JP2017211267A - Fretting fatigue test device and fretting fatigue test method - Google Patents

Fretting fatigue test device and fretting fatigue test method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fretting fatigue test device and a fretting fatigue test method for generating relative sliding in a contact piece and a test piece while fluctuating pressing force of the contact piece to the test piece by making a contact state between the contact piece and the test piece into a desired state to perform a fretting fatigue test.SOLUTION: A fretting fatigue test device is provided with: a contact piece 4; a load impartment part 7 which repeatedly imparts loads to the contact piece 4 in a first direction D1; a test piece 2 which contacts the contact piece 4 from a second direction D2 crossing the first direction D1; a pressing force impartment mechanism for elastically constraining the contact piece 4 and the test piece 2 from the second direction D2 to impart pressing force to the contact piece 4 and the test piece 2 at predetermined pressing positions; and a pressing position adjustment mechanism for adjusting the pressing positions of the pressing force impartment mechanism regarding the first direction D1, in which contact surfaces 4a, 4b, 20a between the contact piece 4 and the test piece 2 are set in shapes inclined in the first direction D1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、フレッティング疲労試験装置及びフレッティング疲労試験方法に関する。   The present invention relates to a fretting fatigue test apparatus and a fretting fatigue test method.

従来、例えば、タービン等の機器では、運転にともなって翼等の構成部材に繰返し荷重が作用して、この構成部材に近接する部材との間で往復の相対すべりが生じることがある。このような現象はいわゆるフレッティング疲労として知られており、構成部材の疲労強度の著しい低下を招くものである。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a device such as a turbine, a repeated load is applied to a constituent member such as a blade during operation, and reciprocal relative slip may occur between members adjacent to the constituent member. Such a phenomenon is known as so-called fretting fatigue, and causes a significant decrease in the fatigue strength of the constituent members.

そして、このようなフレッティング疲労が発生した際の部材の疲労強度評価を行うためのフレッティング疲労試験装置が種々開示されている（例えば特許文献１及び特許文献２）。以下、特許文献１及び特許文献２に開示された試験装置について説明するが、参考に、各特許文献で使用されている符号を括弧付きで示す。
特許文献１（段落[０００８]−[００１０]、図１など参照）に開示された装置は、試験片（１）の一端に結合されたばね板（３）と、試験片（１）の他端に連結され繰返し荷重を発生するアクチュエーターと、試験片（１）の側面に接触する接触片（２ａ），（２ｂ）とを備えて構成され、接触片（２ａ），（２ｂ）を水平方向へ移動させることができるようになっている。 Various fretting fatigue test apparatuses for evaluating the fatigue strength of members when such fretting fatigue occurs have been disclosed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Hereinafter, although the test apparatus disclosed by patent document 1 and patent document 2 is demonstrated, the code | symbol used by each patent document is shown with a parenthesis for reference.
The apparatus disclosed in Patent Document 1 (see paragraphs [0008]-[0010], FIG. 1) includes a spring plate (3) coupled to one end of the test piece (1) and the other end of the test piece (1). And the contact piece (2a), (2b) that contacts the side surface of the test piece (1), and the contact piece (2a), (2b) in the horizontal direction. It can be moved.

この装置では、試験片（１）に対する接触片（２ａ），（２ｂ）の接触力（押付力）、試験片（１）に与える荷重（繰返し応力）、及び、試験片（１）と接触片（２ａ），（２ｂ）との間の相対すべり量を、それぞれ任意に設定することができる。つまり、接触片（２ａ），（２ｂ）を水平方向へ移動させて適宜の位置にすることで、試験片（１）に対する接触片（２ａ），（２ｂ）の接触力を希望の接触力（押付力）とすることができ、アクチュエーターにより試験片（１）に希望の荷重（繰返し応力）を与えることができ、さらに、ばね板（３）の厚みを選定することにより試験片（１）の上下動を任意に変更して、試験片（１）と接触片（２ａ），（２ｂ）との間に任意の相対すべり量を与えることができる。   In this apparatus, the contact force (pressing force) of the contact pieces (2a) and (2b) with respect to the test piece (1), the load (repetitive stress) applied to the test piece (1), and the test piece (1) and the contact piece The relative slip amount between (2a) and (2b) can be set arbitrarily. That is, by moving the contact pieces (2a) and (2b) in the horizontal direction to an appropriate position, the contact force of the contact pieces (2a) and (2b) with respect to the test piece (1) is changed to a desired contact force ( Pressing force), a desired load (repetitive stress) can be applied to the test piece (1) by the actuator, and the thickness of the spring plate (3) can be selected to select the test piece (1). An arbitrary relative slip amount can be given between the test piece (1) and the contact pieces (2a) and (2b) by arbitrarily changing the vertical movement.

