JPS639176B2 - - Google Patents

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JPS639176B2
JPS639176B2 JP55074796A JP7479680A JPS639176B2 JP S639176 B2 JPS639176 B2 JP S639176B2 JP 55074796 A JP55074796 A JP 55074796A JP 7479680 A JP7479680 A JP 7479680A JP S639176 B2 JPS639176 B2 JP S639176B2
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JP
Japan
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spherical
crosshead
torsion
test piece
test
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JP55074796A
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English (en)
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JPS57542A (en
Inventor
Shozo Nagatani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP7479680A priority Critical patent/JPS57542A/ja
Publication of JPS57542A publication Critical patent/JPS57542A/ja
Publication of JPS639176B2 publication Critical patent/JPS639176B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/22Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady torsional forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、試験片に圧縮試験荷重を与える試
験機に関するものであり、特に試験片に圧縮試験
荷重の他にねじり、曲げ等の試験荷重を与えるこ
ともできる圧縮ねじり複合試験機に関するもので
ある。
鉄筋コンクリート、形鋼等には圧縮荷重の他に
ねじり、曲げ等の荷重が作用する。従来は鉄筋コ
ンクリート、形鋼等の強度試験として、圧縮試
験、ねじり試験等を夫々別個の試験機で単独に行
なつていた。しかしながら、実際の使用状態下で
は圧縮荷重、ねじり荷重等が単独ではなく同時に
作用するため、従来の試験は十分ではなく、鉄筋
コンクリート、形鋼等に圧縮試験荷重を与えると
同時にねじり、曲げ等の試験荷重を与えて実際の
使用状態に応じた強度試験を行なうことができる
試験機の開発が要望されている。
従つて、この発明の主な目的は、鉄筋コンクリ
ート等の試験片に圧縮試験荷重を与えると同時に
ねじり、曲げ等の試験荷重を与えて試験すること
ができる圧縮ねじり複合試験機を提供するにあ
る。
周知のように、圧縮試験では、固定クロスヘツ
ドと可動クロスヘツドの間に試験片が配置され、
可動クロスヘツドに連結されたシリンダ等の駆動
機構によつて試験片に圧縮試験荷重が加えられ
る。一方、試験片にねじり、曲げ等の試験荷重を
与えるには、試験片の両端を夫々チヤツクで把持
する必要がある。従つて、圧縮試験荷重とねじ
り、曲げ等の試験荷重を同時に与えるには、各チ
ヤツクを固定クロスヘツドと可動クロスヘツドに
支持し、圧縮試験荷重はクロスヘツドからチヤツ
クを介して試験片に与えねばならない。この場
合、各チヤツクに大きい圧縮試験荷重がかかるた
め、これを支持できるようにすることが当面の要
件になる。しかしながら、圧縮試験荷重を与える
と試験片に座屈が生じるため、チヤツクをクロス
ヘツドに堅固に固定してしまうことはできない。
チヤツクを固定してしまうと試験片の座屈時に圧
縮試験荷重がチヤツクの横方向に作用し、チヤツ
クが損傷するおそれがある。チヤツクには試験片
の傾きに応じて揺動するいわゆる自動調心性をも
たせる必要がある。
この発明は、固定クロスヘツドと可動クロスヘ
ツドの間に試験片を配置し、前記可動クロスヘツ
ドに連結したシリンダ等の駆動機構によつて試験
片に圧縮試験荷重を与えるようにした試験機にお
いて、前記各クロスヘツドに夫々球面座を設け、
