JP2016085127A - Structural dynamic compression property test machine and structural dynamic compression property test method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の動的圧縮特性試験機、および構造物の動的圧縮特性の試験方法に関するものである。 The present invention relates to a dynamic compression characteristic tester for a structure and a test method for the dynamic compression characteristic of a structure.
構造物の動的圧縮特性を試験する方法として、高速引張試験を応用した試験方法が知られている。この試験方法は、対象とする構造物について、高速引張試験機の寸法や定格荷重に適合するように試験体を抜粋し、この試験体の引張特性と圧縮特性とが等しいと仮定して、まず引張試験機を使用して試験体の静的引張特性を取得し、次に高速引張試験装置を使用して試験体の動的引張特性を数点取得し、荷重もしくは変位と試験速度の関係から、動的圧縮荷重を生じる現象の解析を実施するものである。また、必要に応じて、上記で取得した特性データを動的解析のインプットデータとして使用し、動的圧縮荷重を生じる現象の解析を実施する。 As a method for testing the dynamic compression characteristics of a structure, a test method applying a high-speed tensile test is known. In this test method, a test specimen is extracted to fit the dimensions and rated load of the high-speed tensile tester for the target structure, and it is assumed that the tensile characteristics and compression characteristics of this test specimen are equal. Obtain the static tensile properties of the specimen using a tensile tester, and then obtain several dynamic tensile characteristics of the specimen using a high-speed tensile testing device, and determine the relationship between the load or displacement and the test speed. The analysis of the phenomenon that generates the dynamic compressive load is performed. Further, if necessary, the characteristic data acquired as described above is used as input data for dynamic analysis, and a phenomenon causing a dynamic compressive load is analyzed.
しかしながら、上記の試験方法は、試験体に動的な圧縮荷重を負荷するものではなく、静的および動的な引張特性のデータから動的圧縮特性を導き出すものであるため、動的圧縮特性として得られるデータの精度が悪い上に、動的圧縮の現象を正確に再現できないという問題がある。 However, the above test method does not apply a dynamic compressive load to the specimen, but derives the dynamic compressive characteristics from the static and dynamic tensile characteristics data. In addition to the poor accuracy of the data obtained, the dynamic compression phenomenon cannot be accurately reproduced.
しかも、試験体の破断が必須であり、弾性域のみ等、破断前の領域における試験ができないことや、荷重の負荷（変位）速度が最大で１０ｍ／ｓｅｃ程度に留まり、それ以上の高速での試験ができないという問題があった。 In addition, it is essential to break the specimen, and it is impossible to conduct tests in the area before the break, such as only the elastic region, and the load (displacement) speed of the load remains at a maximum of about 10 m / sec. There was a problem that the test was not possible.
さらに、データを取得したい構造物が大型の場合は、試験装置のスペースの制約で、構造物から要素的に試験体を抜き出して要素試験をしなければならないため、構造物としての荷重と変位の関係を取得することができない。即ち、実物の形態と試験体の形態とが異なると、変形や拘束の形態も異なるため、試験結果が実物のものを正確に再現しないという問題がある。 Furthermore, if the structure for which data is to be acquired is large, the test object must be extracted from the structure and subjected to element testing due to space limitations of the test equipment. I can't get a relationship. That is, if the actual form and the test body form are different, the deformation and restraint forms are also different, and there is a problem that the test result does not accurately reproduce the real thing.
一方、特許文献１に開示されているように、試験体に衝突体を衝突させ、この衝突時の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定方法がある。この衝撃荷重測定方法は、衝突体に荷重測定装置を設置するとともに、該衝突体の挙動を高速度カメラで撮影し、その撮影画像から衝突体の加速度データを算出し、荷重測定装置により測定された荷重データを抽出し、加速度データに基づいて荷重データを補正することを特徴とするものである。 On the other hand, as disclosed in Patent Document 1, there is an impact load measurement method in which a collision body is caused to collide with a test body and an impact load at the time of the collision is measured. In this impact load measuring method, a load measuring device is installed on a collision object, the behavior of the collision object is photographed with a high-speed camera, acceleration data of the collision object is calculated from the photographed image, and measured by the load measurement apparatus. The load data is extracted, and the load data is corrected based on the acceleration data.