特許文献２（段落[０００７]−[０００８]、図１など参照）に開示された装置では、圧縮機ホイールを模擬したホイールダブテール試験片（１０２）に、圧縮機動翼を模擬した動翼ダブテール試験片（１０１）を嵌合させた状態で、これらの試験片（１０１），（１０２）に変動荷重を含む軸力（１０３），（１０４）を加えて試験片（１０１），（１０２）を摺動させ、接触端（１０５）にフレッテイング疲労き裂（１０６）を発生させるようにしている。   In the apparatus disclosed in Patent Document 2 (see paragraphs [0007] to [0008], FIG. 1 and the like), a blade dovetail test simulating a compressor blade on a wheel dovetail specimen (102) simulating a compressor wheel. With the pieces (101) fitted, the test pieces (101) and (102) are applied by applying axial forces (103) and (104) including variable loads to these test pieces (101) and (102). The fretting fatigue crack (106) is generated at the contact end (105) by sliding.

実願平０３−０９３１２３号（実開平０５−３６３４９号）のＣＤ−ＲＯＭCD-ROM of the actual application No. 03-093123 (No. 05-36349) 特開２００２−３１０８６７号公報JP 2002-310867 A

しかしながら、実機では、二つの部材間で相対すべりが発生してフレッティング疲労が起きる際、相対すべりの発生中に、これら部材間の押付力（部材間に作用する面圧）が変動する場合や、これらの部材の接触が片当たりとなる場合が少なくない。即ち、二つの部材が、片当たり状態において、相互に作用する押付力の大きさが変動しつつ部材間に相対すべりが生じるようなケースも考えられる。
ところが、特許文献１に開示された技術では、接触片（２ａ），（２ｂ）による接触力（押付力）を任意に選択可能であるものの、相対すべりの発生中に押付力を変動させることはできず、また、接触片（２ａ），（２ｂ）の接触を片当たりとすることはできない。
特許文献２に開示された技術でも、試験片（１０１），（１０２）に作用させる軸力（１０３），（１０４）すなわち部材間の押付力を変動させることはできるが、試験片（１０１），（１０２）の接触を片当たりとすることはできない。 However, in the actual machine, when relative slip occurs between two members and fretting fatigue occurs, the pressing force between these members (surface pressure acting between the members) may fluctuate while the relative slip occurs. In many cases, these members come into contact with each other. In other words, when the two members are in the one-sided contact state, there may be a case where relative sliding occurs between the members while the magnitude of the pressing force acting on the two members varies.
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, although the contact force (pressing force) by the contact pieces (2a) and (2b) can be arbitrarily selected, the pressing force cannot be changed during the occurrence of relative slip. Further, the contact of the contact pieces (2a) and (2b) cannot be made per piece.
Even with the technique disclosed in Patent Document 2, the axial forces (103) and (104) that act on the test pieces (101) and (102), that is, the pressing force between the members can be changed, but the test piece (101). , (102) cannot be a single contact.

本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、接触片と試験片との接触状態を所望の状態として、接触片の試験片への押付力（面圧）を変動させながら、接触片と試験片とに相対すべりを発生させてフレッティング疲労試験を行うことができるようにした、フレッティング疲労試験装置及びフレッティング疲労試験方法を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above-described problems. The contact state between the contact piece and the test piece is set as a desired state, and the pressing force (surface pressure) of the contact piece on the test piece is changed. An object of the present invention is to provide a fretting fatigue test apparatus and a fretting fatigue test method capable of performing a fretting fatigue test by generating a relative slip between a contact piece and a test piece.

