JPS5844327A - 疲れ試験用剛性補償装置 - Google Patents

疲れ試験用剛性補償装置

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JPS5844327A
JPS5844327A JP14169781A JP14169781A JPS5844327A JP S5844327 A JPS5844327 A JP S5844327A JP 14169781 A JP14169781 A JP 14169781A JP 14169781 A JP14169781 A JP 14169781A JP S5844327 A JPS5844327 A JP S5844327A
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JP14169781A
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JPS592853B2 (ja
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Satoshi Nishijima
西島 敏
Saburo Matsuoka
三郎 松岡
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National Research Institute for Metals
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National Research Institute for Metals
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces

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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来の疲れ試験機に取り付けて、材料の疲れ試
験逼1で不可避的に起る試験片の剛性変化を補償し、試
験機制御の安定化、試験O高精度を計るための疲れ試験
用剛性補償装置に関する。
従来の疲れ試験機は、第1図に示すように試験片1の上
側をつかみ装置2aを介して背型検出1)3に、また試
験片1の下側をつかみ装置量すを介して油圧アクチェエ
ータなどの荷重負荷装置4に連結されているのが一般的
である。
との状態において、荷重負荷装置4よシ試験片IK荷重
を繰返し作用させると、試験片1に疲れき裂5が発生し
、このき裂5が伝ばする。
ζO疲れ1115が長く表るにつれて試験片1の残〕断
Wが小さくなシ、これに比例して試験片lの剛性は減少
する。金属材料では試験片の剛性の変化は主に疲れき裂
の進展のみによル起るが、高分子材料表どではこれに材
料自身の剛性減少が加わるなど一般に試験過程での試験
片剛性の変化を避けることはできない。
試験片の剛性が著しく変化すると、所要の試験荷重を生
ぜしめるための荷重負荷装置の行程が著しく変化して試
験機の制御が不能に表ったシ、tえは著しい精度低下を
来たしたりする。
そのえめ試験機自身にこのような剛性変化を補償する装
置か要求される。しかし、従来から高能率であるため多
く使用されてきた共振型疲れ試験機にシいては、この補
償機能が弱い丸め、試験片の剛性僅か力変化で、初期設
定値−維持で事なくなる。最近の電気油圧式試験機では
、複雑な電気回路を追加するととによシ補償機能を持た
せることが可能であるが、本質的Ka共振型試験機と同
様である。この点が試験片の剛性変化の著しい試験を自
動化しようとする場合における太き亀障害となりている
本発明は前記問題点を解消せんとするものでToシ、疲
れ試験機に取シ付けて試験過11における試験片剛性の
変化を補償し、試験機制御の安定化、試験の高精度化を
計るための剛性補償装置を提供するにある。
本発明の装置を以下図画に基づいて説明する。
なお、説明に際しての剛性の強さ祉、ばね定数の大きさ
で表わす。
第2図に示すように、支点6で回転自由に連結されて上
下Oてこ棒7亀と7bの間で、支点6からの距離がそれ
ぞれムとムのところに試験片1と弾性部材8を配置する
。また支点6からの距離がムのところで連結棒9aと9
bを介して試験機のつかみ装置2aと2bに取付行る。
この状態は、第1図における試験片10代シにこの装置
全体を置き換えた場合に和尚する。
従って、との装置全体のばね定数ksは、試験片lのば
ね定数に□と弾性部材8のばね定数kgとにより、次の
関係式で表わされる。
ha−(ム/ム)” kt +(ム/ムアに2・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1
)(1)式で右辺第1項はつかみ装置112m、2bか
ら見た試験片lのみかけのばね定数を、第2項は弾性部
材のみかけのばね定数を、それぞれ表わしている。した
がって、てこ比ム脇およびムμ。
を適尚に選び、試験片1のみかけのばね定数に対し、弾
性部材のみかけのばね定数を十分に大きくすることが可
能であシ、その場合装置全体のばね定数kmはほぼ(k
/!4)”bで表わされる。
すなわち、装置全体のばね定数すは試験片lのばね定数
kMの変化によらずはは一定に保たれる。
言い換えると本発明による装置を用いて疲れ試験を行う
場合の試験機の制御安定性は、試験片を含む装置全体の
ばね定数に3に対する試験片ばね定数ksが零となった
時の装置のばね淀数(ム/ム)”knの比αが1に近い
ほど良いことになる。
一方、装置全体に作用する荷重P1と試験片に作用する
荷重P1の比β、装置全体のばね定数に、と試験片のば
ね定数klの比γについても、それぞれ試験片や試験機
の条件によシ適当な値の範囲があって、通常はそれを越
える仁とができない。
α、β、γとその他の諸量の間には、 r=(1−α)β:・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(2)(1−α)β−1l/に−・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(3)kn/lct 
= (tr/ム)” d/(1−α)・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
なる関係がある。ここで、α、β、r#iα= (ks
/に−) (4/4 )”−−・−−−−−−−−−・
−・−・・・・−−−−−・−俤)β:Ps/Pt・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・−・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(6)r冨ks/lct・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・−・・・・・・・・・(7
