JPS6224127A - 引張り試験片の固定装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス等の脆性材料の引張り試験を高
精度に行うことができる引張り試験片の固定装置に関す
る。

（従来の技術） セラミックス等の脆性材料の引張試験を行う際、破断ま
でほとんど塑性変形がなく、弾性変形のま一破断に至る
。このため、試験片の平行部断面に発生する応力分布の
影響を大きく受け、例えば曲げ応力が負荷されるような
場合には、最大応力部位で破断が生じ、正確な引張り特
性を把握することが困難となる。すなわち。

試験片の正確な芯出しにより平行部断面に均一な引張り
応力を発生させることが重要な課題となる。

か覧る背景のもと、試験片をパウダークッションを介し
て保持するパウダークッショングリップ法が注目を集め
ており、これによって曲げ歪率（引張り歪に対する曲げ
歪の割合）を′大巾に低減できることが報告されている
（例えばＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎ
ｄ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ、　Ｖａｌ、５゜Ｎｏ、８．
１９７８．　Ｐ　３２０　）　。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記パウダークッショングリップ法によ
り実際に引張り試験を行ってみると、曲げ歪率が測定ご
とに大きくバラツキ、引張り特性の正確な把握が困難で
あることが分つた。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、試験片に
生ずる芯ずれの可及的低減を図り、もってセラミックス
のような脆性材料の引張り特性を高精度に得ることので
きる引張り試験片の固定装置を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は、引張り試験片をパウダークッショ
ンを介して保持する複数分割の受け部材をホルダーの一
端部に固定し、前記ホルダーの他端部をポールジヨイン
トを介して試験機本体の荷重発生部に連結したことを要
旨とする。

こ−で用いる試験片は、ボタンヘッド型試験片を用い、
この場合、そのボタンヘッド部を受け部材に収納し、該
受け部材底部とボタンヘッド８部との間にパウダークッ
ションを充填する。

パウダークッション材としては、カーボンパウダーやポ
ロンナイトライド（Ｂ　Ｎ）等を選択することができる
。パウダーの粒径は、あまり大き過ぎると、その流動性
が損われて試験片周囲に均一に凝縮し難くなって偏荷重
を発生し易くなるため、これを２００ｇ、ｍ以下とする
のが好ましい、またパウダーの量は、少なすぎると試験
片が部分的に受け部材に接してクッションの役割りをな
さず、一方多すぎると部分凝縮の進行により偏荷重を発
生し易くなるため、これを１．４〜２．４　ｇ　ｉ囲と
するのが好ましい。

受け部材は、ホルダーに対して直接あるいは中間ホルダ
ーを介して間接的に固定して良いもので、中間ホルダー
を用いた場合には、その一部に受け部材に収納した試験
片の端面に予荷重を与えるためのねじを設けることがで
きる。また受け部材と中間ホルダーとには、パウダー注
入用の孔を設けることができる。

ポールジヨイントは、引張り試験機の荷重発生部に結ぶ
連結部材と、該連結部材に対しホルダーを摺動自在に支
持する連結バーと、該連結バーとホルダーとの間に介装
したポールとを含むもので、ホルダーは、ポールとの狭
い接触部を介して引張り試験機の荷重発生部に連結され
るようになる。

また、木引張り試験片の固定装置は高温の引張り試験あ
るいはクリープ試験等に供することができるもので、こ
の場合はホルダーの周囲を断熱性のスリーブでカバーす
るのが好ましい。

（作用〕 上記構成の引張り試験片の固定装置において、受け部材
にパウダークッションを介して試験片を保持してこれを
ホルダーの一端部に固定し、さらにホルダーの他端部を
ポールジヨイントを介して引張試験機本体の荷重発生部
（ロードセルとクロスヘッド）に連結し、引張荷重を負
荷すると、受け部材内のパウダーが偏荷重を解消する範
囲に流動してそのま２凝縮し、試験片の微視的な芯ずれ
が吸収される。一方、ポールジヨイント内においてホル
ダーが巨視的な芯ずれを解消すべく揺動し、これによっ
て受け部材やホルダー自体あるいは引張り試験機本体の
荷重発生部相互間の芯ずれが吸収される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図〜第４図は、本発明の第１実施例である引張り試
験片の固定装置の構造の一例を示したものである。これ
らの図において、■はボタンヘッド型引張り試験片２を
保持する受け部材で、例えば二分割から成り、その中央
部に試験片２のボタンヘッド部２ａを収容できる穴１ａ
および同じく試験片２の軸部２ｂを挿通できる孔１ｂを
具備している。しかして受け部材１の穴１ａの底部と試
験片２のボタンヘッド部２ａとの間には、パウダークッ
ション３が封入されている。パウダークッション３は１
例えばカーボンパウダー、ポロンナイトライドパウダー
から成るもので、後述する試験片２の芯ずれ吸収作用を
なす。

