JPS5938602A - 材料の変位測定器 - Google Patents

材料の変位測定器

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JPS5938602A
JPS5938602A JP14899582A JP14899582A JPS5938602A JP S5938602 A JPS5938602 A JP S5938602A JP 14899582 A JP14899582 A JP 14899582A JP 14899582 A JP14899582 A JP 14899582A JP S5938602 A JPS5938602 A JP S5938602A
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JP
Japan
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displacement measuring
alloy
strain
measuring instrument
elastic
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Application number
JP14899582A
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English (en)
Inventor
Akira Kitami
北見 彰
Mitsuo Yamashita
満男 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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】 本発明は材料の機械的性質を求めるだめの材料試験を例
えば引張試験あるいは縁返し荷重を負荷する疲労試験な
どのように、被試験体に生ずる材料の変形挙動を計測す
る変位測定器の改良に関する0 通常材料試験に用いられている変位測定器は、果すべき
機能として被試験体の変形挙動を検知するのに十分な精
度を必要とし、同時に変形量を広い範囲で測定できるこ
とが好ましいが、一方では高温下での試験や腐食性雰囲
気中の試験など、特殊な環境においても変位測定器は十
分使用できるものであることが望1れている。
各種材料試験の中で、例えば引張・圧縮力を繰返し負荷
する疲労試験は、通常第1図に示す形状の試験片と変位
測定器を用いて実施している。第1図において試験片1
は圧縮力による座屈を防ぐために砂時計型とし、その最
小断面部に所定のひずみ量あるいは応力が生じるように
試験片上下の掴み部に荷重が加えられる。変位測定器の
tM成は第1図に示す如く、試験片1と接触してひずみ
量を検出する2本の検出棒2をスペーサ3で固定しであ
る。さらにストレンゲージ4を検出棒2の上にスペ〜ザ
3近くに貼着する。
以上の如き従来の変位測定器において、2本の検出棒に
採用されている代表的な材料を挙げると第1表のとおり
であり、これらは使用される環樟第1表 しかしながら、第1表に示した従来の変位測定器の検出
棒に用いられている材料は、実用上次の欠点を持ってい
る。
(1)例えば剛性の高いステンレス鋼などを検出棒に用
いる場合には、変位測定器としての機能を果すために不
可決な弾性ひずみ領域が比較的せまく、試験片に与える
変位を大きく罎て、大きなひずみを発生させる試験にお
いては、変位測定器が弾性領域を超えてしまもために使
用できなくなる。
(2)同じく剛性の高い材料ではストレングージ貼着部
のひずみ量が小さく、試験片の変形量が微小な試験では
測定精度が悪くなる。
(3)試験片を水中などに浸漬して行なう腐食性環境の
疲労試験においては、繰返し荷重を負荷する疲労試験が
長時間を要するため、たとえステンレス鉗製の検出棒と
いえども腐食が発生し、特に試験片との接触個所で腐食
が進行すると、測定する試験片のひずみ:))1−に誤
差を生じ、正確な測定値が得られなくなる1、 本発明の目的は、上述の欠点を除去し、優れた耐食性を
有し、オた高温あるいは室温以下の低温においても優れ
た強度特性を持続し、ひずみ量を広範囲に検出できると
同時に、特殊な環境売件下でも使用が可能となる材料の
変位測定器を提供することにある。
本発明は変位測定器の材料としてTiを基とする合金を
用いることにより達成され、これらTi合金の材料強度
特性を第1表に従来材料と比較し併記しであるが、第2
図は一例としてTi−6AI−4■合金の弾性特性をや
はり従来材料との比較で示したものである。第2図にお
いて曲線1はばね用ステンレス鋼1曲線2は冷間圧延ス
テンレス鋼。
曲線3は本発明で使用したTi−6A1−4V合金の荷