前記各球面座に球面ジヤーナルを回動可能に嵌合
し、一方のクロスヘツドの球面ジヤーナルの中央
部の孔にねじり軸を挿入し、スラストベアリング
によつて前記ねじり軸を回転自在に軸支するとと
もに、試験片の両端を把持する一対のチヤツクの
うち、一方のチヤツクを前記ねじり軸の一端に固
定し、前記一方のクロスヘツドの球面ジヤーナル
にねじり荷重負荷モータを取り付け、前記ねじり
軸の他端を前記ねじり荷重負荷モータに連結し、
さらに他方のチヤツクを他方のクロスヘツドの球
面ジヤーナルに取り付け、前記各球面ジヤーナル
にその横方向にのびる反力支持アームを設け、前
記各反力支持アームを前記各クロスヘツドに軸支
したコロに係合させ、前記各コロの回転軸芯を前
記各球面座および球面ジヤーナルの中心点を通つ
て横方向にのびる直線上に位置させたことを特徴
とするものである。
以下、この発明の実施例を図面について説明す
る。
図において、固定クロスヘツド、可動クロスヘ
ツド1a,1bは互いに間隔を置いて支柱2に支
持される。固定クロスヘツド1aは支柱2に沿つ
て移動可能に案内され、昇降ジヤツキ3によつて
高さを調節することができる。試験時にはクロス
ヘツド1aはクランプジヤツキ4によつて支柱2
に締め付けられ、摩擦係合によつて所定位置に固
定される。可動クロスヘツド1bは支柱2に沿つ
て移動可能に案内され、ベツド5に収容された圧
縮試験荷重負荷シリンダ6のラム7に連結されて
いる。
試験片8の両端は互いに対向するように配置さ
れた一対のチヤツク9a,9bに着脱可能に把持
される。各クロスヘツド1a,1bは夫々中央部
に球面座10a,10bを有し、各チヤツク9
a,9bは各クロスヘツド1a,1bの球面座1
0a,10bに回動可能に嵌合された球面ジヤー
ナル11a,11bに取り付けられる。
この実施例では、一方のチヤツク9aは球面ジ
ヤーナル11aの中央部の孔12に挿入されたね
じり軸13の下端に固定されている。ねじり軸1
3は球面ジヤーナル11aの孔12に適合するテ
ーパを有し、球面ジヤーナル11aを貫通しての
び、スラストベアリング14によつてジヤーナル
11aに回転自在に軸支されている。ねじり軸1
3の上端は球面ジヤーナル11aに取り付けられ
たねじり試験荷重負荷モータ15の駆動軸に変速
機等を介して連結される。他方のチヤツク9aは
図示されてはいないが球面ジヤーナル11bの孔
に挿入されたねじり軸の上端に固定されている。
球面ジヤーナル11bの内部構造は球面ジヤーナ
ル11aの内部構造と対称的に構成され、チヤツ
ク9bのねじり軸は球面ジヤーナル11bを貫通
してのび、ねじり軸13と同様にスラストベアリ
ングによつて軸支されている。チヤツク9bのね
じり軸の下端は球面ジヤーナル11bに取り付け
られたトルク検出器16に連結されている。
各球面ジヤーナル11a,11bは夫々その横
方向にのびる二又の反力支持アーム17a,17
bを有する。各アーム17a,17bの先端は上
下方向に折曲し、各クロスヘツド1a,1bに回
転自在に軸支されたコロ18a,18bに夫々係
合されている。各コロ18a,18bの軸心は
夫々各球面座10a,10b、球面ジヤーナル1
1a,11bの中心点19a,19bを通つて横
方向にのびる直線20a,20b上に設定されて
いる。
前記のように構成された圧縮ねじり複合試験機
において、圧縮試験荷重負荷シリンダ6のラム7
は可動クロスヘツド1bを押し上げ、チヤツク9
a,9bを介して試験片8に圧縮試験荷重を与え
る。圧縮試験荷重は例えばシリンダ6の内圧によ
つて間接的に測定される。各チヤツク9a,9b
にかかる圧縮試験荷重はスラストベアリング1
4、球面ジヤーナル11a,11bを介して各ク
ロスヘツド1a,1bの球面座10a,10bに
支持される。球面座10a,10bは球面ジヤー
ナル11a,11bとの接触面積、すなわち圧縮
試験荷重を受ける面積が大きいため、鉄筋コンク
リートに与えられる圧縮試験荷重のような大きい
圧縮試験荷重でも無理なく支持することができ
る。
ねじり試験荷重負荷モータ15はねじり軸13
にトルクを与え、チヤツク9aを介して試験片8
にねじり試験荷重8にねじり試験荷重を与える。
この時、クロスヘツド1aのコロ18aはモータ
15が取り付けられている球面ジヤーナル11a
の反力支持アーム17aに係合してその回転を阻
止し、アーム17aにかかるねじり試験荷重の反
力を支持する作用をする。ねじり軸13はスラス
トベアリング14によつて球面ジヤーナル11a
に軸支されているため、ねじり軸13の回転に対
する摩擦は小さく、従つてモータ15によつてね
じり試験荷重が試験片8に円滑にかつ有効に与え
られる。
試験片8に与えられたねじり試験荷重はチヤツ
ク9bを介して球面ジヤーナル11bの内部のね
じり軸に支持され、このねじり軸にかかるトルク