４は中空のホルダーで、該ホルダー４の一端部には、上
記受け部材１がキャップ部材５によって固定されるよう
になっている。ホルダー４は、その他端部の両側が切除
されて円形となっており、こ覧に二叉のアーム部６ａを
具備する連結部材６が連結されている。より詳シくは、
連結部材６のアーム部６ａには前記ホルタ−４の門形端
部内を挿通する連結バー７が橋架されている。連結バー
７は、その軸方向中間の周面に平坦面７ａを形成してお
り、該平坦面７ａがホルダー４の円形内面４ａに対向す
るように、ボルト８により連結部材６に固定されている
。しかして、前記連結バー７の平坦面？ａとホルダー４
の門形内面４ｂとのそれぞれには、対向して円錐溝７ｂ
と４ｂとが設けられ、該円錐溝７ｂと４ｂ間にポール９
が介装されている。すなわち、ホルダー４はポール９を
介して連結部材６に連結されたものとなり、その軸線に
対する直角方向の揺動が許容されている。

なお、１０は連結部材６に螺合されホルダー４の軸線方
向の移動を規制するねじ部材、１１は、例えば高温引張
り試験に際してホルダー４を包むように被着される断熱
性のスリーブである。

上記構成の引張り試験片の固定装置は、第５図に示すよ
うに、引張り試験機本体の荷重発生部であるロードセル
１２とクロスヘッド１３との間に取付けられ、引張り試
験に供される。

そしていま、第５図に示す取付は状態のもと、図示を略
す駆動手段の作動により、クロスへラド１３を下動させ
ると、引張り荷重は、連結部材６、連結バー７、ポール
９、ホルダー４、受け部材ｌを介して試験片２に伝達さ
れる。この時、ロードセル１２とクロスヘッド１３との
相互間あるいは受け部材１やホルダ−４自体に芯ずれが
あると、ホルダー４はポール９を中心に揺動し、これに
よって巨視的な芯ずれが吸収される。一方、受け部材１
内のパウダークッション３は、偏荷重を解消する場所に
流動してそのま一凝縮し、これによって試験片の微視的
な芯ずれが吸収される。

すなわち、試験片２の平行部における曲げ応力の発生が
抑えられ、例えばセラミツ“クスのような脆性材料の引
張り特性を正確に得ることが可能になる。また高温引張
り試験に際しては、ポール９の接触面積が小さいため、
治具端への伝達が抑制され、その分、治具端の設計を簡
略化できる。

第６図は、上記引張り試験機により引張り試験を行った
ときの曲げ歪率特性を示したものである。試験は、平行
部直径６ｍｍ、標点距離４０■薦のボタンヘッド型試験
片を用い、またパウダークッション材としてポロンナイ
トライドパウダーを用いて行った。第６図中、実線が本
引張り試験片の固定装置による結果で、曲げ歪率はきわ
めて小さく、またそのバラツキも小さいことが確認でき
た。なお同図中、破線は、上記同様の試験片を用い、か
つパウダークッションやポールジヨイントを用いない従
来の治具による結果で、曲げ歪率は本結果に比し、著し
く大きくなっている。

第７図は本発明の第２実施例である引張り試験片の固定
装置の構造を示したものである。なお、第７図以下にお
いて、第１図に示した部分と同一構成要素には同一符合
を付し、その説明は省略する。

本第２実施例の特徴とするところは、受け部材ｌを５中
間ホルダー２１に嵌合してポルト２２で固定し、さらに
該中間ホルダー２１をホルダー４に固定した点にある。

か＼る構成により、複数分割から成る受け部材ｌの分割
部から外部にパウダークッション３が洩れることがなく
なり、またホルダー４と中間ホルダー２１との嵌合公差
を高精度に規定できるようになり、この結果、試験片２
の芯ずれをより吸収できて偏荷重の発生はより抑制され
る。また組付は作業性も向上する。