)である。したがって、てこ比ム/ムおよび4/l@を
適当に選び、あるいは弾性部材8のばね定数に雪を適当
に選ぶことによシ装置全体のばね定数kgを変化させて
、試験片1には装置全体の愛社る荷重よシも小さい任意
の荷重を作用させるζ5− とも容易であるし、また装置全体のばれ定数に3を試験
片のばね定数kgよシ大きい任意の値にすることも容易
である。
i九、第2図において弾性部材8を取外し、その代如に
支点6を弾性支点とし、荷重作用線2a、2b上からみ
た支点6のばね定数かに2=(ム/4)”kmとなるよ
うにしても、前出の式(1)け同様に成立するから、て
こ比ム脇およびにね定数に′雪を適当に選ぶことによシ
、装置全体のばれ定数−を任意に変化させることが出来
ること#負述と全く同様である。
なお、てζ装置を使用せず、弾性部材を試験片に直接並
例に給金した場合にも基本的には同様な考えが成立する
が、その場合には(1)式がkm −kn + k麿・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(8)という関係になるため、試験片剛性変化を
補償するには極めて高剛性の弾性部材8が必要となゐ上
、試験片に作用する荷重と装置全体に作用する荷重の比
を任意に選ぶことができなくなる。
本発明の装置を従来の疲れ試験機に取り付は6一 て使用すると、次のような優れた効果ス奏し得る。
l)従来の疲れ試験機による試験過程で起る試験片の剛
性変化を補償し、はは定剛性試験が可能となる。従りて
一般に試験片の剛性変化の著しい板材の疲れき裂伝試試
験などにおいても試験の全過程を自動化し、高能率に試
験するととができる。
2)試験片に作用する荷重P1と試験機の発生する荷重
P1の比を任意に選択できるため、試験機の制御精度を
最適条件にして試験することができる。従って試験精度
の高いものが得られる。
3)本発明の装置に平均荷重負荷装置(第3図に示す)
を備えつけると、従来の試験機では困難であっ九高平均
荷重作用下での疲れ試験を容易に行うことができる。
次に本発明の装置とこれを疲れ試験llK取)つけた実
施例を示す。
tlcs図に示すように、上下のてこ棒7轟と7bの間
に支点としての板ばね6と弾性部材としてのループばね
8をそれぞれ配置し、連結棒9aとと9bを介して試験
機のつかみ装置2aと2bに塩9付ける。試験片1は上
下の小型つかみ装置10a重を試験片1に作用させ得る
ようにした。本実施例の概略寸法と試験片1とループに
ね6のばね定数kxとkmをそれぞれ単独に橢定値を第
1表に示す。これらの数値と(1)弐〜(7)式を用い
て求まるα、β、γの値はそれぞれ0.96.14.7
と表る。す表わち、本実施例では、αミ1であるため試
験機の制御安定性ははぼ完全に保証されてお〉、β−1
4であるから装置全体に作用する荷重P1は試験片に作
用すゐ荷重ROl 4倍、またr−7であるから装置全
体のばね定数に3は試験片Oばね定数に107倍と表っ
ている。
第1表 疲れ試験の実施例 試験実施例として試験片剛性が著しく変化する場合の例
として鋼板中の疲れき裂伝は試験を示す。試験機は容量
50kN電磁共振型試験機を使用し、試験片は第4図に
示す形状で寸法はV■31■、hw30m+、 t=5
m+、x=5mmのものを用いた。この試験片のばね定
数klはき裂5がないときに約α1州1である。
第5図は本発明を使用しない従来法による試験の実施例
、第6図〜第10図には本発明を上9− 述の試験機に取シ付けて試験した場合の実施例である。
これらの図中、P3は本発明による装置全体に作用する
荷重で、試験機に備え付社の荷重検出器3(第1図)で
測定したものである。   P1は試験片に直接作用す
る荷重で、本発明実施例の小蓋荷重検出器11(第3図
)で測定したものである。・は試験片背面におけるひず
みで、抵抗線ひずみゲージ13(第3.4図)マ測定し
たもので奈る。aはき裂長さで、第4図に示すように荷
重作用線から疲れき裂5の先端までの距離である。また
、これらの図中の横、軸には荷重繰返し数をNの記号で
示す。
第5図は、第1図に示すような従来の試験法Kflaす
るもので、試験機からの印加荷重P3の最大値と最小値
を一定に保つように制御した場合で、Psは試験片に[
11作用する荷重P1と等しい。
との従来の試験法では、き裂がわずか2図程度伝ばする
と、試験片制性変化のため、試験機は制御不能にな)停
止した。また試験機からの印加荷重Paが試験機容量(
50kN)よ)も著しく小−1〇− さいため、制御安定性と荷重精度が共に−悪い。
第6図〜第10図は本発明による装置を試験機に取シ付
けて試験した場合である。#!6図では試験機からの印
加荷重Psの最大値と最小値を一定に保つように制御し
、第7図で社、試験片背面のびずみeの最大値と最小値
を一定に保つように制御し、第8図は第7図と同種の試
験であるが、本発明による装置に備え付叶た平均荷重負
荷装置12(第3図)により試験機からの印加荷111
%とは独立に試験片に平均荷重を負荷し、第9図では、
試験機からの印加荷重P、の最小値と試験片背面のびず
みeの平均値を一定に保つように制御し、第10図は第
9図と同種の試験であるが、第8図の場合と同様に平均
荷重負荷装置12(第3図)によシ試験片に平均荷重を
負荷したものである。
第6図〜第10図からも明らかのように、本発明の装置
を使用したことによシ、疲れき裂進展に伴う試験片剛性
の変化が補償できるため、試験片が破壊するか、または
疲れき裂の伝ばが停留するまで、試験は連続して行うこ
とができ、試験の自動化が可能となった。また、試験機
からの印加荷重P1は試験機容量(sokN)のに程度
に1k〕試駿機の使用条件として適当な状態が得られる
ため、試験機の制御は安定化した。さらに試験片に作用
する荷重PIは小型荷重検出器11(第3図)で直接測
定するため、高い荷重精度を維持できた。特に、第10
図においては、平均荷重負荷装置12(第3図)を備え
ることによシ、従来は困難であった高平均荷重作用下の
疲れ試験が極めて容易になった。
なお、第7図〜第10図における試験においては、制御
信号として試験片背面のひずみeを採用したが、これ以
外の例えば試験片の切欠き口の開口変位量などを採用す
ることができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の疲れ試験法を示す図、第2図は本発明装
置における原理を示す図、第3図は本発明の装置を疲れ
試験装置に取シ付けた実施態様図、第4図は試験片の斜
視図、第5%図は従来の疲れ試験機を使用した場合の実
施例図、第6図〜第1O図は本発明の装置を取シ付けた
場合の実施例図である。 1:試験片、2:つかみ装置、3:荷重検出器、4:荷
重負荷装置、5:き裂、6:支点用板ばね、7:てこ捧
、8:弾性部材、11:小型荷重検出器、12:平均荷
重負荷装置。 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長13− 第 1 図 算3図 第4初 第SW 第6図 第7図 第8例 第9回

