JPS62130337A - 材料試験装置 - Google Patents
材料試験装置Info
- Publication number
- JPS62130337A JPS62130337A JP27060485A JP27060485A JPS62130337A JP S62130337 A JPS62130337 A JP S62130337A JP 27060485 A JP27060485 A JP 27060485A JP 27060485 A JP27060485 A JP 27060485A JP S62130337 A JPS62130337 A JP S62130337A
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- JP
- Japan
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- test piece
- pressure
- pressure receiving
- receiving parts
- working oil
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックス等の脆性材料からなる試験片に
適した材料試験装置に関する。
適した材料試験装置に関する。
セラミックスは、高温領域において高強度、高耐食性が
ありしかも軽量で線膨張係数、熱伝導率が小さいなどの
利点を有することがら近年これらの特性の要求される各
分野に利用されつつある。
ありしかも軽量で線膨張係数、熱伝導率が小さいなどの
利点を有することがら近年これらの特性の要求される各
分野に利用されつつある。
例えばガスタービンのような高温、腐食環境下でしかも
高い応力のかかる構造部材としての適用には、有効かつ
将来性に大きいものがある。
高い応力のかかる構造部材としての適用には、有効かつ
将来性に大きいものがある。
一方セラミックスは、高温、腐食雰囲気下で長時間の一
定応力や繰返し応力などの苛酷な条件下で使用すると、
その材料特性が変化し、比較的低い応力で破壊すること
がある。このようなりリープや疲労等の現象は構造設計
や寿命予測を行う上で重要な因子であり、したがってセ
ラミックスを構造材料として使用する場合その特性を十
分に把握しておく必要がある。
定応力や繰返し応力などの苛酷な条件下で使用すると、
その材料特性が変化し、比較的低い応力で破壊すること
がある。このようなりリープや疲労等の現象は構造設計
や寿命予測を行う上で重要な因子であり、したがってセ
ラミックスを構造材料として使用する場合その特性を十
分に把握しておく必要がある。
しかし、セラミックスが構造材料として注目をあびてき
たのは最近のことであり、その特性評価方法は確立され
ているとは言えない。また、従来の金属材料の特性評価
方法はセラミックスが脆性材料であるため、そのまま適
用できないことが多い。
たのは最近のことであり、その特性評価方法は確立され
ているとは言えない。また、従来の金属材料の特性評価
方法はセラミックスが脆性材料であるため、そのまま適
用できないことが多い。
セラミックスの機械的な試験方法としては丸棒試験片を
用いた引張−圧縮疲労試験、板状試験片を用いた片持曲
げ試験や３点曲げ、４点曲げの両種試験等が常温から１
３００℃程度の高温までの範囲で行われているが、主に
曲げ疲労試験が実施されることが多く、丸棒試験片を用
いた引張、圧縮の疲労試験はほとんど実施されていない
のが実情である。
用いた引張−圧縮疲労試験、板状試験片を用いた片持曲
げ試験や３点曲げ、４点曲げの両種試験等が常温から１
３００℃程度の高温までの範囲で行われているが、主に
曲げ疲労試験が実施されることが多く、丸棒試験片を用
いた引張、圧縮の疲労試験はほとんど実施されていない
のが実情である。
一般にセラミックスの強度は表面および内部の欠陥に支
配されるため、従来から行われている曲げ疲労試験では
内部欠陥の挙動を適確に把握することが困難であり、か
かるセラミックスに特有の強度の体積依存性の観点から
すれば、上記曲げ疲労試験よりも実用部材に近い状態の
試験である引張圧縮疲労試験を行う方が望ましい。
配されるため、従来から行われている曲げ疲労試験では
内部欠陥の挙動を適確に把握することが困難であり、か
かるセラミックスに特有の強度の体積依存性の観点から