第８図は、本発明の第３実施例である引張り試験片の固
定装置の構造を示したものである。

本第３実施例の特徴とするところは、上記第２実施例で
用いぺ中間ホルダー２１の、受け部材ｌの孔１ａに対応
する部位にねじ２３を螺着した点にある、これにより、
引張り試験に先立って、ねじ２３をねじ込むことにより
試験片２に負荷を与えてパウダークッション３を予備的
に流動させることが可能になり、本試験に際して、該パ
ウダークッション３の試験片２の周囲への回り込みが容
易となって、試験片２の芯ずれ吸収に大きく寄与できる
。なお、ねじ２３のねじ込みは、中間ホルダー２１に受
け部材１を組付けた段階で行っても、あるいはホルダー
４に横孔２４を設けて、ホルダー４に中間ホルダー２１
を組付けた後、該横孔２４を通して行っても良い。

第９図は本発明の第４実施例である引張り試験片の固定
装置の構造を示したものである０本実施例の特徴とする
ところは、受け部材１および中間ホルダー２１にパウダ
ーの注入口２５と２６をそれぞれ設け、さらに前記注入
口２５を密栓できるねじ２７を設けた点にある。これに
より、受け部材１を中間ホルダー２１に組付けた段階で
注入口２Ｂおよび注入口２５を通して受け部材１にパウ
ダークッション材を注入すれば、試験片１の頭部下への
確実な供給が可能になり、一方、その後ねじ２５を密栓
すれば引張り試験に際してパウダーの逆流が防止され、
試験片２の芯ずれ吸収と組付作業性の向上に役立つ。

第１０図は、上記第４実施例の変形例である第５実施例
を示したものである０本第５実施例の特徴とするところ
は、上記第４実施例におけるパウダーの注入口を、受け
部材１の孔１ａの軸線方向中間から斜めに延びる注入口
２５′および２６′とした点にある。これにより試験片
２を実線で示すごとく上方部位に位置決めした後、注入
口２６′と２５′を通してパウダーを注入すれば。

その後に試験片２が破線で示すごとく下方に移動しても
、パウダーは洩れることがなく、したがって組付作業性
がより向上する。なお、この場合、前記第３実施例で示
したねじ２３を利用して、パウダークッション３を予備
加圧しても良い。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明は引張り試験片を
パウダークッションを介して保持し、なおかつボールジ
ヨイントを介して該試験片に引張り荷重を伝達するよう
にしたので、試験片に生ずる微視的あるいは巨視的芯ず
れを可及的に低減できて、セラミックスのような脆性材
料の引張り特性を正確に把握し得る効果を奏した。

また、ボ、ルジョイントの採用により、高温試験に際し
治具端への熱伝達を抑えることが可能になり、治具端設
計の簡略化を達成できる二次的効果も奏した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である引張り試験片の固定
装置の構造を示す断面図、第２図は第１図の■−■矢視
線に沿う断面図、第３図は第１図のｍ−■矢視線に沿う
断面図、第４図は第１図のＡ部拡大詳細図、第５図は本
引張り試験片の固定装置による試験態様を示す模式図、
第６図は本引張り試験片の固定装置により得た曲げ歪率
特性を従来の結果と比較して示す線図、第７図〜第１Ｏ
図は本引張り試験片の固定装置の他の実施例（第２実施
例〜第５実施例）を示す断面図である。 ｌ　・・・　受け部材 ２　・・・　引張り試験片 ３　・・・　パウダークッション ４　・・・　ホルダー ６　・・・　連結部材 ７　・・・　連結バー ９　・・・　ポール 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社 （ほか１名） 第１図　　　　　　第２図 第５図　　　　　　２６図 うＩ張荷ｔ（ｋｌ） 第７図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）引張り試験片をパウダークッションを介して保持
   する複数分割の受け部材をホルダーの一端部に固定し、
   前記ホルダーの他端部を ボールジョイントを介して試験機本体の荷重発生部に連
   結したことを特徴とする引張り試験片の固定装置。