JPS5823887B2 - 疲労試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は疲労試験装置に関するものである。

従来の疲労試験装置は、荷重一定タイブのもの、或は変
位一定タイブのもの等であった。

しかしながら、荷重一定タイブのものは、試料が試験中
にのびて断面積が徐々に小さくなってきても荷重が常に
一定なので、単位断面積当りに作用する応力が徐々に大
きくなり、試験末期になるほど試料に作用する試験条件
がきびしくなる欠点があった。

？まだ、変位一定タイブのものは、試料がのびるにつれ
て試料に作用する応力が徐々に小さくなってし捷う欠点
があった。

本発明の目的は、試験の初期や末期に拘らず試料に常に
はマ一定の応力を与えて試験を行うこと１ができる疲労
試験装置を提供するにある。

以下本発明の具体例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図乃至第３図に示すように、本実施例の疲労試験装
置は、床面等の上に設置される基板１を有し、この基板
１上には１対の支柱２が立）設されている。

これら支柱２には、断面が階段状をした横棒状の可動支
持体３０両端が上下動自在に支持されている。

この可動支持体３の上方には、板状の固定支持体４が横
向きで配設され、その両端は両支柱２にナツト５で仮止
め固定されている。

；固定支持体４の更に上方には、板状のフレーム６が横
向きで配設され、その両端寄りの部分が両支柱２に固定
されている。

フレーム６０両端側には１対の昇降ネジ７が回転自在に
支持され、これらネジ７は昇降バンドル８により回転駆
動されるよ；うになっている。

また、両ネジ７は固定支持体４に螺合され、これら両ネ
ジＴの正逆の回転につれて固定支持体４を昇降させるよ
うになっている。

これらフレーム６、ネジ７及びノ・ンドル８にて固定支
持体昇降機構２６を構成している。

； 可動支持体３と固定支持体４との間には、多数（本
実施例では２５本）の試料９がそれぞれコイルバネ１０
を介して掛は渡されている。

これらバネ１０は各試料９に平均応力を付与するだめの
ものである。

これら試料９は前後２段にわたって千鳥状に配置されて
いる。

まだ、各バネ１０と可動支持体３との間には、各試料９
に並列に試料破断検出スイッチ１１の両端が支持されて
いる。

これら試料破断検出スイッチ１１として、本実施例では
それぞれ１対のリード線１１ａ、１１ｂを用い、一方の
リード線１１ａの一端は試料９の一端側例えば可動支持
体３に固定し、他方のリード線１１ｂの一端は試料９の
他端側例えばバネ１０に固定し、各リード線１１ａ、１
１ｂの他端を相互にねじり合せて導通をとり電路を閉と
している。

このようなスイッチ１１は、試料９が疲労により破断す
ると、今まで試料９に加わっていた張力が今度はスイッ
チ１１に加わって両リード線１１ａ、１１ｂが互いに反
対方向に引張られ、ねじり合せ部分が外れて電路が開と
なり、試料９の破断を検出する。

基板１上には、振動機構１２が設置されている。

この＆４４構１２は、モータ１３と、このモータの回転
出力を減速する減速機１４と、この減速機１４の出力軸
１５に固着されている回転板１６払この回転板１６に偏
心して一端が回転自在に軸支されているリングアーム１
７と、可動支持体３に固設されていてリンクアーム１７
の他端を回転自在に軸支させているブラケット１８とを
備えて構成されている。

このような振動機構１２は、回転板１６の回転運動がリ
ンクアーム１７により往復運動に変換され、可動支持体
３に往復運動として伝えられるようになっている。

振動のストローク即ち振幅は、リンクアーム１７の回転
板１６に対する軸支位置を回転板１６の径方向に偏位さ
せることにより変えることができる。

振動機構１２には、試料９に与える振動の回数をパルス
変換してデジタル的に出力するパルス発信機１９が取付
けられている。

このパルス発信機１９は、回転板１６の外周に固着され
ている遮光板２０と、この遮光板２０を間にしてその両
側に配設されている光源２１及び光電変換器２２とを備
えて構成され、光源２１から光電変換器２２に至る光が
遮光板２０で遮られる毎に１つのパルスが発信されるよ
うになっている。

パルス発信機１９からのパルス信号は、各試料９毎に設
けられているそれぞれの試料破断検出スイッチ１１を介
して各試料振動付与数カウンタ２３に与えられるように
なっている。

各カウンタ２３ば、各試料９に対応して設けられていて
、試料９が破断されてスイッチ１１が開となるまでに、
その試料９に与えられる振動の数を計数するようになっ
ている。

各カウンタ２３には、カウント数を表示するカウント表
示器２４がそれぞれ接続されている。

各カウント表示器２４は表示盤２５に配列されて取付け
られている。

このような疲労試験装置は、ナツト５をゆるめて固定支
持体４を支柱２に沿って上下動自在にし、固定支持体昇
降機構２６の操作で固定支持体４を上昇させると各バネ
１０に張力が発生し、これらバネ１０により各試料９に
第４図に示すように平均応力σ□が付与される。

かかる状態でナツト５を締め付けて固定支持体４を固定
し、モータ１３を駆動すると、振動機構１２により可動
支持体３を介して各試料９に変動幅がはソ一定の第４図
に示す如き変動応力σｒ（応力振幅）が与えられる。

可動支持体３を介して振動機構１２により各試料９に振
動を加えると、各試料９への振動付与回数が各カウンタ
２３で計数される。

その過程で破断される試料９が出ると、その試料９に対
応する試料破断検出スイッチ１１が開となって、その試
料９への振動付与回数を計数するカウンタ２３へのパル
ス信号の印加が停止され、そのカウンタ２３は計数を停
止し、そのカウンタ２３に対応するカウント表示器２４
が試料破断時までの振動付与回数を表示する。

