JPS647332B2 - - Google Patents

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JPS647332B2
JPS647332B2 JP55141855A JP14185580A JPS647332B2 JP S647332 B2 JPS647332 B2 JP S647332B2 JP 55141855 A JP55141855 A JP 55141855A JP 14185580 A JP14185580 A JP 14185580A JP S647332 B2 JPS647332 B2 JP S647332B2
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JP
Japan
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test piece
specimen
notch
test
tap
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JP55141855A
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English (en)
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JPS56100339A (en
Inventor
Shirukora Eruki
Kotsuteirainen Heiki
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BARUCHION TEKUNIRINEN TOTSUKIMUTSUSURAITOSU
Original Assignee
BARUCHION TEKUNIRINEN TOTSUKIMUTSUSURAITOSU
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Publication date
Application filed by BARUCHION TEKUNIRINEN TOTSUKIMUTSUSURAITOSU filed Critical BARUCHION TEKUNIRINEN TOTSUKIMUTSUSURAITOSU
Publication of JPS56100339A publication Critical patent/JPS56100339A/ja
Publication of JPS647332B2 publication Critical patent/JPS647332B2/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
    • G01N3/30Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003Generation of the force
    • G01N2203/0032Generation of the force using mechanical means
    • G01N2203/0039Hammer or pendulum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262Shape of the specimen
    • G01N2203/027Specimens with holes or notches

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  • 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】 本発明は、衝撃試験に際して作用する力を測定
する方法およびその測定装置に関するものであ
る。
衝撃試験は材料の靭性を測定するために一般に
使用され、その方法と試験片については多くの
国々で標準化されている(例えばASTM E370、
DIN51222)。衝撃中に試験片に作用する力を測
定し、記録することも一般に行なわれている(シ
イ.イー.ターナー(C.E.Turner)著、「機器衝
撃試験による破壊靭性の測定(Measurement of
Fracture Toughness by Instrumented Impact
Testing)」、金属の衝撃試験、ASTM STP466、
アメリカ材料試験協会、1970年、93−114頁:機
器衝撃試験、ASTM STP563、アメリカ材料試
験協会、1974年)。
試験結果はしばしば力−時間図または力−変位
図で表わされる。また、試験片の質量はハンマー
の速度まで加速されなければならないために、ハ
ンマーが最初に試験片を打つときに主要な力が観
測されることも一般的に知られている。この力は
必然的なものであり、試験片が単に支持されて自
由に飛び去れる場合でも起る。慣性荷重のみが脆
い試験片を破砕できることが観察されている(ジ
エイ.シイ.ラドン(J.C.Radon)とシイ.イ
ー.ターナー著「機器衝撃試験による破壊靭性測
定(Fracture Toughness Measurements by
Instrumented Impact Test)」、Engng.Fracture
Mech.Vol.1、411−428頁、1969年)。
この慣性力ピークは試験および荷重変換器に非
常に速い振動を起させ、このため機器タツプから
測定される力は、最初のほゞ20〜30マイクロ秒の
間に試験片に作用する真の力に相当する値を与え
ない。脆い試験片はしばしばこの最初の期間に破
壊するが、この場合慣性荷重作用は真の破壊荷重
および破壊過程で消費される真のエネルギーを完
全に隠蔽してしまう(消費されるエネルギーは通
常力−変位図における面積を積分することにより
求められ、破壊エネルギーを試験片の加速に対し
てのみ消費されるエネルギーから分離することは
ほとんど不可能である)。
慣性荷重の意義および作用については、エツ
チ.ジエイ.サクストン(H.J.Saxton)、デイ.
