JPS6258136A - 脆性材料の強度測定装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はセラミックス等の脆性材料の強度測定装置に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、窒化けい累、アルミナ等のファインセラミックス
は自動車エンジン部品をはじめ、各種エネルギー機器の
構造材料としてのニーズが高まり工業ベースでの実用化
が進みつつある。したがって材料の基本的な特性である
引張強度等の強度を知ることは、設計上の観点からもま
た。材料開発の面からも非常に重要である。しかしなが
ら、脆性材料であるセラミックスは塑性変形をほとんど
生じないため１例えば引張試験においては、試験に供す
る供試体の中心軸と試験機の中心軸の不一致による偏心
荷重や、供試体とつかみ治具との接触部に発生しやすい
集中荷重により、試験片にき裂が入ったり、破壊したり
して引張強度等を精度曳く測定することは容易でなかっ
た。

以下に従来例を図を用いて説明する。第３図は従来性な
われていた例及びその応力作用機構の模式図である。供
試体１はその両端にあるつかみ部２において上下のつか
み治具３で固定され、つかみ治具は中心で回転可能なジ
ヨイント４を介してそれ以下のプルロッド５と連結され
ている。上下のプルロッドに引張荷重を加えた場合供試
体とつかみ治具は固定されているため、供試体やっかみ
治具の加工精度に起因する中心軸のずれθ、θ　および
つかみ治具と供試体の接触部と、つかみ治具のジ璽イン
ド間の長さｍに依存して、供試体に曲げ応力が加わる。

この曲げ応力や供試体とつかみ治具の接触部における集
中荷冨を軽減するための接触部に微粉やアルミニウム等
の軟物質のシートをはさむ事が一般的に行なわれている
が、曲げ応力を大幅に軽減することは困・進であった。

また特許公開番号５９−５２３１３では、接ｆｆｊｉ部
に軟物質からなる円環をはさむ方法で曲げ応力を軽減で
きるとしているが、供試体の強度１寸法、試験温度等多
（の試験条件に応じて、その都度適切な円環の物質２寸
法を確定する必要があり、その応用範囲や曲げ応力の＠
減効果に”限界がある。

〔発明の目的〕

本発明は、セラミックス等の脆性材料の強度を精度よく
簡便に測定できる装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、セラミックスのような脆性材料である供試体
に強度測定のための応力を加えるに際し。

供試体のつかみ部あるいはその近傍に回転中心を有する
軸受機構を用いた事を特徴とする。セラミックスは脆い
ため強度測定法が限られていたが。

本発明方法によればセラミックスの引張強度等を容易、
かつ正確に測定することができる。供試体のつ゛かみ部
に生じる曲げ応力は、供試体とつかみ治具の接触部の中
心と、軸受の回転中心が近い径減少するため１回転中心
は少くとも供試体のつかみ部か、その近傍にある必要が
ある。さらに軸受の摩擦部は供試体正こ初期応力が負荷
された時即かに供試体の中心軸と荷重軸が一致するよう
動作する必要があり、摩擦係数を極力小さくする事が好
ましい。このため摺動部にはベアリング等を用いるのが
有効である。また、供試体つかみ部は、供試体への応力
負荷の際、全ての方向からの曲げ応力を除去する事が重
要であり、供試体つかみ部中心で動く必要がある。また
供試体の中心軸とつかみ治具の中心軸の間の偏心を微調
整するため、供試体を中心軸と垂直方向に微調整する機
構を備えることにより、さらに均一に供試体に応力を加
える事ができる。つかみ治具と供試体の接触部には応力
集中等を防ぐため軟い材料のシート等をはさんでも良い
。なお１本発明方法は引張試験のように応力が供試体の
軸方向に沿うものである場合特に有効である。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、破壊時に塑性変形をほとんど伴な
わないセラミックス等の脆性材料の強度試験の際に挟持
部で試験片が破壊せず曲げ応力成分の発生を極めて少な
くすることができる。したがって、構造敏感性の高いセ
ラミックスなどの脆性材料の強度評価をする上で、基本
的な静的引張強度特性を精度よく測定することができる
。

〔発明の実施例〕

以下に図を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は試験片つかみ部の構成図であり、引張試験片２
１は試験片支持金具２２により固定されている。

この支持金具は、試験片つかみ部装入のため半割になっ
ており、受金真円により支えられる。中心調整用ボルト
２４は受金具羽を固定する目的又、荷重軸と試験片中心
軸の微調整を行なうためのもので、試験機自身の不良に
よる荷重軸のずれをある程度補整する事が出来る。球面
軸受２５の球面の部分は試験片つかみ部本体あに取り付
けられたボールベアリング２７に接触しており、試験片
に応力が負荷された除電に荷重軸と試験片中心軸を一致
させる方向へと動く。本構造では１球面軸受部と試験片
つかみ部本体の接触面に摩擦係数の極めて小さいボール
ベアリングを使用しているため、試験片に加わるわずか
な応力で作動する事が期待でき。

曲げ応力の除去に多大な効果がある。

第２図も第１図と同様試験片つかみ部の構成図である。

前記実施例と基本的には、変わらないが。

荷重軸と試験片中心軸一致させる機構において。

前記例では球面軸受を使用していたのに対し１本笑施例
ではリングを２つ組合せ、それぞれの支持部にボールベ
アリングを用い行なっている事が相異点である。本実施
例では、試験片への負荷応力が大きい場合、ベアリング
部をボールからロールに変更する事も可能なため大型試
験片による試験にも対応できる。

以上２つの実施例を示したが１両実施例共試験片つかみ
部及びその近傍に回転中心を有している事、また、ベア
リングの使用により摺動部の摩擦を極力小さくしである
事が特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明実施例の断面図、第３図は従
来例の断面図。 １・・・供試体　　　　　　２・・・供試体つかみ部３
・・・つかみ治具　　　　　４・・・ジ箇インド５・・
・プルロッド　　　　　２１・・・引張試験片２２・・
・試験片支持金具　　　２３・・・受金具Ｕ・・・中心
調整用ボルト２５・・・球面軸受２６・・・試験片つか
み部本体　　２７・・・ボールベアリング第１図 （ａ）　　　　　　（ｂ） 第２図　　　　第２図　・ 第 ３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）脆性材料からなる供試体に応力を加えるに際し、
   試験片つかみ部近傍に回転中心を有する軸受機構を用い
   た事を特徴とする脆性材料の強度測定装置。
2. （２）脆性材料はセラミックスである特許請求の範囲第
   １項記載の脆性材料の強度測定装置。
3. （３）軸受機構部は３６０°摺動が可能である特許請求
   の範囲第１項に記載の脆性材料の強度測定装置。
4. （４）測定に際し印加する応力は、供試体の軸方向に沿
   うものである特許請求の範囲第１項に記載の脆性材料の
   強度測定装置。
5. （５）供試体を中心軸と垂直方向に移動する機構を有す
   る特許請求の範囲第４項記載の脆性材料の強度測定装置
   。