重−ひずみ線図を表わしているが、これらの曲線から明
らかなようにTi−6AI−4V合金が強度および弾性
ひずみ領域について最も優れている。
以下実施例に基き本発明を説明する。疲労試験において
試験片のひずみ量が比較的大きいときは、砂時計型試験
片を用いて直径方向の変形量を測定するがこの場合の試
験片と変位測定器の取付関係は第1図と全く同じである
から、第1図にしたがって説明すると、本発明では2本
の検出棒2の材料としてTi合金の中でもよく知られて
いるTi−6A1−4V合金をTi合金より剛性の高い
ステンレス鋼のスペーサ3で固定し、ストレンゲージ4
をスペーサ3寄りに2本の検出棒2にそれぞれ貼着して
いる。ストレンゲージ4からは図示してないリード紳を
やはり図示してない計測器へ導く。
なお第1図において、検出棒2が試験片に接触する部分
は点接触とするため丸棒とし、ストレンゲージ貼着部は
表面ひずみ測定のために平板状としてあり、検出棒2は
全体として段付きの形状に女っている。
またg3図は引張試験のとき、あるいは疲労試陥におり
る試験片のひずみ量が比較的小さいときに平行部を有す
る試験片を用い、試験片の軸方向の伸びを測定する場合
の試験片と変位測定器の関係を示したものであり、第1
図と同一符号は同一名称を表わしている。この場合も本
発明では2本の検出棒2に′rl基合金として例えばT
i−6A7−4v合金を用いる1、第3図においても第
1図と同様に検出棒2は全体が段付きになっているが、
検出枠先端は試・験片に点接触させるためにエツジを設
けである。
以上のような変位測定器の構成において、試験片の変形
量は検出棒に貼着したストレンゲージによシ検知される
が、検出可能な試験片の変形量および検出精度は、検出
枠の寸法すなわち丸棒部の直径と長さおよびストレンゲ
〜ジを貼着した平板部の厚さ、巾、長さに依存するので
、実施する試験方法例関する試験片寸法、目わ負荷荷重
およびひずみ量に対応して適切に変位測定器を設計し、
形状を決定せねばならない。この際、従来の変位測定器
では、ひずみ量を大きく設定しようとすると、最も簡竿
な方法は検出棒の長さを長ぐすることであるが、このよ
うにした場合検出棒先端における試験片への接触力が弱
くなるので、これを避けるためにはスペーサの固定位置
も必然的に限定される。すなわちスペーサの固定位置が
駆足されれば検出棒の長さも余シに太きくVLできず、
したがって試験片のひずみ量ヲ大きく設定することも不
可能になるという相反関係を生じ、従来の敦位測定器で
はおのずからその機能に使用限界が存在する。
しかしながら、変位測定器の検出棒にTiを基とするT
i−6Al−4V合金を用いるときは、第2図に示すこ
の合金の弾性特性かられかるように、降伏応力が高く弾
性ひずみ領域が広いという優れた材料特性により、試験
片の変形量を大きくとるように売件設定した場合でも、
変位測定器をコンパクトな形状に設計でき、しかもその
機能を十分果し得るという利点を生ずる。すなわち、従
来の変位測定器では不可能な測定領域も高強度で高弾性
特性の材料を用いることによりその欠点を排除すること
ができる。
第4図に高温下の試験における変位測定器の変形例を示
す。第4図においても同一符号は同一名称を表わしてい
るが試験片と加熱装置などは省略し、変位測定器だけを
図示しである。第4図は変位測定器の検出棒にTi−6
All−4V合金を用いても、高温状態では合金の弾性
限界が低下することにより、その弾性特性がひずみ検出
の機能を果せないような温度領域まで試−片が加熱され
る場合の変位測定器の形状である。第4図が第1図と異
なる点は、変位測定器の検出棒の先端丸棒部分2に石英
棒を用い、平板部2aのみTi−6Al−4V合金とし
この両者を接続金具により固定した所にある。すなわち
ストレンゲージ貼着部に石英棒をつぎ足すことにより高
温に加熱された試験片と接触するのは石英棒であって、
検出棒自体には温度が伝わらないようにしたものである
。検出棒をこのような構成にするときは、平板部2aの
T i合金は温度上昇することなく、Ti合金の弾性領
域が広いという特徴はそのま\生かされ、しかも高温に
加熱された試験片の変形量を測定できるという利点があ
る。勿論この方法は前述の試験片の直径方向と軸方向の
変位測定のいずれの場合にも適用できるものである。
第5図はこれまでとは異なる形状の試験片に関する実施
例であり、破壊靭性試験の場合である。
この図も同一符号は同一名称を表わす。試験方法は第5
図における試験片1に開口部Aを有するスリットを設け
、このスリットの上下に引張荷重をかけてスリットを開
口させ、その開口量に基・き破壊靭性値を求めるもので
あり、この試験では開口部Aの変形挙動を測定する。変
位測定器は第5図の如き形状とし、検出棒は平板状のT