アール.アイルランド(D.R.Ireland)およびダ
ブリユ.エル.サーバー(W.L.Server)著「機
器衝撃試験中の慣性作用の分析と制御
(Analysis and Control of Inertial Effects
During Instrumented Impact Testing)」、機器
衝撃試験、ASTM STP563、アメリカ材料試験
協会、1974年、50−73頁に示されている。
慣性荷重により生ずる振動は第1図に示され
る。この第1図においては、衝撃開始時における
複数の事象も模式的に示してある。図中の符号0
の時点でタツプが試験片に触れ、これを加速し始
める。1の時点で試験片の中央部がハンマーの速
度に達し、力は第1のピークに達する。試験片と
タツプは加速中に圧縮されるため、試験片は飛び
跳ね、力は1の時点以後減少する。同時に試験片
は曲がり始め、反力が支持部に表われ始める。試
験片の曲がりは試験片の余分な運動エネルギーを
急激に消費し、タツプは2の時点の開始時に試験
片に2回目の打撃を与える。この時の速度差は比
較的小さいため、加速により発生する力は比較的
小さい。力振幅を減少しながら打撃と解放の同じ
過程が数回繰返され、力は合計されて実際の曲げ
力となる。試験片の切欠部に作用する慣性荷重の
非常に有害な作用は、切欠き底部での破壊開始過
程に対する妨害が考えられることである。高慣性
荷重ピークは、切欠部を横切つて複雑な応力波を
生成し、ザイフエルト(Seifert)等によれば、
この作用は破壊荷重において約20%の低減を引起
しうるとしている(ケイ.ザイフエルト(K.
Seifert)およびエル・ダブリユ・メイヤー(L.
W.Meyer)著「Mo¨glichkeiten zum
Vermindern des Aufschlagimpulses bei
Bruchza¨higkeit−spru¨fungen unter
schlagartiger Beanspru¨chung」、
Materialpru¨f.19、Nr.6、1977年6月)。これらの
研究者は未公表の有限要素計算(finite−
element calculations)も引用し、同様な作用を
予言している。これらの結果により、シヤルピー
Vノツチ衝撃エネルギーとその他の靭性測定との
間の関連が比較的乏しい理由を部分的に説明する
ことができよう。
タツプにより測定された力は衝撃の第1の瞬間
における信頼しうる結果を与えないことが明白で
あるから、慣性荷重作用を避けるためのいくつか
の方法が提案されている。1つの解決方法は、試
験片にひずみ計を装着することによつて試験片か
ら直接曲げモーメントを測定することである。こ
の方法は時間と費用がかかり、しかも低温または
高温試験に対しては適用できない。試験片が破壊
する前の経過時間から曲げ力を求める方法も提案
されている。この間接的方法は、曲げ力が時間に
ほゞ直線的に依存するという知見に基づくもので
ある。この方法の欠点は、試験片が破壊する際の
モーメントを非常に正確に測定しなければなら
ず、この測定は試験片を計装することによつての
みなしうるという点である。最も広く用いられて
いる方法は、衝撃速度を遅くすることである。速
度を遅くすると振動が少なくなり、力−時間図の
分析を容易にする。しかしながら一方では、試験
の動的性質が幾分失われることになる。有効エネ
ルギーは減少し、そのため試験片が曲がる間に速
度はさらに低減し、これにより試験結果のばらつ
きが多くなる。
試験片を可動ハンマーに取付けることによつ
て、慣性荷重の作用をタツプから除去することも
できる。この方法は多くの研究者により有効であ
ることが見出されている。第2図は、アルミニウ
ムのシヤルピーVノツチ試験片(実線)に対する
実際の力−変位図を示している。第2図における
点線は、同種の試験片をハンマーに取付けたとき
に得られたものである。第1の慣性ピークは避け
られ、振動も比較的小さくなつている。このこと
は、慣性荷重が2つの支持部に対して作用してい
ること、また、支持部の両方に分割されるためそ
の大きさが半分にされていること、さらには、低
減する振動が荷重測定タツプに達するのに時間が
かかることによつて説明される。この方法はノツ
チを横切る有害な応力波をも除去する唯一の方法
であり、従つてより一層信頼性のある結果をもた
らすものである。しかしながら、この方法を室温
以外の温度で用いることは実用上不可能である。
なぜならば、試験片の取付けに時間を要し、たと
え非常に低温または高温の試験片を取付けること
ができたとしても、実際の衝撃の瞬間に試験片の
温度を知ることはできないからである。
本発明の目的は、衝撃試験における慣性荷重作
用を低減させ、試験片における応力状態を3点曲
げの方へ変化させ、これによりデータのより信頼