すれば、上記曲げ疲労試験よりも実用部材に近い状態の
試験である引張圧縮疲労試験を行う方が望ましい。
セラミックス材料が金属材料と異なる最も大きな点は、
その延性がきわめて劣しいことである。
その延性がきわめて劣しいことである。
したがってセラミックス材料の引張圧縮試験をする際に
、荷重の中心軸がわずかにずれても剪断力や曲げ応力が
生じ、低応力で破壊したり、また試験片支持部に応力集
中が生じその個所で破断するという問題があり、真の強
度を測定できない場合が多い。
、荷重の中心軸がわずかにずれても剪断力や曲げ応力が
生じ、低応力で破壊したり、また試験片支持部に応力集
中が生じその個所で破断するという問題があり、真の強
度を測定できない場合が多い。
かかる問題点を解決するため、例えば［特開昭５５−１
１３９３５号」公報に記載されているように、試験片の
肩部を棒状体に係合させて荷重を付与する試験方法が提
案されている。また同様の手法を引張圧縮試験に適用し
たものとして、第４図に示すようなものがある。図にお
いて、セラミックスからなる試験片ａはその両端部が支
持具すを介してチャックボディＣに取着され、またその
端面をチャックボディＣに固定された留め具ｄで支承さ
れている。しかしてこのように試験片ａを把持したチャ
ックボディＣは、通常の引張圧縮用オートグラフ、また
は油圧サーボ式疲労試験機のロッドｅに接続され荷重を
付与されるようになっている。
１３９３５号」公報に記載されているように、試験片の
肩部を棒状体に係合させて荷重を付与する試験方法が提
案されている。また同様の手法を引張圧縮試験に適用し
たものとして、第４図に示すようなものがある。図にお
いて、セラミックスからなる試験片ａはその両端部が支
持具すを介してチャックボディＣに取着され、またその
端面をチャックボディＣに固定された留め具ｄで支承さ
れている。しかしてこのように試験片ａを把持したチャ
ックボディＣは、通常の引張圧縮用オートグラフ、また
は油圧サーボ式疲労試験機のロッドｅに接続され荷重を
付与されるようになっている。
上記試験片の支持具すとしては、ＢＮ粉末の流動性体、
アルミ箔あるいはアルミ管など塑性変形を利用したもの
や、ゴム板など種々のものが利用され、これを試験片と
チャックボディとの間に介挿することによって上記曲げ
応力や剪断力が生ずるのをある程度防止することができ
る。
アルミ箔あるいはアルミ管など塑性変形を利用したもの
や、ゴム板など種々のものが利用され、これを試験片と
チャックボディとの間に介挿することによって上記曲げ
応力や剪断力が生ずるのをある程度防止することができ
る。
ところがこのようにして曲げ応力等の発生を防ぐには、
試験中に支持具すを試行錯誤的に動かして調整をしなけ
ればならず、この作業に多大な時間を要するという問題
がある。
試験中に支持具すを試行錯誤的に動かして調整をしなけ
ればならず、この作業に多大な時間を要するという問題
がある。
また、引張荷重と圧縮荷重を交互に付与する引張圧縮試
験では、荷重方向の逆転を繰り返しているうちに支持具
すが塑性変形して試験片ａと止め具ｄの間に間隙を生ず
るようになり、この状態で荷重を引張から圧縮に移行す
ると、周波数が高い場合には衝撃荷重が発生するため試
験片が破損する惧れがある。
験では、荷重方向の逆転を繰り返しているうちに支持具
すが塑性変形して試験片ａと止め具ｄの間に間隙を生ず
るようになり、この状態で荷重を引張から圧縮に移行す
ると、周波数が高い場合には衝撃荷重が発生するため試
験片が破損する惧れがある。
本発明は上記曲げ応力等の発生を防止するとともにＷｉ
撃荷重の発生を抑えることにより、セラミックス等の脆
性材料の強度測定に好適な材料試験装置をえることを目
的としている。
撃荷重の発生を抑えることにより、セラミックス等の脆
性材料の強度測定に好適な材料試験装置をえることを目
的としている。
本発明は、両端部にピストン状の受圧部を備えた試験片
と、この試験片の両端部にフレームを介して雛間して装
置され、上記試験片の両端部を把持して内部に上記試験
片の受圧部に区画されるシリング状の圧力室を有する一
対のケーシングと。
と、この試験片の両端部にフレームを介して雛間して装
置され、上記試験片の両端部を把持して内部に上記試験
片の受圧部に区画されるシリング状の圧力室を有する一
対のケーシングと。
区画された圧力室のそれぞれに独立して作動流体を給排