（１）上記の目的を達成するために、本発明のフレッティング疲労試験装置は、接触片と、前記接触片に第一方向に繰返し荷重を付与する荷重付与部と、前記接触片に対して、前記第一方向と交差する第二方向から当接する試験片と、前記接触片と前記試験片とを、前記第二方向から弾性的に拘束することで、前記接触片と前記試験片とに、所定の押付位置において押付力を付与する押付力付与機構と、前記押付力付与機構の前記押付位置を、前記第一方向に関して調整する押付位置調整機構とを備え、前記接触片と前記試験片との当接面が前記第一方向に対して傾斜した形状に設定されたことを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, a fretting fatigue test apparatus according to the present invention includes a contact piece, a load applying unit that applies a repeated load to the contact piece in a first direction, and the contact piece. The test piece abutting from the second direction intersecting the first direction, the contact piece and the test piece are elastically restrained from the second direction, whereby the contact piece and the test piece are A pressing force applying mechanism for applying a pressing force at a predetermined pressing position; and a pressing position adjusting mechanism for adjusting the pressing position of the pressing force applying mechanism with respect to the first direction, the contact piece and the test piece The contact surface is set in a shape inclined with respect to the first direction.

（２）前記試験片は、前記第二方向の両側から前記接触片に当接するように、前記接触片の両側に一対設けられていることが好ましい。   (2) It is preferable that a pair of the test pieces is provided on both sides of the contact piece so as to come into contact with the contact piece from both sides in the second direction.

（３）前記押付力付与機構は、前記試験片を前記第二方向の外側から囲うように配置された環状体と、前記環状体に取り付けられ、前記各試験片に直接的に又は間接的に押付力を付与する押付力付与部材とを備えて構成されることが好ましい。   (3) The pressing force applying mechanism includes an annular body arranged so as to surround the test piece from the outside in the second direction, and is attached to the annular body, and directly or indirectly to each test piece. It is preferable to include a pressing force application member that applies a pressing force.

（４）前記押付力付与部材は、前記一対の試験片に向けて前記環状体に一対に取り付けられることが好ましい。   (4) It is preferable that a pair of the pressing force application members are attached to the annular body toward the pair of test pieces.

（５）前記環状体の内周側に配置され、前記試験片を保持する試験片保持部を備え、前記試験片保持部は、前記保持した試験片よりも外周側に配置される外周部を備え、前記一対の押付力付与部材は、それぞれ、先端を、前記第一方向に関して任意の位置において、前記外周部に当接させることで、前記外周部を介して前記試験片を前記接触片に押し付けると共に、前記外周部に固定され、前記押付位置調整機構は、前記一対の押付力付与部材を備えて構成されることが好ましい。   (5) It is provided on the inner peripheral side of the annular body and includes a test piece holding part for holding the test piece, and the test piece holding part has an outer peripheral part arranged on the outer peripheral side with respect to the held test piece. Each of the pair of pressing force imparting members is brought into contact with the outer peripheral portion at an arbitrary position with respect to the first direction so that the test piece is brought into contact with the contact piece via the outer peripheral portion. While pressing, it is fixed to the said outer peripheral part, and it is preferable that the said pressing position adjustment mechanism is provided with the said pair of pressing force provision member.

（６）前記試験片保持部の前記外周部には、前記押付力付与部材の前記先端が挿入される凹部が、前記第一方向に沿って複数備えられ、前記押付位置調整機構は、前記一対の押付力付与部材と、前記複数の凹部とを備えて構成されることが好ましい。   (6) The outer peripheral portion of the test piece holding portion is provided with a plurality of concave portions into which the tip of the pressing force applying member is inserted along the first direction, and the pressing position adjusting mechanism includes the pair of pressing positions. It is preferable that the pressing force application member and the plurality of recesses are provided.

（７）上記の目的を達成するために、本発明のフレッティング疲労試験方法は、（１）〜（６）の何れかに記載されたフレッティング疲労試験装置を使用して、前記押付力付与機構の前記押付位置を、前記第一方向に関して調整して、前記接触片と前記試験片とを片当たり状態又は全面当たり状態としながらフレッティング疲労試験を行うことを特徴としている。   (7) In order to achieve the above object, the fretting fatigue test method of the present invention uses the fretting fatigue test apparatus described in any one of (1) to (6) to apply the pressing force. The fretting fatigue test is performed by adjusting the pressing position of the mechanism with respect to the first direction and bringing the contact piece and the test piece into a one-piece contact state or a whole contact state.