しうる分析を可能にさせる方法と装置を提供する
ことである。
すなわち本発明の衝撃試験方法は、切欠部を有
する曲げ試験片を少なくともその1つの面で支持
し、この支持面とは異なる面に打撃を与えること
によつて前記曲げ試験片の衝撃靭性を試験する方
法において、前記試験片の切欠部とは反対面の試
験片中間部で試験片を支持し、前記切欠部のある
面でかつ前記中間部の両側に位置する2点で同時
に試験片に打撃を与えることを特徴とするもので
ある。
さらに本発明の衝撃試験装置は、切欠部を有す
る曲げ試験片を少なくともその1つの面で支持し
て該試験片を水平に支持する装置を備えたスタン
ドと、試験片の前記支持面とは異なる面に打撃を
与える可動ハンマーからなる前記曲げ試験片の衝
撃靭性を試験する装置において、前記支持装置は
試験片の切欠部とは反対面の試験片中間部で試験
片を支持する固定タツプからなり、前記ハンマー
は互いに間隔をもつて配置された2つの打撃刃を
有し、前記切欠部のある面でかつ前記中間部の両
側に位置する2点で同時に試験片に打撃を与える
ように前記ハンマーを可動できるようにしたこと
を特徴とするものである。
以下に添付図面を参照して本発明の好ましい実
施例を説明する。第3図〜第5図は本発明による
装置を示すものであり、ハンマー3が棒7に取付
けられて衝撃スタンド6上部に枢着されている。
ハンマー3と棒7とは振子を形成し、この振子は
枢軸の回りで上方の出発位置3aから下方の打撃
位置3bに揺動させることができる。ハンマーを
上方位置に保持する装置等の詳細は慣用装置と同
じのため図示を省略してある。
試験片1はスタンド6の下部に設けた平板5の
上に水平位置に置かれ、試験片に設けたノツチの
ごとき切欠部が実質的に垂直になるように置かれ
る。試験片の切欠部とは反対面の試験片中間部は
固定タツプ2により支持されている。このタツプ
2は、切欠部と同じ試験片の垂直面にある垂直線
に沿つて前記試験片と接触する形状となつてい
る。
ハンマー3は、互いに間隔をもつて配置された
2つの打撃刃4を有し、切欠部のある面でかつ試
験片1中間部の両側に位置する2点で同時に試験
片に打撃を与えることによつて、試験片1は固定
タツプ2の回りで曲げられる。衝撃時に試験片に
作用する力を測定するための装置はタツプ2に装
備される。
本発明は、従来のシヤルピー試験の利点と、試
験片をハンマー取付ける方法の利点とを組合わせ
たものである。これは幾何学的配置を従来のもの
と逆にすることによつて行なうことができる。す
なわち、静置試験片1の両端を2つの打撃刃4を
備えたハンマー3で同時に打つことによつて、試
験片1を静置固定タツプ2の回りで曲げるのであ
る。試験片は、例えば平板5の上に支持されてい
るだけであり、従つて曲げ平面A−Aにおいて自
由に変形する。第3図線に沿う断面図である第4
図においては、出発位置3aおよび衝撃位置3b
にあるハンマーが示されている。力はタツプ2か
ら測定することができる。この設計においては、
慣性荷重作用は主として打撃刃4に作用し、低減
された振動だけが試験片の中間部分に伝わる。こ
こで非常に重要なことは、ノツチを横切つて作用
する慣性荷重がなく、従つてこのノツチ部には余
分の応力波がないということである。ここで強調
しなければならないことは、ノツチ底部での応力
の計算で公表されたものにおいては余分の横断方
向応力波の作用は説明されておらず、そのため本
発明の新規な構成は一般的分析法により推測され
る応力状態に一層近いノツチ底部での応力状態を
与えるということである。
タツプ2は、互いにわずかに間隔をもたせて隣
接しかつ試験片切欠部に対して左右対象に配した
2個の支持チツプから構成するように変形するこ
とも可能である。かような変形によれば、試験の
幾何学的配置を3点曲げから4点曲げに変えるこ
とになる。また、試験の間試験片1の中間部は比
較的静止状態を維持しているから、この試験片に
ある種のノツチ開口ゲージを装着することもでき
る。さらには、試験片を取付ける必要がないか
ら、従来のシヤルピー試験と同様に種々の異なる
温度で試験を行なうことができる。試験実施者は
試験片を単に左右対象に置き、試験片の両端に同
時に打撃が与えられるように整置すればよい。か
ような試験片の整置は、位置決め装置を用いれば
簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、慣性荷重により生ずる振動および衝
撃開始時に起る事象を示す従来技術における説明
図である。第2図は、アルミニウムのシヤルピー
Vノツチ試験片(実線)およびハンマーにこの試
験片を取付けたもの(点線)の力−変位図であ
る。第3図は、本発明による装置の正面図であ
る。第4図は、第3図のB−B線に沿う断面図で
あり、ハンマーの上方位置と下方位置とを示す。
