３ｂ′を着脱自在に測定治具１
ａ′，１ｂ′に取付け可能とすることにより、磁性ピン
を用いて磁気的手段により試験片の変位を測定し、その
後、他のピンを用いて他の測定手段により測定するな
ど、測定手段の切換えも可能になる。
ａ′，１ｂ′の測定部３ａ′，３ｂ′を細長いピン状に
形成することもできる。また、磁気的手段により測定を
行う場合には、このようなピン状測定部３ａ′，３ｂ′
を磁性ピンから形成することにより、磁気センサを用い
て磁性ピン間の距離を測定することが可能となる。特に
ピン状測定部３ａ′，３ｂ′を着脱自在に測定治具１
ａ′，１ｂ′に取付け可能とすることにより、磁性ピン
を用いて磁気的手段により試験片の変位を測定し、その
後、他のピンを用いて他の測定手段により測定するな
ど、測定手段の切換えも可能になる。
【００１６】さらに、光学的測定手段により試験片の変
位を測定する場合には、光の反射を防いでより高精度な
測定が行えるように、レーザ測長部Ｍ内に存在する部材
３ａ，３ｂ，３ａ′，３ｂ′，１７を光を吸収して反射
を減少させる色、好ましくは黒色に着色することが望ま
しい。特に、図６に示すような測定治具１ａ，１ｂの場
合、かみそり刃１７を黒色とすることにより、より広範
囲の面積で光の反射が防止されるので、より高精度な測
定を行うことができる。
位を測定する場合には、光の反射を防いでより高精度な
測定が行えるように、レーザ測長部Ｍ内に存在する部材
３ａ，３ｂ，３ａ′，３ｂ′，１７を光を吸収して反射
を減少させる色、好ましくは黒色に着色することが望ま
しい。特に、図６に示すような測定治具１ａ，１ｂの場
合、かみそり刃１７を黒色とすることにより、より広範
囲の面積で光の反射が防止されるので、より高精度な測
定を行うことができる。
【００１７】以下、本発明の計測装置を用いて試験片の
変位を測定した具体例を示す。 実施例１（引張試験） 図２及び図３に示すように、試験片平行部の長さ８ｍ
ｍ、直径３ｍｍ、標点間距離（Ｄ）６ｍｍの試験片（１
００）上の標点位置（Ｓ1 ，Ｓ2 ）に本発明の測定治具
（１ａ，１ｂ）を取り付け、この試験片を引張試験装置
のチャックに取り付けた。なお、ここで用いた測定治具
は、図６に示すように測定部（３ａ，３ｂ）に黒色のか
みそり刃（１７）を接着したものである。次に、レーザ
測長機（２０）のレーザ発振機（２１）及び検出器（２
２）を、図１に示すように、測定治具（１ａ，１ｂ）の
測定部（３ａ，３ｂ）に対してレーザ照射・検出系（光
路）が垂直となるように配置し、測定治具の変位をレー
ザ測長機により計測し、試験片標点間距離を非接触方式
で測定した。試験片平行部長さ８ｍｍのうち６ｍｍの標
点位置間のひずみ（伸び）が計測され、プロッター上に
記録された。その結果を図８に示す。図８に示す結果か
ら明らかなように、１〜５００ｍｍ／分の広範囲の試験
スピードにおいて高精度で試験片のひずみを測定するこ
とができた。
変位を測定した具体例を示す。 実施例１（引張試験） 図２及び図３に示すように、試験片平行部の長さ８ｍ
ｍ、直径３ｍｍ、標点間距離（Ｄ）６ｍｍの試験片（１
００）上の標点位置（Ｓ1 ，Ｓ2 ）に本発明の測定治具
（１ａ，１ｂ）を取り付け、この試験片を引張試験装置
のチャックに取り付けた。なお、ここで用いた測定治具
は、図６に示すように測定部（３ａ，３ｂ）に黒色のか
みそり刃（１７）を接着したものである。次に、レーザ
測長機（２０）のレーザ発振機（２１）及び検出器（２
２）を、図１に示すように、測定治具（１ａ，１ｂ）の
測定部（３ａ，３ｂ）に対してレーザ照射・検出系（光
路）が垂直となるように配置し、測定治具の変位をレー
ザ測長機により計測し、試験片標点間距離を非接触方式
で測定した。試験片平行部長さ８ｍｍのうち６ｍｍの標
点位置間のひずみ（伸び）が計測され、プロッター上に
記録された。その結果を図８に示す。図８に示す結果か
ら明らかなように、１〜５００ｍｍ／分の広範囲の試験
スピードにおいて高精度で試験片のひずみを測定するこ
とができた。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明の材料ひずみ測定
装置及び方法によれば、引張試験、圧縮試験、曲げ試
験、疲労試験等の材料物性試験において、大きな伸び等
の変位や速い試験スピードにも充分に対応でき、また試
験片の形状や大きさにも制約を受けることなく、試験片
標点間の変位量を高精度で測定できる。しかも、従来の
ストレインゲージのような試験片一側面のデータ測定で
はなく、試験片の標点間平行部全体の変位量を高精度で
測定でき、信頼性の高い測定データが得られる。さら
に、その構成が簡単であり、計測装置を比較的安価に提
供できると共に、その操作も簡単である。
装置及び方法によれば、引張試験、圧縮試験、曲げ試
験、疲労試験等の材料物性試験において、大きな伸び等
の変位や速い試験スピードにも充分に対応でき、また試
験片の形状や大きさにも制約を受けることなく、試験片
標点間の変位量を高精度で測定できる。しかも、従来の
ストレインゲージのような試験片一側面のデータ測定で
はなく、試験片の標点間平行部全体の変位量を高精度で
測定でき、信頼性の高い測定データが得られる。さら
に、その構成が簡単であり、計測装置を比較的安価に提
供できると共に、その操作も簡単である。
【図１】本発明の材料ひずみ計測装置の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明の測定治具を試験片に取り付けた状態を
示す部分破断側面図である。
示す部分破断側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図５】本発明の測定治具の他の実施例を示す部分平面
図である。
図である。
【図６】本発明の測定治具の別の実施例を示す側面図で
ある。
ある。
【図７】本発明の測定治具のさらに別の実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図８】本発明の計測装置を用いて測定した引張試験に
おける荷重と変位の関係を示すグラフである。
おける荷重と変位の関係を示すグラフである。
