JPS63261136A - 応力負荷装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は（Ａ利試験における応力負荷装置に係り、特に
、放射線環境などの人体に有害な環境での試験に好適な
応力負荷装置に関する。

（従来の技術） 従来、試験体に応力を負荷する場合にＣａ：、重錘やバ
ネ力、あるいは外部の治具により固定する方式が一般に
使用されている。

具体的には掴み部を有する引張型試験体は試験体の掴み
部をヂャツクで掴みこれを介してバネ。

重錘あるいはポル１〜ナツトの締め付は力により応力を
付与する。短冊状平板型試験体は上記と同種の力により
端部を固定し中央部を押して応力を付与したり、さらに
はＵ字形に曲げ加工した後小ルト・ナツトににり締め付
（プ応）Ｊを付与する。また、管状試験体は一方の端面
を封じ他方から管内に加圧流体を導入するか、または中
子を設置しこれを外力ににつで変形させて応力を付与し
たり、あるいは管の一部からＣリング形状の試験体を切
り出した後、開口距離を小さくするようポル（〜・ナラ
（へにより締め付は応力を付与する等の固定方式か用い
られていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術は試験体の応力負荷治具が大規模であった
り、応力負荷治具の設置時に特別に付随する装置を必要
とする等操作性の点について配慮されていなかった。こ
のため人体に有害な環境を対象とする試験においては、
大規模な治具も含めて雰囲気中に密封したり、あるいは
試験体へ伝染した有害性のため応力負荷治具の設置をマ
ニピュレータなどの遠隔操作で行うなど試験効率が悪い
という問題がおった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的は、簡便な操作により試験体に応力を付与する
応力負荷装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的は形状をあらかじめ記憶させた形状記憶合金か
らなる応力負荷治具を被応力負荷試験体に設置し、その
後形状回復温度以上の雰囲気として前記応力負荷治具を
記憶形状に回復させることにより、前記被応力負荷試験
体に応力を負荷するように構成した応力負荷装置により
達成される。

形状記憶合金はその合金に特有な温度以上で成形した形
状を記憶しており、ある温度より低い湿度で変形させて
も昇温すると再度元の形状に回復する性質を有している
。本発明は形状記憶合金がその形状を回復するときに発
生する力を利用したものでおり、応力負荷装置に適用し
た例はなかった。

以下、形状記憶合金を応力負荷治具に用いた場合につい
て述べる。

まず、被応力負荷試験体の寸法に基づいて形状回復時に
試験体に所定の応力あるいは歪が発生するような形状の
設計を行い、この形状を記憶させる。この時点では、応
力負荷治具の応力負荷時に作用する部分が試験体の応力
負荷時に作用を受ける部分より幾何学的に大であり、応
力負荷治具を設置することは困難である。次に、ある温
度以下で応力負荷治具の応力負荷時に作用する部分を変
形させ、試験体の応力負荷時に作用を受ける部分に設置
が可能になる形状に加工し、この加工した応力負荷治具
を被応力負荷試験体に設置する。そして、この後空気や
水を熱媒体として、あるいは電気的エネルキや光エネル
ギにより治具を加温すると、治具はあらかじめ記憶させ
ておいた形状に回復し、先に設計した所定の応力あるい
は歪が試験体に負荷される。

（イ乍　用） このように応力負荷治具を形状記憶合金で設計製作すれ
ば、従来のような大規模な応力負荷治具か不要であり、
また、応力負荷治具の設置時にも付随する固定装置も不
要となり、応力負荷のための操作も非常に簡便となる。

さらに応力負荷のための操作が簡便となることから遠隔
操作の作業性も向上し、人体に有害な環境を対象とする
試験においても、試験従事者がその有害な環境に接する
時間を極めて少なくすることができる。特に放射線を伴
なう軽水炉炉水環境が試験環境でおる場合には、応力負
荷治具の形状回復のための加湿は、試験開始時に試験体
とともに応力負荷治具も昇温されることで代用でき試験
直前に７Ｊｒｌ温する作業も省かれる。また形状記憶合
金として最も汎用されているチタンニッケル系合金は軽
水炉炉水環境で表面にスピネル型酸化物を形成しないた
め、放射性金属イオンの蓄積の可能性も少ない。したが
って、この試験体の照射後の試験においても試験体の解
体などの作業が比較的容易になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

実施例１ 第１図（ａ）〜（ｄ）はドツグボーン型引張試験体３に
応力負荷治具１を設置し応力を負荷した時の状態を説明
するための図でおる。

まず、応力負荷治具１で必る長さ４２０に形状記憶させ
たニッケルチタン合金からなるＣリング状の管（第１図
ａ）を室温において長さで１　（第１図ｂ）に圧縮成形
する。次に、この管を応力負荷部分となるツバ４の間隔
かで２　（第１図Ｃ）である被応力負荷試験体３に設置
する。Ｃリングの開口部２は試験体３の平行部５の径よ
り大きくしておけば応力負荷治具１は容易に試験体のツ
バ４゜−６＝ ４０間に設置できる。これを放射性核種を含む２９０°
Ｃ高温水中に浸漬すると形状記憶合金からなる応力負荷
治具１は記憶した形状に回復し、被応力負荷試験体の両
ツバ４と４の間隔をρ３　（第１図ｄ）と広げる。この
時試験体３の平行部に発生する応力σ下は となる。ここでＡＪ　、ＡＴは応力負荷治具１と試験体
２の平行部の断面積で必り、σＪは２９０℃において応
力負荷治具１を！０から！３に圧縮するに必要な応力で
ある。