特許文献１の試験方法は、試験体の動的圧縮特性の取得を目的としてはいるが、高速度カメラを用いて衝突体の荷重と変位を取得するものであり、試験体の動的圧縮特性を直接的に取得し得るものではなかった。 Although the test method of Patent Document 1 is intended to acquire the dynamic compression characteristics of the test specimen, the load and displacement of the collision object are acquired using a high-speed camera, and the dynamic compression characteristics of the test specimen are obtained. Could not be obtained directly.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な装置構成により、試験体の動的圧縮特性を直接的に取得可能にすることができる構造物の動的圧縮特性試験機、および構造物の動的圧縮特性の試験方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a dynamic compression characteristic test of a structure capable of directly acquiring the dynamic compression characteristic of a test body with a simple apparatus configuration. It is an object of the present invention to provide a testing method for dynamic compression characteristics of a machine and a structure.
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
即ち、本発明に係る構造物の動的圧縮特性試験機は、構造物の試験体を定位置に設置する試験体設置部と、所定の高さから前記試験体の上に落下して衝突する衝突体と、前記衝突体を落下させる衝突体落下機構と、前記衝突体に設置されて前記衝突体が落下する時の加速度を計測する加速度センサと、前記試験体の下方に設置され、前記衝突体が衝突した時の前記試験体の変形量を計測する変位計と、前記加速度センサおよび前記変位計からのデータ入力により前記試験体の動的圧縮特性を演算する演算部と、を備えてなることを特徴とする。 That is, the dynamic compression characteristic tester for a structure according to the present invention collides with a test specimen installation section that installs a test specimen of a structure at a fixed position and falls on the specimen from a predetermined height. A collision body, a collision body dropping mechanism that drops the collision body, an acceleration sensor that is installed on the collision body and measures an acceleration when the collision body falls, and is installed below the test body, and the collision A displacement meter that measures the amount of deformation of the test body when a body collides, and a calculation unit that calculates dynamic compression characteristics of the test body by inputting data from the acceleration sensor and the displacement meter. It is characterized by that.
上記構成の動的圧縮特性試験機によれば、定位置に設置された試験体の上に、所定の高さから衝突体を落下させて衝突させることにより、衝突の衝撃によって試験体が変形し、その変形量が変位計によって計測される。 According to the dynamic compression characteristic testing machine having the above-described configuration, the test object is deformed by the impact of the collision by dropping the collision object from a predetermined height on the test object installed at a fixed position and causing the collision object to collide. The amount of deformation is measured by a displacement meter.
試験体に加わる荷重の大きさは、衝突体の重量と加速度との積によって得られる。したがって、衝突体の加速度を計測する加速度センサは、言い換えれば、試験体に加わる荷重を計測する荷重計として機能することになる。
また、衝突体の衝突によって試験体に負荷されるエネルギーは、衝突体の重量と落下速度から求めることができ、衝突体の理論的な落下速度は、落下高さと重力加速度から求めることができる。
The magnitude of the load applied to the test body is obtained by the product of the weight of the collision body and the acceleration. Therefore, the acceleration sensor that measures the acceleration of the collision body functions in other words as a load meter that measures the load applied to the test body.
Further, the energy loaded on the test body due to the collision of the collision object can be obtained from the weight of the collision object and the falling speed, and the theoretical falling speed of the collision object can be obtained from the falling height and the gravitational acceleration.
そして、加速度センサによって求められる衝突体の加速度の時刻歴データと、変位計によって求められる試験体の変位の時刻歴データとの同期を取ることにより、試験体に負荷される荷重と変位との関係、即ち試験体の動的圧縮特性を直接的に取得することができる。このように動的圧縮特性を直接取得することができるため、試験体の変形挙動の予測精度が良い。 Then, by synchronizing the time history data of the acceleration of the collision object determined by the acceleration sensor and the time history data of the displacement of the test object obtained by the displacement meter, the relationship between the load applied to the test object and the displacement That is, the dynamic compression characteristics of the test specimen can be directly obtained. Thus, since the dynamic compression characteristic can be acquired directly, the prediction accuracy of the deformation behavior of the specimen is good.