第5図は、第3図のA−A線に沿う断面図であ
る。 1……試験片、2……固定タツプ、3……ハン
マー、4……打撃刃、5……平板、6……スタン
ド、7……棒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 切欠部を有する曲げ試験片を少なくともその
    1つの面で支持し、この支持面とは異なる面に打
    撃を与えることによつて前記曲げ試験片の衝撃靭
    性を試験する方法において、前記試験片の切欠部
    とは反対面の試験片中間部で試験片を支持し、前
    記切欠部のある面でかつ前記中間部の両側に位置
    する2点で同時に試験片に打撃を与えることを特
    徴とする衝撃試験方法。 2 前記試験片は水平位置に置かれ、切欠部は実
    質的に垂直方向に置かれ、試験片中間部の支持は
    実質的に水平方向に指向し、打撃運動は打撃の瞬
    間に実質的に水平方向でかつ前記支持の方向とは
    反対の方向に与えられる特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 3 前記試験片は、切欠部と同じ試験片の垂直面
    にある垂直線に沿つて支持されている特許請求の
    範囲第2項記載の方法。 4 前記試験片に作用する力を試験片を支持する
    前記中間部にて測定する特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 5 切欠部を有する曲げ試験片を少なくともその
    1つの面で支持して該試験片を水平に支持する装
    置を備えたスタンドと、試験片の前記支持面とは
    異なる面に打撃を与える可動ハンマーとからなる
    前記曲げ試験片の衝撃靭性を試験する装置におい
    て、前記支持装置は試験片の切欠部とは反対面の
    試験片中間部で試験片を支持する固定タツプから
    なり、前記ハンマーは互いに間隔をもつて配置さ
    れた2つの打撃刃を有し、前記切欠部のある面で
    かつ前記中間部の両側に位置する2点で同時に試
    験片に打撃を与えるように前記ハンマーを可動で
    きるようにしたことを特徴とする衝撃試験装置。 6 前記タツプは前記スタンドの下部に置かれ、
    前記ハンマーは振子形式にして前記スタンド上部
    に枢着した特許請求の範囲第5項記載の装置。 7 前記タツプは切欠部と同じ試験片の垂直面に
    ある垂直線に沿つて前記試験片と接触する形状と
    し、前記スタンドの下部には試験片を水平に支持
    する平板部材を配置した特許請求の範囲第6項記
    載の装置。 8 前記タツプには互いに隣接しかつ前記切欠部
    に対して左右対象に位置する2つの支持チツプを
    設けた特許請求の範囲第5項記載の装置。 9 前記タツプに力測定装置を配設した特許請求
    の範囲第5項記載の装置。
JP14185580A 1979-10-10 1980-10-09 Shock testing method and device therefor Granted JPS56100339A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI793151A FI60313C (fi) 1979-10-10 1979-10-10 Omvaend slaggeometri vid slagprov

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Publication Number Publication Date
JPS56100339A JPS56100339A (en) 1981-08-12
JPS647332B2 true JPS647332B2 (ja) 1989-02-08

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ID=8512940

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US4425786A (ja)
EP (1) EP0027257B1 (ja)
JP (1) JPS56100339A (ja)
DE (1) DE3064591D1 (ja)
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EP0027257B1 (en) 1983-08-17
JPS56100339A (en) 1981-08-12
FI60313B (fi) 1981-08-31
EP0027257A1 (en) 1981-04-22
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