本発明では、接触片に荷重付与部により第一方向に繰返し荷重を付与し、試験片は、接触片に、第一方向と交差する第二方向から当接する。そして、試験片と接触片との当接面を第一方向に対して傾斜した形状に設定することで、荷重付与部により接触片に第一方向に繰返し荷重を付与したときに、試験片と接触片との当接面の相互間に、傾斜方向に相対すべりが生じるようにしている。さらに、試験片を押付力付与機構による弾性的に拘束すると共に、押付力付与機構により接触片と試験片とに押付力を付与する押付位置を、第一方向に関して調整可能に構成している。
このような構成により、接触片に対し、荷重付与部によって第一方向に繰返し荷重を付与することで、試験片への押付力を変動させながら、接触片と試験片との間に相対すべりを生じさせてフレッティング疲労試験を行うことができる。
さらには、押付力付与機構の押付位置を適宜変更することで、接触片と試験片との接触の具合を適宜変更することができる。
したがって、接触片と試験片との接触の具合を実機に実際の状況に応じたものとしつつ（例えば片当たり状態又は全面当たり状態にして）、あわせて、押付力（面圧）を変動させながらフレッティング疲労試験を行うことができる。 In the present invention, the load is repeatedly applied to the contact piece in the first direction by the load applying unit, and the test piece comes into contact with the contact piece from the second direction intersecting the first direction. Then, by setting the contact surface between the test piece and the contact piece in a shape inclined with respect to the first direction, when the load application unit repeatedly applies a load to the contact piece in the first direction, Relative slip occurs in the inclined direction between the contact surfaces with the contact piece. Further, the test piece is elastically constrained by the pressing force applying mechanism, and the pressing position for applying the pressing force to the contact piece and the test piece by the pressing force applying mechanism is configured to be adjustable with respect to the first direction.
With such a configuration, by repeatedly applying a load in the first direction to the contact piece in the first direction, a relative slip is caused between the contact piece and the test piece while changing the pressing force on the test piece. The fretting fatigue test can be performed.
Furthermore, the degree of contact between the contact piece and the test piece can be changed as appropriate by appropriately changing the pressing position of the pressing force applying mechanism.
Therefore, while maintaining the contact condition between the contact piece and the test piece according to the actual situation in the actual machine (for example, the one-piece contact state or the entire contact state), and also changing the pressing force (surface pressure) A fretting fatigue test can be performed.

本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置に構成を示す模式的な横断面図であって、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the fretting fatigue test apparatus according to one embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置に構成を示す模式的な縦断面図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows a structure to the fretting fatigue testing apparatus of one Embodiment of this invention, Comprising: (a) is AA sectional drawing of FIG. 1, (b) is BB sectional drawing of FIG. FIG. 本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置の原理を説明するための模式的な断面図であって、フレッティング疲労試験装置の要部を示す縦断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the principle of the fretting fatigue test apparatus of one Embodiment of this invention, Comprising: It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of a fretting fatigue test apparatus. 本発明の一実施形態に係るフレッティング疲労試験装置における各種パラメータの関係を（ａ）〜（ｈ）にそれぞれ示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship of the various parameters in the fretting fatigue testing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention to (a)-(h), respectively. 本発明の一実施形態に係る荷重点距離と、接触範囲長さ及び接触面積との関係を説明するための模式図であって、フレッティング疲労試験装置の要部正面図であり、（ａ），（ｂ）は異なる荷重点距離のものを示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the load point distance which concerns on one Embodiment of this invention, a contact range length, and a contact area, Comprising: It is a principal part front view of a fretting fatigue test apparatus, (a) , (B) shows those with different load point distances. 本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置において、「繰返しの変位」、「接触片から試験片へ作用する押付力」、「接触片と試験片との間の相対すべり量」の各項目に関して、時間に応じた変化を示すグラフである。In the fretting fatigue test apparatus of one embodiment of the present invention, each item of “repetitive displacement”, “pressing force acting on the test piece from the contact piece”, and “relative slip amount between the contact piece and the test piece” Is a graph showing a change according to time.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
以下の説明では、荷重負荷リングの中心線ＣＬに近づく側を「内側」とし、その逆に中心線ＣＬから離れる側を外側として説明する。
また、フレッティング疲労試験装置を構成する部品の説明では、それらの部品がフレッティング疲労試験装置に装備された状態を基準として、上下方向，内側，外側を定める。
また、リング５の中心線ＣＬに近づく側を内周側とし、中心線ＣＬから離れる側を外周側とする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. The configurations of the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof.
In the following description, the side closer to the center line CL of the load-loading ring is referred to as “inner side”, and conversely, the side away from the center line CL is referred to as the outer side.
In the description of the parts constituting the fretting fatigue test apparatus, the vertical direction, the inner side, and the outer side are determined on the basis of the state in which those parts are equipped in the fretting fatigue test apparatus.
Moreover, let the side which approaches the centerline CL of the ring 5 be an inner peripheral side, and let the side away from the centerline CL be an outer peripheral side.