試験体に負荷される荷重の大きさは、衝突体の重量や落下高さを変えることによって容易に変更することができ、様々な態様の試験体に対応することができる。しかも、この動的圧縮特性試験機は、引張試験機のように油圧装置を必要とせず、衝突体を落下させるのみであるため、非常に簡素、且つ安価に構成することができる。 The magnitude of the load applied to the test body can be easily changed by changing the weight of the collision body and the drop height, and can correspond to various types of test bodies. In addition, the dynamic compression characteristic tester does not require a hydraulic device unlike the tensile tester, and only drops the collision body, so that it can be configured very simply and inexpensively.
こうして、簡素な装置構成により、試験体を破断することなく、動的圧縮の現象を正確に再現し、試験体の動的圧縮特性を直接的に取得することができる。また、衝突体の重量や落下高さを変更することにより、荷重の負荷（変位）速度を自在に調整することができ、さらに衝突体の先端形状を変更することにより、衝突体が試験体に与える衝撃特性を変更することもできるため、試験の諸条件を幅広く設定することができる。 Thus, with a simple apparatus configuration, the dynamic compression phenomenon can be accurately reproduced and the dynamic compression characteristics of the test specimen can be directly acquired without breaking the specimen. In addition, the load (displacement) speed of the load can be adjusted freely by changing the weight and drop height of the collision object, and by changing the tip shape of the collision object, the collision object becomes the test object. Since the applied impact characteristics can be changed, various conditions for the test can be set.
上記構成の構造物の動的圧縮特性試験機において、前記衝突体落下機構には、前記衝突体が前記試験体の所定の部位に垂直に落下するように案内するガイド部を設けるのが好ましい。
このようなガイド部を設けることにより、衝突体を試験体の所定の部位に正確に落下させ、当該部位における正確な動的圧縮特性データを採取することができる。
In the dynamic compression characteristic testing machine for a structure having the above-described structure, it is preferable that the collision body dropping mechanism is provided with a guide portion that guides the collision body so as to drop vertically to a predetermined part of the test body.
By providing such a guide part, it is possible to accurately drop the colliding body onto a predetermined part of the test body and collect accurate dynamic compression characteristic data at the part.
上記構成の構造物の動的圧縮特性試験機において、前記衝突体が前記試験体に衝突する直前の実速度を計測する実速度計測部をさらに設けてもよい。
これにより、衝突体が試験体に衝突する直前の実速度を計測できるため、試験体の動的圧縮特性をより正確に取得することができる。
In the dynamic compression characteristic testing machine for a structure having the above-described structure, an actual speed measuring unit that measures an actual speed immediately before the collision object collides with the test object may be further provided.
Thereby, since the actual speed immediately before a collision body collides with a test body can be measured, the dynamic compression characteristic of a test body can be acquired more correctly.
上記構成の構造物の動的圧縮特性試験機において、落下開始前の前記衝突体を垂直下に向けて付勢する下方付勢部材をさらに設けてもよい。
これにより、衝突体は、落下開始時に下方付勢部材に付勢されて初速を付与されるため、自由落下する時よりも大きな加速度で落下することができる。
このため、試験体に負荷する衝撃力が同等であるならば、衝突体の落下高さを低くする、もしくは衝突体の重量を軽くすることができ、これによって動的圧縮特性試験機を小型、軽量化することができる。
In the dynamic compression characteristic testing machine for a structure having the above-described structure, a lower urging member that urges the collision body before starting to fall vertically downward may be further provided.
Thereby, since the collision body is urged by the lower urging member at the start of dropping and is given an initial speed, it can fall with a larger acceleration than when it freely falls.
For this reason, if the impact force applied to the test body is the same, the fall height of the collision body can be lowered, or the weight of the collision body can be reduced. The weight can be reduced.
また、本発明に係る構造物の動的圧縮特性の試験方法は、定位置に設置した構造物の試験体に、加速度センサを設置した衝突体を所定の高さから落下させて衝突させ、該衝突体が衝突した時の前記試験体の変形量を、前記試験体の下方に設置した変位計によって計測し、前記加速度センサおよび前記変位計のデータから前記試験体の動的圧縮特性を演算することを特徴とする。 In addition, the dynamic compression characteristics test method for a structure according to the present invention includes a collision object having an acceleration sensor dropped from a predetermined height and collided with a test object of a structure installed at a fixed position. The amount of deformation of the test body when the collision body collides is measured by a displacement meter installed below the test body, and the dynamic compression characteristic of the test body is calculated from the data of the acceleration sensor and the displacement meter. It is characterized by that.