１ａ，１ｂ，１ａ′，１ｂ′ 測定治具 ２ａ，２ｂ 固定部 ３ａ，３ｂ，３ａ′，３ｂ′ 測定部 ４ａ，４ｂ，９ａ，９ｂ 脚部 ５ａ，５ｂ スリット ６，６′ 支持板 ７，１８ ナイフエッジ １２ ガイド部 １３ ガイドピン １４ 支持基部 １５ ナイフエッジ部 １６ ばね部材 １７ かみそり刃 ２０ レーザ測長機 ２１ レーザ発振機 ２２ 検出器 Ｄ 標点間距離 Ｌ レーザ光 Ｍ レーザ測長部 Ｓ1 ，Ｓ2 標点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 3/06 Ｇ０１Ｎ 3/06
Claims (7)
- 【請求項１】 試験材料に固定する固定部（２ａ，２
ｂ）と該固定部と一体的に形成された測定部（３ａ，３
ｂ，３ａ′，３ｂ′）とを備えた少なくとも２個の測定
治具（１ａ，１ｂ，１ａ′，１ｂ′）と、該測定治具の
対向する測定部間の変位を電磁波によって測定する測定
手段（２０）とからなることを特徴とする材料ひずみ計
測装置。 - 【請求項２】 前記測定治具の対向する測定部の端縁が
互いに平行であり、該測定部に側方から変位方向に対し
て垂直方向に電磁波を照射するように測定手段が配設さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記測定治具の対向する測定部の端縁が
ナイフエッジ（１８）に形成されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記測定手段が、測定治具の対向する測
定部にレーザ光を照射してそれらの間の変位量を測定す
るレーザ測長機（２０）であることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項５】 前記測定治具の測長部（Ｍ）内に位置す
る部材（３ａ，３ｂ，３ａ′，３ｂ′，１７）がレーザ
光の反射を抑えるように着色されていることを特徴とす
る請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 一方の測定治具の固定部にガイド部（１
２）が形成され、他方の測定治具の固定部に上記ガイド
部に挿入されるガイドピン（１３）が突設されているこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の
装置。 - 【請求項７】 試験材料の所定間隔の標点に、測定部を
備えた一対の測定治具を取り付け、試験材料の変位に際
して、上記測定治具の対向する測定部に電磁波を照射
し、該測定部間の変位を計測することによって試験材料
の標点間の変位を測定することを特徴とする材料ひずみ
計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26012896A JPH1089950A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 材料ひずみ計測装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26012896A JPH1089950A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 材料ひずみ計測装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089950A true JPH1089950A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17343693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26012896A Pending JPH1089950A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 材料ひずみ計測装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1089950A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140078518A1 (en) * | 2012-09-20 | 2014-03-20 | Hyundai Motor Company | Method and apparatus of measuring precise high speed displacement |
| CN106644704A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-10 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种材料微观变形的测试方法 |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP26012896A patent/JPH1089950A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140078518A1 (en) * | 2012-09-20 | 2014-03-20 | Hyundai Motor Company | Method and apparatus of measuring precise high speed displacement |
| US9046350B2 (en) * | 2012-09-20 | 2015-06-02 | Hyundai Motor Company | Method and apparatus of measuring precise high speed displacement |
| CN106644704A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-10 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种材料微观变形的测试方法 |
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