［１．構成］
本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置に構成を示す模式的な横断面図であって、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
図２は、本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置に構成を示す模式的な縦断面図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。
図３は、本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置の原理を説明するための模式的な断面図であって、フレッティング疲労試験装置の要部を示す縦断面図である。
図４は、本発明の一実施形態に係るフレッティング疲労試験装置における各種パラメータの関係を示す模式図であり、（ａ）は、接触片の変位δと試験片に作用する押付力Ｐとの関係を示す図、（ｂ）は、接触片の変位δと、試験片と接触片との相対すべり量ΔＳとの関係を示す図、（ｃ）は試験片の傾斜角度θと試験片に作用する押付力Ｐとの関係を示す図、（ｄ）は、試験片の傾斜角度θと、試験片と接触片との相対すべり量ΔＳとの関係を示す図、（ｅ）は、試験片の傾斜角度θと、試験片に作用する押付力Ｐと、押圧力付与リングの剛性との関係を示す図、（ｆ）は、試験片の傾斜角度θと、試験片と接触片との相対すべり量ΔＳと、押圧力付与リングの剛性との関係を示す図、（ｇ）は、荷重点距離Ｌと、試験片と接触片との接触面積Ａｓとの関係を示す図、（ｈ）は、荷重点距離Ｌと、試験片と接触片との接触範囲長さＬｓとの関係を示す図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る荷重点距離と、接触範囲長さ及び接触面積との関係を説明するための模式図であって、フレッティング疲労試験装置の要部正面図である。
なお、図１〜図３では断面を示すハッチは省略している。また、図２では、試験片保持部３Ａの蓋部３５を便宜的に省略している。 [1. Constitution]
A fretting fatigue test apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a fretting fatigue test apparatus according to an embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along a line CC in FIG.
2 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of the fretting fatigue test apparatus according to one embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and (b) is in FIG. It is BB sectional drawing.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the principle of the fretting fatigue test apparatus according to one embodiment of the present invention, and is a longitudinal cross-sectional view showing a main part of the fretting fatigue test apparatus.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between various parameters in the fretting fatigue test apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the displacement δ of the contact piece and the pressing force P acting on the test piece. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the displacement δ of the contact piece and the relative slip amount ΔS between the test piece and the contact piece, and FIG. 5C is a graph showing the relationship between the inclination angle θ of the test piece and the test piece. The figure which shows the relationship with the pressing force P to perform, (d) is a figure which shows the relationship between inclination-angle (theta) of a test piece, and relative slip amount (DELTA) S of a test piece and a contact piece, (e) is a test piece. The figure which shows the relationship between inclination | tilt angle (theta), the pressing force P which acts on a test piece, and the rigidity of a pressing force provision ring, (f) is relative sliding of the inclination angle (theta) of a test piece, and a test piece and a contact piece. The figure which shows the relationship between quantity (DELTA) S and the rigidity of a pressing force provision ring, (g) is the load point distance L and the contact area A of a test piece and a contact piece. Diagram showing the relationship between, (h) is a diagram showing a load point distance L, and the relationship between the contact area length Ls of the contact piece and the test piece.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the relationship between the load point distance, the contact range length, and the contact area according to an embodiment of the present invention, and is a front view of a main part of the fretting fatigue test apparatus. .
In FIG. 1 to FIG. 3, hatching indicating a cross section is omitted. Moreover, in FIG. 2, the cover part 35 of the test piece holding | maintenance part 3A is abbreviate | omitted for convenience.

本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置（以下「試験装置」ともいう）１は、図１及び図２に示すように、１対の試験片２Ａ，２Ｂと、これらの試験片２Ａ，２Ｂを保持する試験片保持部３Ａ，３Ｂと、試験片２Ａ，２Ｂに当接する接触片４と、試験片２Ａ，２Ｂを水平方向から接触片４に押圧するための押圧力付与リング（環状体、以下「リングともいう」）５と、リング５を挿通する押圧力付与ボルト（押付力付与部材）６Ａ，６Ｂと、接触片４に荷重を付与するアクチュエータ（荷重付与部）７とを備えて構成される。   As shown in FIGS. 1 and 2, a fretting fatigue test apparatus (hereinafter also referred to as “test apparatus”) 1 according to an embodiment of the present invention includes a pair of test pieces 2A and 2B, and these test pieces 2A and 2A. Test piece holders 3A and 3B for holding 2B, contact piece 4 abutting on the test pieces 2A and 2B, and a pressing force applying ring (annular body) for pressing the test pieces 2A and 2B against the contact piece 4 from the horizontal direction. , Hereinafter referred to as “ring”) 5, pressing force applying bolts (pressing force applying members) 6 A and 6 B that pass through the ring 5, and an actuator (load applying portion) 7 that applies a load to the contact piece 4. Composed.