i−6Al−4V合金を対向させ、スペーサ3とストレ
ンゲージ4とを有する。試験片開口部Aの近傍にねじ5
で固定した取付金具6と、検出棒2の先端を当接させて
おき、負荷すると試験の開口にしたがって検出棒2の先
端も追従して開いてゆくようになる。しかしながら試験
片の開口量の大きな試験を実施するとき、従来の変位測
定器では検出棒の弾性領域がせまいために試験片の開口
に追従できず、変位測定器は使用限界を超え、その機能
を果せないことがある。したがって破壊靭性試験の場合
にも、試験片開口量を大きく設定するときは、降伏応力
が高くしかも弾1f領域の広いTi合金を検出棒に使う
ことが有効であり、経済的な変位測定器の設計ができる
以上実施例で各種の材料強度試験片に用いる変位測定器
の検出枠材料として、荷重−ひずみ縮図においである傾
きを有し強度が宕〈弾性ひずみ範囲の広いT i合金が
有効であることを述べ、その−例どしてよく知られた材
料であるTi−6Al−4■合金を挙げて説明しだが、
Ti合金の14質からみてこの材料に限られるものでは
なく、各種Ti合金には本発明の目的に適うものは多く
存在する。
本発明者らは独々のTi合金を検削したが、その機械的
性質が弾性係数10,000〜13,000kg/md
 、降伏化カフ 0〜15 oky/md 、弾性伸び
0.5〜1.2%であれば変位測定器の材料として用い
た場合、既存材料に比べて顕著な効果があり、その代表
的なT1合金は第1表に示したとおりである。これらの
Ti合金は実状に応じて選択すればよく、材料試験用変
位測定器として試験片の変形量を検出する第1り成要素
に用いることにより、具体的には次のような効果が得ら
れる。
Ti合金は強度が高くかつ弾性係数が比較的小さいので
弾性ひずみ領域が広く、既存の変位測定器を用いた場合
に比べ、試験片の変形量が大きい試験が可能となる。こ
のことは変位測定器の形状寸法を適切に決めれば、同一
変形量に対しても既存の伸び計より大きなひずみをスト
レンゲージ部に与えることができるので、ひずみ測定精
度が向上することにもなる。また材料強度試験は種々の
異なる雰囲気あるいは特殊な環境における材料特性を明
らかにするために実施されることが多いので、このよう
な場合にも耐熱、耐食性に優れている1゛i合金を、変
位測定器の楢成材料として使用することは、酸化、腐食
などに関連するトラブルがなく、前記の9P性特性と相
まって大きな利点となっている。
【図面の簡単な説明】
第1図は疲労試験片と変位測定器の概念図、第2図は検
出棒材料の荷重−伸び線図、第3図は軸方向ひずみ測定
用試験片と測定測定器の概念図、第4図は石英棒を用い
た変位測定器の概゛念図、第5図は破壊靭性試験片と変
位測定器の概念図である0 1・・・・試験片  2.2a・・・・・・検出棒3・
・・・・・スペーサ 4・・・・・ストレンケーシ5・
・・・・・ねじ   6・・・・・・取付金具+1閃 才2図 ひfみ ′4′3閃 才4(2) 才5(¥1 荷重

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)材料の変形に伴って、その変形量を測定する器具で
    あって、前記変形量を検出する検出棒がTi合金からな
    ることを特徴とする材料の変位測定器。 2、特許請求の範囲第1項記載の測定器において、Ti
    合金の弾性係数が10,000〜13,000 kg/
    ml 、降伏応力が70〜150kg/ml  、弾1
    性伸びが0.5〜1.2%であることを特徴とする材料
    の変位測定器。
JP14899582A 1982-08-27 1982-08-27 材料の変位測定器 Pending JPS5938602A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011232165A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Shiseido Co Ltd 動作検出センサ及びそのキャリブレーション方法
CN108776067A (zh) * 2018-06-29 2018-11-09 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种强度测试方法及测试设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011232165A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Shiseido Co Ltd 動作検出センサ及びそのキャリブレーション方法
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