JPS6091236A - 疲れ試験用マルチ負荷装置 - Google Patents

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】 本発明は疲れ試験用マルチ負荷装置に関する。。

更に詳しくは従来の疲れ試験機に取付け、−組で の負荷機構により、同時に複数の試験片牟それぞれの条
件の異なる疲れ試験を行うように・し°、特に長時間を
要する低サイクル疲れ試験、クリープ疲れ試験、腐食疲
れ試験などの試験時間の短縮と効率化を計ることができ
る疲れ試験用マルチ負荷装置に関する。

金属材料々どの疲れ特性をめるには、同一ロッドの複数
の試験片を用い、それぞれ異なる大きさのひずみを一定
速度で繰返し与える試験を行うことが必要であゆ、さら
に高温度での特性をめるためには、上記試験を種々の温
度で、かつ種々の繰返し速度で行うことが必要である。

従って、多数の試験機と非常な長時間を要していた。

また、この種の試験には、従来、電気油圧式疲れ試験機
が用いられてきたが、試験に長時間を要する低サイクル
疲れ試験、クリープ疲れ試験に、試験設備のコストの高
いこの試験機を占有して使用することは経済的でない。

この解決策として一試験機当りの荷重軸をマルチ化し、
低廉なコストで疲れ試験を行える装置の開発が試みられ
ている。

マルチ化の方法として、試験機フレームなど共通にでき
るものを共通にして複数の荷重軸を設け、各荷重軸の試
験片に与えるひずみ量を独立に制御する方法が考えられ
る。しかしこの方法によると、制御系を試験片ごとに用
意しなければなら々いので、設備が必ずしも低廉彦もの
とならない。

オだ、電気油圧式疲れ試験機の荷重軸に複数の試験片を
並列に固定し、制御系を１つにして各試験片に同じ変位
量を与えるような機構を設けることが試みられている。

しかし、この方法で試験片のひずみ量を異にする試験を
行うには、試験片平行部の寸法を変える必要があるばか
秒でなく、一部の試験片が破断すると、試験継続中の試
験片に曲げ応力が発生する々どの問題点がある。

本発明の目的は従来の疲れ試験機における欠点を力〈シ
た、一台の試験機でひずみ量の異なる多くの疲れ試験を
同時に行うことができるマルチ負荷装置を提供するにあ
る。

本発明の要旨は、一端を回転自在に連結させた２本の負
荷てと棒に複数の試験片を並列に取付け、負荷でと棒の
間隔を制御する位置と負荷てこ棒を駆動する位置を、各
試験片のひずみ設定値に対する負荷てこ棒のたわみによ
る誤差が最小となる位置に定めて、各試験片にそれぞれ
異々るひずみを４えるようにしたことを特徴とする疲れ
試験用マルチ負荷装置にある。　、。

本発明装置の原理を第１図により説明す名。

複数の試験片ヨ　ｌａ、ｌｂ、・・・１ｎけ並列に配置
され、チャッキングロッド２ａ、２ｂ・・・２ｎ及び２
３′、２ｂ’、・・２ｎ’を介して上部てこ棒３及び下
部てこ棒４上に連結点５ａ、　５ｂ・＝−５ｎ及び５ａ
’、５ｂ’・・・・５ｎ′において回転自在に連結され
、上下でと棒の一端は支点６において回転自在に連結さ
れている。

上部てこ棒３は支持点７において、試験機の固定軸８に
、また下部でこ棒４は駆動点９において試験機の駆動軸
１０にそれぞれ回転自在に連結されている。また、上下
てこ棒３．４の相対的変位量の検出容重１を上下てこ棒
３．４上の１２．１３に取付け、そこでの変位量が目標
の値になるよう制御するようにする。