リング５は、本実施形態では中心線ＣＬを中心とした真円のリング形状であり、炭素鋼、アルミニウム合金等の金属や、樹脂等を材料としている。このリング２は、ある程度の弾性を有するものの、ヤング率が高く、大きくは変形しにくい材料を用いることが好ましい。
ここで、リング５の中心線ＣＬの延在方向を第一方向Ｄ１とし、第一方向Ｄ１に直交し、図２（ａ）の紙面に向かって左右に延びる方向を第二方向Ｄ２とし、第二方向Ｄ２に直交し、図１の紙面に向かって上下に延びる方向を第三方向Ｄ３とする。
リング５の第二方向Ｄ２の両端外周には、それぞれ、ナット５１が固定されると共に、ナット５１のネジ穴５１ａと連設してネジ穴５１ｂが形成されている。 In the present embodiment, the ring 5 has a perfect ring shape centered on the center line CL, and is made of a metal such as carbon steel or an aluminum alloy, a resin, or the like. Although this ring 2 has a certain degree of elasticity, it is preferable to use a material having a high Young's modulus and hardly deforming.
Here, the extending direction of the center line CL of the ring 5 is defined as a first direction D1, the direction orthogonal to the first direction D1 and extending left and right toward the plane of FIG. A direction orthogonal to the two directions D2 and extending up and down toward the plane of FIG. 1 is defined as a third direction D3.
A nut 51 is fixed to each outer periphery of both ends of the ring 5 in the second direction D2, and a screw hole 51b is formed so as to be connected to the screw hole 51a of the nut 51.

ネジ穴５１ａ，５１ｂには、それぞれ、押圧力付与ボルト６Ａ，６Ｂ（以下、押圧力付与ボルト６Ａ，６Ｂを区別しない場合には押圧力付与ボルト６と表記する）が、軸方向を第二方向Ｄ２に沿わせた姿勢で螺合されている。押圧力付与ボルト６のリング５よりも外側に位置する押圧力付与ボルト６の後端部には、操作部６１が設けられ、この操作部６１をオペレータが手作業により回転操作することで、押圧力付与ボルト６の先端部６２を、中心線ＣＬ（及び押圧力付与ボルト６よりも中心線ＣＬ寄りに配置される後述の試験片保持部３Ａ，３Ｂ，試験片２Ａ，２Ｂ及び接触片４）に対して進退させることができる。また、押圧力付与ボルト６の先端部６２は球状先端部により構成されている（そこで、以下「球状先端部６２」ともいう）。球状先端部６２は、後述する試験片保持部３Ａ，３Ｂの外周に設けられた凹部３２ｂに押圧され先端を挿入される。   The screw holes 51a and 51b are respectively provided with pressing force application bolts 6A and 6B (hereinafter referred to as pressing force application bolts 6 when the pressing force application bolts 6A and 6B are not distinguished from each other). Screwed in a posture along D2. An operating portion 61 is provided at the rear end portion of the pressing force applying bolt 6 positioned outside the ring 5 of the pressing force applying bolt 6, and the operating portion 61 is manually operated to rotate the pressing portion 61. The tip 62 of the pressure applying bolt 6 is centered on the center line CL (and test piece holding portions 3A, 3B, test pieces 2A, 2B and contact pieces 4 described later disposed closer to the center line CL than the pressing force applying bolt 6). Can be advanced or retreated. Further, the tip end portion 62 of the pressing force applying bolt 6 is constituted by a spherical tip portion (hereinafter, also referred to as “spherical tip portion 62”). The spherical tip 62 is pressed by a recess 32b provided on the outer periphery of test piece holders 3A and 3B, which will be described later, and the tip is inserted.