する手段とを備えた材料試験装置である。
する手段とを備えた材料試験装置である。
上記の構成において、試験片には圧力室に適宜の圧力を
有する作動流体を供給することにより負荷が与えられる
。すなわち、−の圧力室は試験片の受圧部によって二つ
の空間に区画されるが、そのうち外側の空間に流体を供
給して内圧を増加すると共に内側の空間の流体を排出し
て内側を減圧すれば、試験片は受圧部を介してその軸方
向に圧縮の力を受けることになり、逆に、内側の空間に
流体を供給して内圧を増加し外側の空間の流体を排出し
て外側を減圧すれば、試験片には引張力が作用すること
となる。
有する作動流体を供給することにより負荷が与えられる
。すなわち、−の圧力室は試験片の受圧部によって二つ
の空間に区画されるが、そのうち外側の空間に流体を供
給して内圧を増加すると共に内側の空間の流体を排出し
て内側を減圧すれば、試験片は受圧部を介してその軸方
向に圧縮の力を受けることになり、逆に、内側の空間に
流体を供給して内圧を増加し外側の空間の流体を排出し
て外側を減圧すれば、試験片には引張力が作用すること
となる。
こうして試験片の受圧部と圧力室にそれぞれピストンと
シリンダの機能を付与し、試験片受圧部に区画された圧
力室内の二つの空間に流体を給排することにより、この
試験片受圧部の外側と内側に圧力差を生じさせて、この
圧力差に応じた均一な荷重を試験片に付与することがで
きる。
シリンダの機能を付与し、試験片受圧部に区画された圧
力室内の二つの空間に流体を給排することにより、この
試験片受圧部の外側と内側に圧力差を生じさせて、この
圧力差に応じた均一な荷重を試験片に付与することがで
きる。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
両端部に周設された円盤状の受圧部１ａ。
両端部に周設された円盤状の受圧部１ａ。
１ａを備えた丸棒状の試験片１は、ケーシング２を貫通
してこのケーシング２内に形成された圧力室３の側壁に
上記受圧部１ａが摺接するよう架設されている。この試
験片１がケーシング２を貫通する部分にはシール４が介
挿され、しかして上下のケーシング２，２はフレーム５
を介して試験片１の両側の受圧部１ａ、ｌａがそれぞれ
ケーシング２，２の圧力室３，３のほぼ真中に位置する
よう離間して装置され、また上記試験片１の受圧部１ａ
に区画された圧力室３の各空間には独立して連通する給
排管６ａ、６ｂ、６ａ、 ６ｂが接続されている。これ
ら給排管には制御弁を内蔵した圧力調整装置７を介して
油圧ポンプ８が接続され、制御された圧力の作動油が各
給排管に供給又はここから排出されるようになっている
。そして上記圧力調整装置７はサーボコントローラ９に
接続され、このサーボコントローラ９に設定された圧力
又は試験片負荷に応じてこの圧力調整装置７は制御され
る。
してこのケーシング２内に形成された圧力室３の側壁に
上記受圧部１ａが摺接するよう架設されている。この試
験片１がケーシング２を貫通する部分にはシール４が介
挿され、しかして上下のケーシング２，２はフレーム５
を介して試験片１の両側の受圧部１ａ、ｌａがそれぞれ
ケーシング２，２の圧力室３，３のほぼ真中に位置する
よう離間して装置され、また上記試験片１の受圧部１ａ
に区画された圧力室３の各空間には独立して連通する給
排管６ａ、６ｂ、６ａ、 ６ｂが接続されている。これ
ら給排管には制御弁を内蔵した圧力調整装置７を介して
油圧ポンプ８が接続され、制御された圧力の作動油が各
給排管に供給又はここから排出されるようになっている
。そして上記圧力調整装置７はサーボコントローラ９に
接続され、このサーボコントローラ９に設定された圧力
又は試験片負荷に応じてこの圧力調整装置７は制御され
る。
また試験片１の評価部１ｂの周囲には間隙を保持して加
熱用のヒータｌＯが巻回され、このヒータ１０の両端部
には上記評価部以外の温度上昇を避けるため試験片１を
貫通して熱しゃへい板１１．１１が設けられている。な
お、ケーシング２は試験片１の据付を行うために半割れ
できるように構成され、分割面にはシール１２が介挿さ
れたうえ、各部分はボルト１３で締着されている。
熱用のヒータｌＯが巻回され、このヒータ１０の両端部
には上記評価部以外の温度上昇を避けるため試験片１を
貫通して熱しゃへい板１１．１１が設けられている。な