この構造物の動的圧縮特性の試験方法によれば、定位置に設置された試験体の上に、所定の高さから衝突体を落下させて衝突させることにより、衝突の衝撃によって試験体を変形させ、その変形量を変位計によって計測することができる。このため、試験体に負荷される荷重と変位との関係、即ち試験体の動的圧縮特性を直接的に取得することができる。 According to the test method of the dynamic compression characteristics of this structure, the test object is dropped by a collision impact by dropping the impact object from a predetermined height onto the test object installed at a fixed position. It can be deformed and the amount of deformation can be measured with a displacement meter. For this reason, the relationship between the load applied to the specimen and the displacement, that is, the dynamic compression characteristic of the specimen can be directly obtained.
以上のように、本発明に係る構造物の動的圧縮特性試験機、および構造物の動的圧縮特性の試験方法によれば、簡素な装置構成により、試験体を破断することなく、試験体の動的圧縮の現象を正確に再現して、試験体の動的圧縮特性を直接的に取得することができる。また、衝突体の重量や落下高さを変更することにより、荷重の負荷（変位）速度を自在に調整することができ、試験の条件を幅広く設定することができる。 As described above, according to the dynamic compression characteristic tester for a structure and the test method for the dynamic compression characteristic of a structure according to the present invention, the test specimen can be obtained without breaking the specimen with a simple apparatus configuration. Thus, the dynamic compression characteristic of the test specimen can be directly obtained by accurately reproducing the dynamic compression phenomenon. Further, by changing the weight of the collision body and the drop height, the load (displacement) speed of the load can be freely adjusted, and a wide range of test conditions can be set.
以下に、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る動的圧縮特性試験機の第１実施形態を示す正面図である。この動的圧縮特性試験機１は、試験体設置部２と、衝突体落下機構３と、衝突体４と、加速度センサ５と、変位計６と、実速度計測部７と、演算部８とを備えて構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a dynamic compression characteristic testing machine according to the present invention. The dynamic compression characteristic testing machine 1 includes a test
試験体設置部２は、例えば基礎面１０の上に設置されたテーブル状であり、その天板２ａの中央部に穴２ｂが形成され、天板２ａの上に構造物の試験体Ｔが載置される。つまり、試験体Ｔは基礎面１０よりも高い定位置に設置される。そして、天板２ａの穴２ｂの直下となる基礎面１０上に変位計６が配置されている。したがって、変位計６は試験体Ｔの真下に設置されて穴２ｂを経て試験体Ｔに対向し、後述するように衝突体４が衝突した時の試験体Ｔの変形量を計測する。なお、試験体設置部２は必ずしも穴２ｂの開いたテーブル状でなくてもよく、試験体Ｔを変位計６の上方に安定的に設置でき、変位計６による変形量の計測が可能にすることができれば他の形状であってもよい。
The test
衝突体落下機構３は、所定の高さから試験体Ｔの上に衝突体４を落下させて衝突させる構造体であり、基礎面１０から垂直に起立するタワー部１３と、このタワー部１３の上部に設置された２個のプーリー１４，１５と、ウィンチ１６と、ガイド部１７とを備えて構成されている。