試験片２Ａ，２Ｂは、前記の押圧力付与ボルト６Ａ，６Ｂに挟まれるようにして、押圧力付与ボルト６Ａ，６Ｂよりも中心線ＣＬ寄りに配置される。また、試験片２Ａ，２Ｂは、第二方向Ｄ２から接触片４に当接する。試験片２Ａ，２Ｂは、同一形状であり、中心線ＣＬに対して対称に且つ第二方向Ｄ２に沿って配置されている。以下、試験片２Ａ，２Ｂを区別しない場合には試験片２と表記する。
試験片２は、試験片本体２０と、試験片本体２０の上部に一体に形成される固定部２１とを備える。試験片本体２０は、矩形の板状体の下半分を外側斜め下方に切断したような形状をして、下方に向く傾斜面（当接面）２０ａを有している。各試験片２は、この傾斜面２０ａを中心線ＣＬに向けて配置される。固定部２１は、水平断面コ字状をしており、正面を中心線ＣＬに向けるベース部２１ａと、ベース部２１ａの両端から中心線ＣＬに向かって延在する側壁部２１ｂ，２１ｂとを有する。 The test pieces 2A and 2B are arranged closer to the center line CL than the pressing force application bolts 6A and 6B so as to be sandwiched between the pressing force application bolts 6A and 6B. Further, the test pieces 2A and 2B come into contact with the contact piece 4 from the second direction D2. The test pieces 2A and 2B have the same shape, and are arranged symmetrically with respect to the center line CL and along the second direction D2. Hereinafter, when the test pieces 2A and 2B are not distinguished, they are referred to as the test piece 2.
The test piece 2 includes a test piece main body 20 and a fixing portion 21 formed integrally with the upper portion of the test piece main body 20. The test piece main body 20 has a shape in which the lower half of a rectangular plate-like body is cut obliquely outward and downward, and has an inclined surface (contact surface) 20a facing downward. Each test piece 2 is arranged with the inclined surface 20a facing the center line CL. The fixed portion 21 has a U-shaped horizontal cross section, and includes a base portion 21a whose front faces the center line CL, and side wall portions 21b and 21b extending from both ends of the base portion 21a toward the center line CL. .

図１及び図２に示すように、試験片保持部３Ａ，３Ｂは、同一形状であり、中心線ＣＬに対して対称に且つ第二方向Ｄ２に沿って配置されている。以下、試験片保持部３Ａ，３Ｂを区別しない場合には試験片保持部３と表記する。
試験片保持部３は、保持部本体３１と、保持部本体３１の第二方向Ｄ２の外周端から鉛直下方に垂下する垂下部３２と、保持部本体３１の上部から鉛直上方に延在する薄板状の吊下部３３と、吊下部３３の上端が接続されたブロック状の固定部３４と、保持部本体３１の中心線ＣＬ側に取り付けられた蓋部３５とを備える。
保持部本体３１，垂下部３２，吊下部３３及び固定部３４は一体に形成される。また、各固定部３４は、支持体８（例えば装置フレーム）から垂下した支持部８１に固定されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the test piece holding portions 3A and 3B have the same shape, and are arranged symmetrically with respect to the center line CL and along the second direction D2. Hereinafter, when the test piece holding portions 3A and 3B are not distinguished, they are referred to as the test piece holding portion 3.
The test piece holding part 3 includes a holding part main body 31, a hanging part 32 that hangs vertically downward from the outer peripheral end of the holding part main body 31 in the second direction D2, and a thin plate that extends vertically upward from the upper part of the holding part main body 31. The suspension part 33 of the shape, the block-shaped fixing | fixed part 34 to which the upper end of the suspension part 33 was connected, and the cover part 35 attached to the centerline CL side of the holding | maintenance part main body 31 are provided.
The holding part main body 31, the hanging part 32, the hanging part 33, and the fixing part 34 are integrally formed. Each fixing portion 34 is fixed to a support portion 81 that hangs down from the support body 8 (for example, an apparatus frame).

保持部本体３１は、中心線ＣＬに面し且つ下方に抜ける凹所３１ａが設けられている。この凹所３１ａには、試験片２の固定部２１が挿入される。また、保持部本体３１の側壁３１ｂ，３１ｂにそれぞれボルト３６（図１及び図２（ｂ）では簡略化して一点鎖線で示す）が螺合されている。さらに、保持部本体３１には、試験片２を挟むようにして蓋部３５が取けられている。蓋部３５は保持部本体３１に図示しないボルトにより取けられている。   The holding part main body 31 is provided with a recess 31a that faces the center line CL and extends downward. The fixing portion 21 of the test piece 2 is inserted into the recess 31a. In addition, bolts 36 (indicated by the alternate long and short dash lines in FIGS. 1 and 2B) are screwed onto the side walls 31b and 31b of the holding unit main body 31, respectively. Further, the holding part main body 31 is provided with a lid part 35 so as to sandwich the test piece 2. The lid portion 35 is removed from the holding portion main body 31 by a bolt (not shown).