お、ケーシング２は試験片１の据付を行うために半割れ
できるように構成され、分割面にはシール１２が介挿さ
れたうえ、各部分はボルト１３で締着されている。
上記の構成において、試験片１に引張荷重を付与するに
は、まず圧力調整装置７を作動させて作動油を給排管６
ａ 、 ６ｂより導入し、圧力室３の受圧部１ａにより
区画された空間Ａ、Ｂを作動油で満たす。この際、内部
に空気が残留しないようにするのが望ましい。次に、給
徘管６ａに供給する作動油の補注を徐々に増していくと
、空間Ｂの内圧が高まり試験片１の受圧部１ａは空間Ａ
、Ｂの内圧差に応じて外側へ押され、これに伴なって試
験片１には外側へ引張られる引張応力が作用することと
なる。
は、まず圧力調整装置７を作動させて作動油を給排管６
ａ 、 ６ｂより導入し、圧力室３の受圧部１ａにより
区画された空間Ａ、Ｂを作動油で満たす。この際、内部
に空気が残留しないようにするのが望ましい。次に、給
徘管６ａに供給する作動油の補注を徐々に増していくと
、空間Ｂの内圧が高まり試験片１の受圧部１ａは空間Ａ
、Ｂの内圧差に応じて外側へ押され、これに伴なって試
験片１には外側へ引張られる引張応力が作用することと
なる。
また、逆に、試験片１に圧縮荷重を付与するには、給排
管６ａに供給する作動油の圧力を給徘管６ａへのものよ
り高くして空間Ａの内圧を高める。こうすることにより
試験片１の受圧部１ｂは内側へ押され、この結果試験片
１には内側へ圧縮応力が作用することとなる。
管６ａに供給する作動油の圧力を給徘管６ａへのものよ
り高くして空間Ａの内圧を高める。こうすることにより
試験片１の受圧部１ｂは内側へ押され、この結果試験片
１には内側へ圧縮応力が作用することとなる。
このように給排管６ａ 、 ６ｂに供給する作動油の圧
力の差を増減することにより付与する荷重の大きさを任
意に変えることができ、また、給排管６ａ。
力の差を増減することにより付与する荷重の大きさを任
意に変えることができ、また、給排管６ａ。
６ｂにおける圧力の大小関係を逆転すれば容易に引張と
圧縮のいずれの荷重も負荷することができる。
圧縮のいずれの荷重も負荷することができる。
本装置を用いた材料試験を高温雰囲気で実施する場合に
はヒータ１０および熱しゃへい板１１を設置し、さらに
作動油を冷却するか或いは作動油に代えて冷水を作動流
体として用いれば好適に実施することができる。
はヒータ１０および熱しゃへい板１１を設置し、さらに
作動油を冷却するか或いは作動油に代えて冷水を作動流
体として用いれば好適に実施することができる。
以上述べたとおり１本発明は作動流体を媒体として試験
片に応力を負荷するものであるがら、本発明によれば試
験片には均一な応力が付与され、しかも試験片自体が流
体によって支承されるから片当り等による応力集中も生
じることがない等の効果を奏する。さらに作動流体の圧
力の大きさを変化させることにより荷重方向も逆転でき
るから、従来のように引張圧縮のそれぞれの力を繰返し
付与しても試験片には衝撃荷重が作用することはほとん
どないという効果がある。
片に応力を負荷するものであるがら、本発明によれば試
験片には均一な応力が付与され、しかも試験片自体が流
体によって支承されるから片当り等による応力集中も生
じることがない等の効果を奏する。さらに作動流体の圧
力の大きさを変化させることにより荷重方向も逆転でき
るから、従来のように引張圧縮のそれぞれの力を繰返し
付与しても試験片には衝撃荷重が作用することはほとん
どないという効果がある。
またセラミックス等の脆性材料は一般に耐摩耗性に優れ
ており、本発明におけるように試験片をピストンとして
使用しても摩耗することがなく、この点でも本発明は極
めて現実的で優れたものであるということができる。
ており、本発明におけるように試験片をピストンとして
使用しても摩耗することがなく、この点でも本発明は極
めて現実的で優れたものであるということができる。
第１図は本発明の一実施例に係る材料試験装置の一部切
欠断面図、第２図は平面図、第３図は材料試験装置の周
辺機器を含めた系統図、第４図は従来の材料試験装置を
示す一部切欠断面図である。 １・・・試験片、 ｌａ・・・受圧部、２・・・ケーシ
ング。 ３・・・圧力室、４・・・シール、５・・・フレーム、
６・・・給徘管、 ７・・・圧力調整装置。 ８・・・油圧ポンプ、９・・・サーボコントローラ、１