タワー部１３は例えば剛性の高いラダー状に構成され、その上部に水平に設置されたオーバーハングアーム１３ａの前後端部にプーリー１４，１５が軸支され、プーリー１５が試験体設置部２の真上に位置している。
The collision
For example, the
ウィンチ１６はプーリー１４の真下に位置するようにタワー部１３の一側面に設置されている。このウィンチ１６は手動式でも電動式でもよく、ウィンチ１６に巻かれたケーブル２０が、プーリー１４，１５にガイドされて試験体設置部２の上方に延び、ケーブル２０の他端に衝突体４が連結されている。ケーブル２０としては釣り糸やしなやかなワイヤー等が好適である。
The
衝突体４は、所定の重量を有する円柱状の錘であり、試験体Ｔに衝突しても破損しない強度を付与されていて、プーリー１５の直下付近となる落下開始位置４ａから、試験体Ｔの所定の部位に落下（衝突）する落下終了位置４ｂまでの間を垂直に落下する。衝突体４の形状は必ずしも円柱状でなくてもよく、例えば球体状や円錐状等であってもよいが、ガイド部１７の中をスムーズに通過できる形状であることが必要である。
The
図２にも示すように、ガイド部１７は直管状であり、プーリー１５と試験体設置部２との間に垂直に延在するように保持アーム２１を介してタワー部１３に固定され、その内径は衝突体４の外径よりも僅かに大きく設定されている。衝突体４は、このガイド部１７の中を通過することにより、落下開始位置４ａから落下終了位置４ｂまで垂直に案内される。ガイド部１７を形成するパイプの種類としては、安価な金属の単管パイプや塩ビパイプ、アクリルパイプ等を用いることができる。単管パイプを用いる場合は、内面に継目があると衝突体４が引っ掛かって落下速度が低下する懸念があるため、継目の無いシームレス管が望ましい。ガイド部１７を透明なパイプにすれば衝突体４の落下状況を目視により確認することができる。
As shown also in FIG. 2, the
加速度センサ５は、例えば衝突体４の上面（なるべく中央部が望ましい）に設置されており、衝突体４が落下する時の加速度を計測する。その加速度データＤ１は、例えば図２に示すように加速度センサ５から延びるハーネス線２３から演算部８に入力される。あるいは、加速度センサ５から無線信号で演算部８に入力されるようにしてもよい。
The
変位計６は、衝突体４が衝突した時の試験体Ｔの変形量を計測する。この変位計６としては、例えばレーザー光を照射してその反射光を受光することにより距離を計測するレーザー式の変位計（距離計）が好適である。この変位計６により計測された変形量データＤ２は演算部８に入力される。
The
また、実速度計測部７は、衝突体４が試験体Ｔに衝突する直前の実速度を計測するものであり、高速度カメラやスピード測定器を用いることができる。実速度計測部７による衝突体４の実速度データＤ３は演算部８に入力される。
The actual
演算部８は、加速度センサ５から入力される加速度データＤ１と、変位計６から入力される変形量データＤ２と、実速度計測部７から入力される実速度データＤ３とから、試験体Ｔの動的圧縮特性（圧縮荷重と変形量との関係）を演算する。なお、演算部８を単なる記録部とし、ここに記録された上記のデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３を別なコンピュータ等に移して演算を行うようにしてもよい。
The
以上のように構成された動的圧縮特性試験機１を用いて構造物の動的圧縮特性を試験する場合は、試験体設置部２の上に試験体Ｔを載置し、ウィンチ１６を巻き上げて衝突体４を落下開始位置４ａまで上昇させた上で、ウィンチ１６の牽引力を解除する。あるいは、ケーブル２０が衝突体４に接続されている位置の近くに、ケーブル２０をワンタッチで切断および再接続できる連結部を設けておき、この連結部の連結を解除する。
When testing the dynamic compression characteristics of the structure using the dynamic compression characteristic testing machine 1 configured as described above, the test body T is placed on the test
これにより、衝突体４がガイド部１７の中を通って所定の高さ（落下開始位置４ａ）から自由落下し、試験体設置部２の上の定位置に設置された試験体Ｔの上に衝突する。この衝突の衝撃によって試験体Ｔが変形し、その変形量が変位計６によって計測される。
As a result, the
この時、試験体Ｔに加わる荷重Ｆ［Ｎ］の大きさは、次式により求めることができる。
Ｆ［Ｎ］＝ｍ・ａ
ここで、ｍは衝突体４の重量［ｋｇ］、ａは衝突体４の加速度［ｍ／ｓ２］である。
At this time, the magnitude of the load F [N] applied to the test body T can be obtained by the following equation.