としてトルク検出器16によつて測定される。ク
ロスヘツド1bのコロ18bはトルク検出器16
が取り付けられている球面ジヤーナル11bの反
力支持アーム17bに係合してその回転を阻止
し、アーム17bにかかるねじり試験荷重の反力
を支持する作用をする。球面ジヤーナル11bの
内部のねじり軸はスラストベアリングによつて軸
支されているため、ねじり軸の回転に対する摩擦
は小さく、ねじり試験荷重は検出器1bによつて
高精度に測定される。
各クロスヘツド1a,1bのコロ18a,18
bの軸心は前述したように各球面座10a,10
bの中心点19a,19bを通つて横方向にのび
る直線20a,20b上に設定されているため、
各球面ジヤーナル11a,11bの反力支持アー
ム17a,17bはモータ15の駆動方向に回転
することはできないが、各アーム17a,17b
が各18a,18bの軸心のまわりを回動し、各
球面ジヤーナル11a,11bが各球面座10
a,10bに沿つて各直線20a,20bのまわ
りを回動することはできない。また、各アーム1
7a,17bは各コロ18a,18bに係合され
ているだけであるため、各アーム17,18が上
下方向に揺動し、各球面ジヤーナル11a,11
bが各球面座10a,10bの中心点19a,1
9bを通つて直線20a,20bと直角に横方向
にのびる直線のまわりを回動することも可能であ
る。すなわち、各球面ジヤーナル11a,11b
は横方向にはあらゆる方向に回動することができ
るものであり、従つて各チヤツク9a,9bは球
面座10a,10bの中心点19a,19bのま
わりをあらゆる方向に揺動することができる。各
アーム17a,17bは常時コロ18a,18b
に係合した状態に保持され、夫々ねじり試験荷重
負荷モータ15、トルク検出器16と一体的に球
面座10a,10bの中心点19a,19bのま
わりを揺動する。要するに、球面ジヤーナル11
a,11bのアーム17a,17bとクロスヘツ
ド1a,1bのコロ18a,18bはモータ15
の駆動方向への球面ジヤーナル11a,11bの
回転は阻止するが、横方向へのジヤーナル11
a,11bの回動、チヤツク9a,9bの揺動は
許容する自在継手のような働きをするものであ
る。
圧縮試験荷重によつて試験片8に座屈が生じる
と、試験片8は曲がり、各チヤツク9a,9bに
よつて把持されている試験片8の両端は横方向に
傾く。この時、各チヤツク9a,9bは試験片8
の傾きに応じて揺動し、各球面ジヤーナル11
a,11bは球面座10a,10bに沿つて横方
向に回動する。従つて、圧縮試験荷重は各チヤツ
ク9a,9bに対し常時その軸方向に作用し、支
障なく支持される。すなわち、試験片8の座屈時
に圧縮試験荷重がチヤツク9a,9bの横方向に
作用してチヤツクが損傷するというおそれは回避
されるものである。各コロ18a,18bはねじ
り試験荷重を支持すると同時に、アーム17a,
17bの揺動に従つて転転し、アーム17a,1
7bの揺動を案内する作用をする。なお、試験片
8に座屈が生じると圧縮試験荷重は球面座10
a,10bに対しては横方向にも作用するが、各
球面座10a,10bは夫々クロスヘツド1a,
1bに直接設けられているため、支障はない。
圧縮試験荷重、ねじり試験荷重の他に曲げ試験
荷重を試験片8に与えることもできる。試験片8
の両端は試験片8の傾きに応じて揺動する一対の
チヤツク9a,9bによつて把持されているた
め、曲げ試験荷重によつて試験片8が曲がつても
支障はない。試験片8に曲げ試験荷重を与える機
構については図示されていないが、一般に使用さ
れている普通の曲げ試験荷重負荷機構を使用すれ
ばよい。特に、試験片本体から独立して試験片8
に直接取り付ける種類の負荷機構を使用し、試験
片8に曲げ試験荷重を与えると同時に、その反力
を負荷機構自体に支持させるようにすると、曲げ
試験荷重が試験材本体に影響せず、好ましい。こ
の種の曲げ試験荷重負荷機構は一般に知られてお
り、その構成の詳細については説明を省略する。
この発明には前記実施例の他に種々の変形例が
考えられる。試験片8に圧縮試験荷重を与えるシ
リンダ6は油圧式のものであつても、空気式のも
のであつてもよい。また、シリンダ6に代えてね
じ送り式の圧縮試験荷重負荷機構を使用してもよ
い。以上説明したように、この発明によれば、固
定クロスヘツド1aと可動クロスヘツド1bの間
に試験片8を配置し、可動クロスヘツド1bに連
結したシリンダ6等の駆動機構によつて試験片8
に圧縮試験荷重を与えるようにし試験機におい
て、各クロスヘツド1a,1bに夫々球面座10
a,10bが設けられ、各球面座10a,10b
に球面ジヤーナル11a,11bが回動可能に嵌
合される。さらに、一方のクロスヘツド1aの球
面ジヤーナル11aの中央部の孔12にねじり軸
13が挿入される。そして、試験片8の両端を把