上下てこ棒の支点６から各試験片１ａ、ｌｂ。

、・１ｎまでの距離をそれぞれＬａ、　ｔｂ、・・・・
Ａｎ　とし、駆動軸までの距離をＬ１変位量検出器１１
までの距離をＬｏとする。

てこ棒３．４を剛体と仮定すると、駆動点７．９間の上
下変位量がδのとき、各チャッキングロッドの連絡点５
ａと５　ａ＋、５ｂと５ｂ’・・・・５ｎと５ｎ’にお
ける上下でこ棒３．４間の変位量はそれぞれ、 δ８−δ・ｔａ／ＴＪ δｂ＝δ１ｔｈ／Ｉ。

δｎ＝δ・ｔｎ／Ｔｉ となる、 従って、−駆動機構によって、複数の試験片にそれぞれ
異々る繰返し２ひずみを与えることが可能である。

しかし、てこ棒３．４は完全な剛体ではあり得ないので
、各試験片ｌａ、Ｉｈｓ・・・・１ｎの変形に要する荷
重の反力によって、てこ棒３．４にたわみが生ずる。

チャッキングロッドの連結点５ａと５Ｘ１′、５ｂと５
　ｂ′−５ｎと５ｎ’における上下でこ棒３．４のたわ
みの和をそれぞれδａ・、δｂ・、・・・・δｎ′とす
る。

δａ′、δｂ′・・・δｎ′が試験中に変化し々いなら
ば試験片１ａ、ｌｂ、、・・・・Ｉｎにはそれぞれδａ
＋δａ・、δｂｌ−δｂ・、・・・δｎ＋δｎ・の変位
量が試験中一定に加えられることに外る。

１７かし１、一般には一部の試験片が破断したり、亀裂
が生じたりすることによって、各試験片の変形に要する
荷重の反力が変れば、δａ・、δｂ・・・・・δｎ・の
値は試験中に変化するので、必ずしも各試験片に加えら
れる変形量が全試験期間にわたり一定に保たれるとは限
らない。

する上下てこ棒３．４のたわみの和δａ・、δｂ・１．
。

要する荷重の反力が変ることによるｌａ・、δ１〕・、
・・・・・δｎ′の値の変動は、−に下でこ棒３．４の
相対的変位量を検出して制御する位置の支点６からの距
＃ＴＪ０に依存する。

また、試験片１ａ、ｌｈ、・・ｉｎに対して同時に試験
を開始すると、繰返し変位量の大きい１ｎから破断（７
初め、順次・・・・・ｌｂ、ｌａ　と破断する。

そこでその点も考慮釦友れると、ｌａ・、δｈ・、・・
δｎ′の値の変動が最小になるようＩｃ　／−ａ、　Ｌ
ｂ、・・Ａｎの値に対し、Ｌ及びＬｆｉの値を数値計算
により最適に決めることができる。

そして、上下てこ棒３．４の剛性も考慮することによっ
て、各試験片１ａ、１１〕、・・・・ｌｆｔＩＣ与えら
れる変位骨ｌａ十δａ１δｂ＋δｂ′、・・・・δｎ十
δｎ′の試験中の変動、すｋわち、δａ＋δａ・に対す
るｌａ・の変化量の比などを許容範囲内に納めるととが
可能である。

変位制御型の疲れ試験としては、大気中における低サイ
クル疲れ試験はもとより、試験片の部分に加熱装置を数
個けることにより任意の温度での高温低サイクル疲れ及
びクリープ疲れ試験、オだ腐食環境装置を取付けること
により低サイクル腐食疲れ試験を行うことができる。な
お、破断した試験軸に対しては、順次異なる環境下での
試験を行うことができる。とれらの試験はいずれも長時
間の試験時間を要するため、本発明のマルチ負荷装置は
試験効率を著Ｌ　＜向−ヒさせることができる。

また、第１図において、チャ、キングロッド２ａ、２ｂ
、　・・２ｎのコンプライアンスを大きくすることによ
って、定荷重型の疲れ試験用マルチ負荷装着となＬ７え
る。これは長時間腐食疲れ試験だ適する。

本発明のマルチ負荷装Ｒは既設の疲れ試験機に組込み、
試験動車を向上させるだめに利用するのに適する本ので
あるが、勿論、１駆動機構及び制御機構も一体と１７だ
マルチ疲れ試験機として新規に製作することも可能であ
る。