F [N] = m · a
Here, m is the weight [kg] of the
したがって、衝突体４の加速度を計測する加速度センサ５は、言い換えれば、試験体Ｔに加わる荷重Ｆを計測する荷重計として機能することになる。
Therefore, the
また、衝突体４の衝突によって試験体Ｔに負荷されるエネルギーＥ［Ｊ］は、次式により求めることができる。
Ｅ［Ｊ］＝０．５ｍＶ２
ここで、ｍは衝突体４の重量［ｋｇ］、Ｖは衝突体４の理論落下速度［ｍ／ｓ］である。
Further, the energy E [J] loaded on the test body T due to the collision of the
E [J] = 0.5 mV 2
Here, m is the weight [kg] of the
さらに、衝突体４の理論落下速度Ｖ［ｍ／ｓ］は、次式により求めることができる。
Ｖ［ｍ／ｓ］＝√（２ｇＨ）
ここで、ｇは重力加速度（９．８１［ｍ／ｓ２］）、Ｈは衝突体４の落下高さ［ｍ］である。
Furthermore, the theoretical drop velocity V [m / s] of the
V [m / s] = √ (2 gH)
Here, g is a gravitational acceleration (9.81 [m / s 2 ]), and H is a drop height [m] of the
そして、演算部８において、加速度センサ５によって求められた衝突体４の加速度の時刻歴データ（図３参照）と、変位計６によって求められた試験体Ｔの変位の時刻歴データ（図４参照）との同期を取ることにより、図５に示すように、試験体Ｔに負荷される荷重と変位との関係、即ち試験体Ｔの動的圧縮特性を直接的に取得することができる。
Then, in the
図３に示す加速度の時刻歴データは高周波のノイズが重畳しやすいため、ローパスフィルター処理を行う。ローパスフィルターの周波数は、高周波ノイズをカットでき、且つ実際の現象をカットしない周波数とする。そして、前述のように、加速度ａに衝突体４の重量ｍを掛けて荷重Ｆ［Ｎ］とする。
The acceleration time history data shown in FIG. 3 is subjected to low-pass filtering because high-frequency noise is likely to be superimposed. The frequency of the low-pass filter is a frequency that can cut high-frequency noise and does not cut the actual phenomenon. As described above, the acceleration F is multiplied by the weight m of the
ところで、衝突体４の落下時には、衝突体４とガイド部１７との間の摩擦や、ケーブル２０およびプーリー１４，１５の抵抗等によってエネルギー損失が生じるため、衝突体４の実際の落下速度（実速度）は、上述の理論落下速度Ｖに対して低い数値となる。したがって、落下高さと実速度との関係を予め取得しておく必要がある。
By the way, when the
具体的には、実際に試験体Ｔに衝突体４を衝突させて試験を実施する前に、衝突体４の実速度を計測する予備試験を実施することが好ましい。この予備試験は、試験体Ｔを設置しない状態で、衝突体４を落下開始位置４ａから落下させ、この衝突体４が落下終了位置４ｂを通過する時の実速度を変位計６により取得する。具体的には衝突体４の変位の時刻歴を取得し、この変位の時刻歴を微分することによって落下速度を算出することができる。
Specifically, it is preferable to perform a preliminary test for measuring the actual speed of the
そして次に、試験体Ｔを試験体設置部２の上に載置して前述の通り本試験を行う。この本試験では、予備試験で取得した落下高さと速度との関係により、衝突体４の落下高さから落下速度を推定する。これにより、衝突体４が試験体Ｔに衝突する直前の正確な落下速度を得て、正確な試験体Ｔの動的圧縮特性を得ることができる。
Then, the test body T is placed on the test
あるいは、上記の予備試験を行わずに、本試験の時に衝突体４が落下終了位置４ｂを通過する時の実速度を実速度計測部７によって計測し、その実速度データＤ３から衝突体４の変位の時刻歴を取得し、これを微分することで衝突体４の実測度を取得するようにしてもよい。実速度計測部７として高速度カメラを用いる場合は、画像処理によって衝突体４の変位の時刻歴を導き出すことができる。
Alternatively, the actual speed when the
この動的圧縮特性試験機１によれば、上記のように動的圧縮特性を直接取得することができるため、試験体Ｔの変形挙動の予測精度が良い。しかも、試験体Ｔに負荷される荷重の大きさを、衝突体４の重量や落下高さを変えることによって容易に変更することができ、様々な態様の試験体Ｔに対応することができる。また、この動的圧縮特性試験機１は、引張試験機のように油圧装置を必要とせず、衝突体４を落下させるのみであるため、非常に簡素、且つ安価に構成することができる。
According to the dynamic compression characteristic testing machine 1, since the dynamic compression characteristic can be directly acquired as described above, the prediction accuracy of the deformation behavior of the test specimen T is good. In addition, the magnitude of the load applied to the test body T can be easily changed by changing the weight of the