持する一対のチヤツク9a,9bのうち、一方の
チヤツク9aがねじり軸13の一端に固定され、
一方のクロスヘツド1aの球面ジヤーナル11a
にねじり荷重負荷モータ15が取り付けられ、ね
じり軸13の他端がねじり荷重負荷モータ15に
連結される。さらに、他方のチヤツク9bが他方
のクロスヘツド1bの球面ジヤーナル11bに取
り付けられ、各球面ジヤーナル11a,11bに
その横方向にのびる反力支持アーム17a,17
bが設けられ、各反力支持アーム17a,17b
が各クロスヘツド1a,1bに軸支されたコロ1
8a,18bに係合される。したがつて、反力支
持アーム17a,17bはねじり荷重負荷モータ
15の駆動方向に回転するこるとができない。し
たがつて、モータ15によつてねじり軸13にト
ルクを与え、一方のチヤツク9aを介して試験片
8にねじり試験荷重を与えることができ、反力支
持アーム17a,17bによつてその反力を支持
することができる。さらに、スラストベアリング
14によつてねじり軸13が回転自在に軸支さ
れ、ねじり軸13の回転に対する摩擦が小さく、
ねじり試験荷重を円滑に与えることができる。さ
らに、この発明によれば、各コロ18a,18b
の回転軸芯が各球面座10a,10bおよび球面
ジヤーナル11a,11bの中心点19a,19
bを通つて横方向にのびる直線上20a,20b
に配置される。したがつて、球面ジヤーナル11
a,11bはねじり試験荷重負荷モータ15の駆
動方向に回転することはできないが、横方向であ
れば、あらゆる方向に回動することができる。し
たがつて、チヤツク9a,9bは球面座10a,
10bの中心点19a,19bのまわりをあらゆ
る方向に揺動することができる。したがつて、圧
縮試験荷重によつて試験片8に座屈が生じても、
各チヤツク9a,9bが試験片8の傾きに応じて
揺動し、各球面ジヤーナル11a,11bが球面
座10a,10bに沿つて横方向に回動する。し
たがつて、圧縮試験荷重は常時各チヤツク9a,
9bの軸方向に作用し、圧縮試験荷重によつてチ
ヤツク9a,9bが損傷するおそれはない。この
結果、試験片8に圧縮試験荷重を与えると同時
に、ねじり試験荷重を与えることができ、所期の
目的を達成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す側面図、第
2図は第1図の縦断面図である。 1a……固定クロスヘツド、1b……可動クロ
スヘツド、8……試験片、9a,9b……チヤツ
ク、10a,10b……球面座、11a,11b
……球面ジヤーナル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 固定クロスヘツドと可動クロスヘツドの間に
    試験片を配置し、前記可動クロスヘツドに連結し
    たシリンダ等の駆動機構によつて試験片に圧縮試
    験荷重を与えるようにした試験機において、前記
    各クロスヘツドに夫々球面座を設け、前記各球面
    座に球面ジヤーナルを回動可能に嵌合し、一方の
    クロスヘツドの球面ジヤーナルの中央部の孔にね
    じり軸を挿入し、スラストベアリングによつて前
    記ねじり軸を回転自在に軸支するとともに、試験
    片の両端を把持する一対のチヤツクのうち、一方
    のチヤツクを前記ねじり軸の一端に固定し、前記
    一方のクロスヘツドの球面ジヤーナルにねじり荷
    重負荷モータを取り付け、前記ねじり軸の他端を
    前記ねじり荷重負荷モータに連結し、さらに他方
    のチヤツクを他方のクロスヘツドの球面ジヤーナ
    ルに取り付け、前記各球面ジヤーナルにその横方
    向にのびる反力支持アームを設け、前記各反力支
    持アームを前記各クロスヘツドに軸支したコロに
    係合させ、前記各コロの回転軸芯を前記各球面座
    および球面ジヤーナルの中心点を通つて横方向に
    のびる直線上に位置させたことを特徴とする圧縮
    ねじり複合試験機。
JP7479680A 1980-06-02 1980-06-02 Composite tester for compression and torsion Granted JPS57542A (en)

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Families Citing this family (5)

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KR850001688B1 (ko) * 1983-09-14 1985-11-22 한국기계연구소 다축피로 시험기
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