本実施例の装置の具体的数値例は下記の通りである。

振動数 １５ ｒｐｍ 最大加振力 約４０Ｋｑ／１サンプル最大変位
量 １１００Ｎ 固定支持体昇降量 約１５Ｑｍｍ 試 料 ２５本千鳥配置 次にこの疲労試験装置が応カ一定タイプであることの証
明をする。

たソし、バネ定数 ｋ 試料長 Ｌ 試料幅 ｂ 試料厚さ を 試料体積 Ｖ＝Ｌ ｂｔ 平均応力を代表して計算する。

バネ１０に変位Ｘを与えると、試料９に加わる。

平均応力σ。

は、たソし、△Ｌは平均応力の印加による試料９の伸び 体積変化はないから試料９の断面積Ａは 更に、材料のクリープにより試料が１だけ伸びたとする
と、 バネ１０の位置−ｘ−１ 試料９の長さ−Ｌ＋△Ｌ＋１ よって、試料９に加わる応力σ。

′は、σ□とσ□′の比をＫとすると、 ここで、平均応力σ□を与えたときの試料長（Ｌ＋△Ｌ
）をＬ′ とおくと、 クリープ等による試料９の伸びｌをＬ／１０まで許容す
ると、 クリープ等による試料９の伸びｌば、平均応力σ□が高
い（バネ１０の変位大）はど大きくなるから、変位Ｘは
バネ１０の許容変位の最大値で計算するのが適当である
。

バネ１０の許容変位の最大値を例えばｘ＝５０ｍｍとし ０．９９≦に≦１．０１ の範囲（許容変動量±１係）内までを試験水準が均一で
あるとすれば、 以上から本装置は、使用するバネ１０の変位に対して試
料長を適当に選ぶことにより応カ一定（±１％）の疲労
試験装置となる。

なお、疲労試験は、はぼ弾性域を問題にしているので、 Ｌ’＝Ｌ＋△Ｌ→△Ｌ＜＜Ｌ−）Ｌ’々Ｌ試料破断検出
スイッチ１１は、リード線のねじりにより形成されたも
のに限らず、引張りによりオフとなるものであればどの
ようなものでもよく、例えばプラグとジャックの嵌合に
よるスイッチ、或は試料が金属などの電気良導体であれ
ばこの試料をスイッチとして兼用してもよい。

以上説明したように本発明に係る疲労試験装置において
は、固定支持体と可動支持体との間に、試料をバネを介
し掛は渡し、試料にこのバネにて平均応力を付与した状
態で変動応力を与えて疲労試験を行うようにしたので、
試験中試料がのびた分だけ引張荷重が減少する構造とな
って、試験の最初から最後まで試料にはソ一定の応力を
与えて試験を行うことができる。

従って、従来の荷重一定タイブや変位一定タイブのもの
に比べて、本発明の応カ一定タイプの疲労試験装置によ
れば、安定した条件で疲労試験が行えて、試験の精度を
向上させることができる。

また、特に本発明の第２発明においては、多数の試料の
疲労試験を同時に行うことができ、バラツキが大きくな
り易いこの種の試験にとって試料数を多くできることは
試料の試験結果の判定上非常に好適である。

しかも、試料の数が多くなっても、それぞれの試料への
振動付与数が個別に計測できるので、実用上全く問題は
ない。

更に、各試料は共通のバネでなく、それぞれにバネを介
在させているので、試験中に破断される試料がでてきて
も他の試料にはその影響が及ばず、試験結果に悪影響を
及ぼさずに多数の試料を同時に試験することができる。

この第２の発明によれば、試験水準が均一であり、試料
を多く掛けることができ、応力がはソ一定であり、安価
で作業性が良く、破断時までの振動付与回数を各試料毎
に表示できる等、この種の疲労試験装置として理想的な
ものを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の機械的構成の一実施例を示
す正面図、第２図は本実施例の装置の電気的接続関係を
示す説明図、第３図は本実施例の装置の電気的系統図、
第４図は本発明の装置により各試料に与える応力の時間
的変化を示す図であるー ト・・・・・基板、２・・・・・・支柱、３・・・・・
・振動体、４・・・固定支持体、５・・・・・・ナツト
、６・・・・・・フレーム、７・・・・・・昇降ネジ、
８・・・・・・昇降・・ンドル、９・・・・・・試料、
１０・・・・・・バネ、１１・・・・・・試料破断検出
スイッチ、１２・・・・・・振動機構、１９・・・・・
・パルス発信機、２３・・・・・・試料振動付与数カウ
ンタ、２４・・・・・・カウント表示器、２６・・・・
・・固定支持体昇降機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定支持体払この固定支持体に対して接近、離間す
   る方向に振動する可動支持体と、前記可動支持体を一定
   の振幅で振動させる振動機構と、前記固定支持体と前記
   可動支持体との間に試料を介して張設されるバネとを具
   備したことを特徴とする疲労試験装置。 ２ 固定支持体と、この固定支持体に対して接近、離間
   する方向に摺動する可動支持体と、前記可動支持体を一
   定の振幅で振動させる振動機構と、前記固定支持体と前
   記可動支持体との間にそれぞれ試料を介して張設される
   複数のバネと、対応する試料の破断をそれぞれ検出する
   複数の試料破断検出スイッチと、前記各試料に加えられ
   る振動の数をそれぞれ計数していて対応する試料破断検
   出スイッチからの指令で計数を停止する複数の試料振動
   付与数カウンタと、前記各カウンタの計数内容をそれぞ
   れ表示する複数のカウント表示器とを具備したことを特
   徴とする疲労試験装置。