こうして、簡素な装置構成により、試験体Ｔを破断することなく、動的圧縮の現象を正確に再現し、試験体Ｔの動的圧縮特性を直接的に取得することができる。また、上記のように衝突体４の重量や落下高さを変更することにより、荷重の負荷（変位）速度を自在に調整することができ、さらに衝突体４の先端形状等を変更することにより、衝突体４が試験体Ｔに与える衝撃特性を変更することも可能であるため、試験の諸条件を幅広く設定することができる。
Thus, the dynamic compression phenomenon can be accurately reproduced and the dynamic compression characteristic of the test specimen T can be directly obtained without breaking the test specimen T with a simple apparatus configuration. Also, by changing the weight and drop height of the
また、この動的圧縮特性試験機１は、その衝突体落下機構３に、衝突体４が試験体Ｔの所定の部位に垂直に落下するように案内するガイド部１７が設けられているため、衝突体４を試験体Ｔの所定の部位に正確に落下させ、当該部位における正確なデータを採取することができる。
Further, in the dynamic compression characteristic testing machine 1, since the collision
さらに、この動的圧縮特性試験機１は、衝突体４が試験体Ｔに衝突する直前の実速度を計測する実速度計測部７を備えているため、衝突体４が試験体Ｔに衝突する直前の実速度を計測することができ、これによって試験体Ｔの動的圧縮特性をより正確に取得することができる。
Further, since the dynamic compression characteristic testing machine 1 includes an actual
［第２実施形態］
図６は、本発明に係る動的圧縮特性試験機の第２実施形態を示す正面図である。この動的圧縮特性試験機３１において、第１実施形態における動的圧縮特性試験機１と異なる部分は、図７にも示すように、落下開始位置４ａにある、落下開始前の衝突体４を垂直下に向けて付勢するコイルスプリング３２（下方付勢部材）を備えている点であり、その他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため、同様な構成の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a front view showing a second embodiment of the dynamic compression characteristic testing machine according to the present invention. In this dynamic compression
図６に示すように、コイルスプリング３２は、タワー部１３から水平に延びてガイド部１７の上端に達する棒状のストッパー３３の下面に固定されており、図７に示すように、ウィンチ１６に巻き上げられて衝突体４が落下開始位置４ａにある時に、ストッパー３３と衝突体４との間で圧縮される。このため、衝突体４が下方に強く付勢される。そして、ウィンチ１６の牽引力が解除されると、衝突体４は、落下開始時にコイルスプリング３２に付勢されて初速を付与されるため、単純に自由落下する時よりも大きな加速度で落下することができる。
As shown in FIG. 6, the
この時の衝突体４の初速Ｖｏ［ｍ／ｓ］は、次式により求めることができる。
０．５ｍＶｏ２＝０．５ＫＤ２ ・・・エネルギー保存則より
Ｖｏ＝√（ＫＤ２／ｍ）
ここで、Ｋはコイルスプリング３２のばね定数［Ｎ／ｍ］、Ｄはコイルスプリング３２の圧縮量［ｍ］、ｍは衝突体４の重量［ｋｇ］である。
The initial speed Vo [m / s] of the colliding
0.5mVo 2 = 0.5 KD 2 ... From the law of conservation of energy Vo = √ (KD2 / m)
Here, K is the spring constant [N / m] of the
このように、コイルスプリング３２のような付勢部材を用いて衝突体４の落下開始時における初速を高めることにより、単純に自由落下させる場合に比べて試験体Ｔへの衝突速度を高めることができる。このため、試験体Ｔに負荷する衝撃力が同等であるならば、衝突体４の落下高さを低くする、もしくは衝突体４の重量を軽くすることができ、これによって動的圧縮特性試験機３１を第１実施形態における動的圧縮特性試験機１よりも小型、軽量化することができる。
In this way, by using an urging member such as a
以上説明したように、本実施形態に係る動的圧縮特性試験機１，３１、および構造物の動的圧縮特性の試験方法によれば、定位置に設置された試験体Ｔの上に、所定の高さから衝突体４を落下させて衝突させることにより、衝突の衝撃によって試験体Ｔを変形させ、その変形量を変位計６によって計測することができる。
As described above, according to the dynamic compression
このため、簡素な装置構成により、試験体Ｔを破断することなく、試験体Ｔに負荷される荷重と変位との関係、即ち試験体Ｔの動的圧縮の現象を正確に再現して、試験体Ｔの動的圧縮特性を直接的に取得することができる。
しかも、衝突体４の重量や落下高さを変更することにより、荷重の負荷（変位）速度を自在に調整することができ、試験の条件を幅広く設定することができる。
Therefore, with a simple device configuration, the relationship between the load applied to the test specimen T and the displacement, that is, the dynamic compression phenomenon of the test specimen T can be accurately reproduced without breaking the test specimen T. The dynamic compression characteristics of the body T can be obtained directly.