本発明の装置を従来の油圧穴疲れ試験機に取付けた例を
第２図に示す。

試験片はｌａ、ｌｂ、・・・１ｅ５本並列に配置され、
チャッキングロッド２ａ、２ｂ、・・・・２ｅを介して
上部てこ棒３、及びチャッキングロット２ａ′、２ｂ′
、・・・２ｅ’を介して下部てこ棒４に連結されている
。

上部でこ棒３は剛性を高めるために試験機フレーム１４
に固定されている。チャッキングロッド２ａ、２ｂ、・
・２ｅは上部てこ棒３に固定されているので、第１図に
示される回転自由な連結点５ａ、５ｂ、・・・・５ｅは
省略することができる。下部てこ棒４は支点６を中心に
して上部でこ棒３に対して相対的変位量に動く。なお、
試験片に曲げが生じないように摺動ガイド１５が設けら
れている。下部てこ棒４の駆動は駆動点９において試験
機の駆動軸１０によってなされる。上下でと棒の相対的
変位量は検出器１１によってなされる。

とこで、チャッキングロッド２ａ、２ｈ、・・・・２ｅ
の上部てこ棒３への固定は油圧機構１６ａ、　１６ｂ。

・・１６ｅを採用することＫよって、継続中の試験を中
断することなく、破断した試験片の取りはずしや新たな
試験片の取付は及び試験を開始する仁とが容易と々る。

また、検出器１１の取付は位置は微調整できる構造１７
になっており、実際に並行して行う試験片の本数に応じ
、一部の試験片の破断などによる上下てこ棒３．４のた
わみの変動が最小になるように支点６と検出器１１の距
離り。が調整できるようになっている。

また、各試験片１ａ、ｌｂ、・・・１ｅに対Ｅ７、負荷
荷重を検出するロードセル１８ａ、１８ｂ、・・・１８
ｅ。

試験片平行部の変位量を検出する伸び計１９ａ。

１９ｂ、・・１９ｅが設けられており、試験片に加えら
れる荷重、ひずみを正確にモニタできるようになってい
る。また加熱装［２０ａ、２０ｂ、　・・２０ｅを付け
ることにより、任意温度での高温低サイクル疲れ及びク
リープ疲れ試験が可能である。

以上のように、本発明の装置は、従来の疲れ試験機に取
付けることにより、−組の負荷機構により同時に多数の
試験片についてそれぞれ条件の異なる疲れ試験を行うこ
とが可能である。

特に長時間を要する疲れ試験においては試験時間の短縮
と効率化を計ることができる優れた効果を奏し得られる
、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の原理を示す図、第２図は本発明装
置を既存の疲れ試験装置に取付けた実施態様図である。 １　ａＸｌ　ｂ、−＝−１ｅ、・−１ｎ　；試験片２ａ
　２ｂ、−２ｅ、＝＝２ｎ及び２ａ′、２ｂ’１．、、
・２ｅ′、−２ｎ’；チャッキングロッド　３：上部て
こ棒４；下部てこ棒　５ａ、　５ｈ、−５ｎ及び５ａ’
、５ｂ’、・・・・５ｅ’、・・・５ｎ′；連結点　６
；支点７；支持点　８；試験機の固定軸 ９；駆動点　１０；試験機の駆動軸 １１；変位量検出器　１２；上部てこ棒変位検出点１７
　；変位量検出器位置微調節機構　１８鳳１８ｂ、・・
・・ｉ：ｓｅ；ロードセル１９ａ、１９ｂ、・・１９ｅ
；伸び計　２０ａ、　２０’＋−・２０ｅ；加熱装置 特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端を回転目在処連結させた２本の負荷てこ棒に複数の
   試験片を並列に取付け、負荷てこ棒の間隔を制御する位
   置と負荷でと棒を駆動する位置を、各試験片のひずみ設
   定値に対する負荷てこ棒のたわみによる誤差が最小とな
   る位置に定めて、各試験片にそれぞれ異なるひずみを与
   えるようにしたことを特徴とする疲れ試験用マルチ負荷
   装置。