試験体３および応力負荷治具１の２９０℃における応カ
ー歪の変形特性をあらかじめ把握しておけば、応力負荷
治具１の断面積あるいは記憶形状長さｆｏを変化させて
試験体３に種々の応力を負荷することができる。試験浸
漬は５００時間に及び、浸漬した鉄系合金からなる試験
体３には放射線が検出されたか、チタンニッケル合金か
らなる応力負荷治具１には放射線は検出されなかった。

実施例２ 第２図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ応力負荷治具６の設置
時の状態を示す平面図、側面図、断面図、第３図（ａ）
〜（Ｃ）はそれぞれ短冊状試験体８に応力負荷治具６を
設置し応力を負荷した状態を示す平面図、側面図、断面
図である。

短冊状試験体８は、あらかじめ第３図に示すように湾曲
した形状に記憶させた後第２図に示すように平面形状に
室温で成形した鉄系形状記憶合金からなる応力負荷治具
６に設置する。これを真空中で２００°Ｃに加熱し形状
回復させる。試験体８の厚さに対して充分厚みのある応
力負荷治具６を用いれば、試験体８は応力負荷治具６の
記憶形状に従って変形する。応力負荷治具６の試験体の
引張応力がかかる外側表面は、試験体８の表面に試験環
境が接するにう窓状に開口部７を形成しである。

試験体８の外側表面には曲げ半径に対応した応力を負荷
することができる。

実施例３ 第４図は管の一部から切り出した円弧状試験体１０に応
力負荷治具９を設置し応力を負荷した状態を示して斜禍
図である。

円弧状試験体１０は、あらかじめ形状を記憶させた後、
試験体１０と応力負荷治具９の直接接触を避けるため絶
縁体１１をはさみ込んで応力負荷治具９に設置し、加温
して形状回復させることによって試験体１０に応力を付
与する。

上記した各実施例におＣブる応力負荷治具は一体構造か
らなる治具について説明したが、分割部品からなる組み
合わせ構造としてもよいことは勿論である。また、試験
対象となる環境によっては応力負荷治具の表面を被覆処
理することで応力負荷治具に耐食性を与えることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば引張試験機などの
大規模な応力負荷治具が不要となるとともに、応力負荷
治具を試験体に設置する際にも固定するための万力、ト
ルク計などの装置が不要となる。さらに、応力負荷操作
としては応力負荷治具を形成する形状記・臣合金に特有
な温度以上に加温するのみで応力負荷操作が達成され、
また、試験環境が高温である場合には試験開始時の昇温
操作が応力負荷操作となるため、応力負荷治具か簡便と
なることから、人体に有害な環境を対象とする試験にお
いて必要となる遠隔操作に好適である。

ざらにまた、放射性金属イオンを含む試験環境を対象と
する試験の場合、チタンニッケル系の形状記憶合金で応
力負荷治具を製作すると、この治具の表面には金属イオ
ンを蓄積するスピネル型酸化物を形成しないため、試験
後の応力負荷治具の放射線量が少なく、従ってこの試験
体の照射後試験における試験体の解体などの作業も容易
になる。

また、応力負荷治具をチタンニッケル系形状記憶合金で
製作すると、応力負荷治具はそのまま使用するが、他の
合金系の形状記憶合金で応力負荷治具を製作する場合に
は随時チタンまたはチタン化合物で表面を被覆すること
により放射性金属の蓄積か少ないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例である１〜ラ
グボーン型引張試験体に応力負荷治具を設置し応力を負
荷した時の状態を説明するための図、第２図（ａ）〜（
Ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施例である短冊状試験体
に応力負荷治具を設置した時の状態を示す平面図、側面
図、断面図、第３図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第２図に
おいて応力負荷治具に応力を負荷した状態を示す平面図
、側面図、断面図、第４図は本発明のさらに他の実施例
である円弧状試験体に応力負荷治具を設置し応力を負荷
した時の状態を示す斜視図でおる。 １．６．９・・・応力負荷治具 ２．７・・・開口部 ３、８．１０・・・試験体 ４・・・ツバ ５・・・平行部 １１・・・絶縁体 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名） 第２図 第４図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）形状をあらかじめ記憶させた形状記憶合金からな
   る応力負荷治具を、被応力負荷試験体に設置し、その後
   形状回復温度以上の雰囲気として前記応力負荷治具を記
   憶形状に回復させることにより、前記被応力負荷試験体
   に応力を負荷するように構成したことを特徴とする応力
   負荷装置。
2. （２）応力負荷治具表面がチタンまたはチタン化合物で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の応力
   負荷装置。
3. （３）雰囲気は人体に有害な環境であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の応力負荷装置。