In addition, by changing the weight and drop height of the
なお、前述の特許文献１の試験方法は、荷重評価装置（荷重計）で計測された荷重の時刻暦データを、高速度カメラで取得した加速度の時刻暦データ（画像処理から変位時刻暦を取得し、二階微分して加速度としたデータ）にて補正して、高精度な荷重データを得る方法である。 Note that the test method disclosed in Patent Document 1 described above is based on the load time calendar data measured by the load evaluation device (load meter), the acceleration time calendar data obtained by the high-speed camera (the displacement time calendar is obtained from the image processing). And second-order differentiation to obtain acceleration data) to obtain highly accurate load data.
一方、本願発明の試験方法は、加速度センサもしくは高速度カメラのどちらか単体で荷重を計測し、フィルタ処理等で高精度な荷重データを取得するものである。これにより、簡素な装置構成によって高精度に荷重を負荷することができ、動的圧縮挙動の試験結果の精度を高めることができる。 On the other hand, the test method of the present invention measures the load with either the acceleration sensor or the high-speed camera alone, and acquires highly accurate load data by filtering or the like. Thereby, a load can be applied with high accuracy by a simple device configuration, and the accuracy of the test result of the dynamic compression behavior can be increased.
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。 It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be appropriately modified or improved within a scope not departing from the gist of the present invention. Are also included in the scope of rights of the present invention.
例えば、上記実施形態における動的圧縮特性試験機１，３１では、パイプ状に形成されたガイド部１７の中を衝突体４が落下するように構成されているが、例えばガイド部１７を棒状に形成し、衝突体４にガイド穴を開けて、このガイド穴にガイド部１７が挿通される構造にしてもよい。このように、衝突体４を垂直に落下させるガイド部１７の形状としては多数の種類が考えられる。
For example, in the dynamic compression
また、衝突体落下機構３は、必ずしもウィンチ１６で衝突体４を落下開始位置４ａに吊り上げる構成でなくてもよく、他の方法で衝突体４を落下開始位置４ａに搬送して落下させる構成としてもよい。あるいは、衝突体４を自由落下させる代わりに、振り子（ハンマー）状に揺動させて試験体Ｔに衝突させる構成等も考えられる。
Further, the collision
１，３１ 動的圧縮特性試験機
２ 試験体設置部
３ 衝突体落下機構
４ 衝突体
５ 加速度センサ
６ 変位計
７ 実速度計測部
８ 演算部
１３ タワー部
１７ ガイド部
２０ ケーブル
３２ コイルスプリング（下方付勢部材）
Ｔ 試験体
1, 31 Dynamic compression
T specimen
Claims (5)
所定の高さから前記試験体の上に落下して衝突する衝突体と、
前記衝突体を落下させる衝突体落下機構と、
前記衝突体に設置されて前記衝突体が落下する時の加速度を計測する加速度センサと、
前記試験体の下方に設置され、前記衝突体が衝突した時の前記試験体の変形量を計測する変位計と、
前記加速度センサおよび前記変位計からのデータ入力により前記試験体の動的圧縮特性を演算する演算部と、
を備えてなることを特徴とする構造物の動的圧縮特性試験機。 A test specimen installation section for installing a test specimen of a structure in a fixed position;
A colliding body that drops and collides with the test body from a predetermined height;
A collision body dropping mechanism for dropping the collision body;
An acceleration sensor that is installed on the collision body and measures an acceleration when the collision body falls;
A displacement meter installed below the test body and measuring the deformation amount of the test body when the collision body collides,
A calculation unit for calculating dynamic compression characteristics of the specimen by data input from the acceleration sensor and the displacement meter;
A dynamic compression property testing machine for a structure, comprising:
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107219135A (en) * | 2017-04-21 | 2017-09-29 | 江苏大学 | The method of testing of fly maggot recovery coefficient in a kind of During Process of Screening of Vibration Screen |
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2014
- 2014-10-27 JP JP2014218253A patent/JP2016085127A/en active Pending
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