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 支点で回転自由に連絡された上下2本のてζ棒の関に試
    験片と並列に弾性部材を結合させ、または前記弾性部材
    を廃し支点な′仏してこ棒自体に弾性機能を有せしめる
    仁とによル、試験片のみかけ剛性と弾性部材のみかけ剛
    性の此を任意に選び得るように構成しえ疲れ試験用剛性
    補償装置。
JP14169781A 1981-09-10 1981-09-10 疲れ試験用剛性補償装置 Expired JPS592853B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14169781A JPS592853B2 (ja) 1981-09-10 1981-09-10 疲れ試験用剛性補償装置

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JP14169781A JPS592853B2 (ja) 1981-09-10 1981-09-10 疲れ試験用剛性補償装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5844327A true JPS5844327A (ja) 1983-03-15
JPS592853B2 JPS592853B2 (ja) 1984-01-20

Family

ID=15298101

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JP14169781A Expired JPS592853B2 (ja) 1981-09-10 1981-09-10 疲れ試験用剛性補償装置

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JP (1) JPS592853B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60133715U (ja) * 1984-02-17 1985-09-06 株式会社クボタ 対地作業機のスタンド機構

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60133715U (ja) * 1984-02-17 1985-09-06 株式会社クボタ 対地作業機のスタンド機構

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