０・・・ヒータ、１１・・・熱しゃへい板、１２・・・
シール。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 Ｉど 第１図 第２図 □３゜ ″ 第４図
欠断面図、第２図は平面図、第３図は材料試験装置の周
辺機器を含めた系統図、第４図は従来の材料試験装置を
示す一部切欠断面図である。 １・・・試験片、 ｌａ・・・受圧部、２・・・ケーシ
ング。 ３・・・圧力室、４・・・シール、５・・・フレーム、
６・・・給徘管、 ７・・・圧力調整装置。 ８・・・油圧ポンプ、９・・・サーボコントローラ、１
０・・・ヒータ、１１・・・熱しゃへい板、１２・・・
シール。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 Ｉど 第１図 第２図 □３゜ ″ 第４図
Claims (1)
- 両端部にピストン状の受圧部を備えた試験片と、この試
験片の両端部にフレームを介して離間して装置され、前
記試験片の両端部を把持して内部に前記試験片の受圧部
に区画されるシリング状の圧力室を有する一対のケーシ
ングと、区画された圧力室のそれぞれに独立して作動流
体を給排する手段とを備えてなる材料試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27060485A JPS62130337A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 材料試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27060485A JPS62130337A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 材料試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62130337A true JPS62130337A (ja) | 1987-06-12 |
Family
ID=17488409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27060485A Pending JPS62130337A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 材料試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62130337A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3528581A1 (de) * | 1984-08-17 | 1986-02-27 | Státní výzkumný ústav materiálu, Prag/Praha | Vorrichtung zum messen der abhaengigkeit des spezifischen volumens von kunststoffen von druck und temperatur |
| JPS63294729A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | 伊藤 禎美 | 加熱加工済食品素地 |
-
1985
- 1985-12-03 JP JP27060485A patent/JPS62130337A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3528581A1 (de) * | 1984-08-17 | 1986-02-27 | Státní výzkumný ústav materiálu, Prag/Praha | Vorrichtung zum messen der abhaengigkeit des spezifischen volumens von kunststoffen von druck und temperatur |
| JPS63294729A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | 伊藤 禎美 | 加熱加工済食品素地 |
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