各ボルト３６を締め付けて凹所３１ａに挿入された試験片２の固定部２１を挟持すると共に、図示しないボルトを締め付けて蓋部３５を保持部本体３１に取り付けることで、蓋部３５と保持部本体３１とにより試験片２を保持部本体３１の凹所３１ａ内に収容・保持することができる。また、ボルト３６を緩めて、試験片２の固定部２１からボルト先端を離隔すると共に、図示しないボルトを緩めて蓋部３５を保持部本体３１から外すことにより、試験片２を保持部本体３１から取り外すことができる。
垂下部３２の外側面（外周部、第二方向Ｄ２における外側面）３２ａには、球面状の凹部３２ｂが鉛直上下方向に沿って複数並設されている。試験片保持部３Ａ，３Ｂの互いに同一高さの凹部３２ｂ，３２ｂに、各押圧力付与ボルト６の球状先端部６２の先端を挿入することにより、リング５が試験片保持部３Ａ，３Ｂに支持されると共に、リング５から各押圧力付与ボルト６及び試験片保持部３Ａ，３Ｂを介して、試験片２Ａ，２Ｂ及び接触片４に押付力（面圧）を付与することができる。
つまり、リング５と押圧力付与ボルト６Ａ，６Ｂとにより本発明の押付力付与機構が構成される。
加えて、上下方向に並ぶ複数の凹部３２ｂの中から任意の高さのものを選択して、各押圧力付与ボルト６の球状先端部６２の先端を挿入することで、各押圧力付与ボルト６から付与される押圧力の高さ（位置）を調整することができる。
つまり、押圧力付与ボルト６Ａ，６Ｂと複数の凹部３２ｂとにより本発明の押付位置調整機構が構成される。 Each of the bolts 36 is tightened to clamp the fixing portion 21 of the test piece 2 inserted into the recess 31a, and a bolt 35 (not shown) is tightened to attach the lid portion 35 to the holding portion main body 31. The test piece 2 can be accommodated and held in the recess 31 a of the holding portion main body 31 by the main body 31. Further, the bolt 36 is loosened to separate the bolt tip from the fixing portion 21 of the test piece 2, and the bolt 35 (not shown) is loosened to remove the lid portion 35 from the holding portion main body 31, thereby removing the test piece 2 from the holding portion main body 31. Can be removed from.
A plurality of spherical concave portions 32b are arranged in parallel along the vertical vertical direction on the outer surface (outer peripheral portion, outer surface in the second direction D2) 32a of the hanging portion 32. The ring 5 is supported by the test piece holding portions 3A and 3B by inserting the tips of the spherical tip portions 62 of the pressing force applying bolts 6 into the concave portions 32b and 32b of the test piece holding portions 3A and 3B having the same height. In addition, a pressing force (surface pressure) can be applied from the ring 5 to the test pieces 2A and 2B and the contact piece 4 via the respective pressing force application bolts 6 and the test piece holding portions 3A and 3B.
That is, the ring 5 and the pressing force application bolts 6A and 6B constitute the pressing force application mechanism of the present invention.
In addition, by selecting an arbitrary height from the plurality of recesses 32b arranged in the vertical direction and inserting the tip of the spherical tip 62 of each pressing force applying bolt 6, each pressing force applying bolt 6 It is possible to adjust the height (position) of the pressing force applied from.
That is, the pressing position adjusting mechanism of the present invention is configured by the pressing force applying bolts 6A and 6B and the plurality of recesses 32b.

接触片４は、その中心線を、リング５の中心線ＣＬに一致させて、第二方向Ｄ２の両側から試験片２Ａ，２Ｂにより挟まれるようにして配置されている。接触片４は、直方体の第二方向Ｄ２の両側（つまり接触片４側）の上部角部を、外側斜め下方に切断したような形状をしており、上方に向く傾斜面（当接面）４ａ，４ｂを有している。傾斜面４ａは、試験片２Ａの傾斜面２０ａと同じ傾斜角度に設定され、同様に、傾斜面４ｂは、試験片２Ｂの傾斜面２０ａと同じ傾斜角度に設定されている。そして、傾斜面４ａと試験片２Ａの傾斜面２０ａとは当接して、傾斜面４ａと試験片２Ａの傾斜面２０ａとは相対すべり可能となっている。同様に、傾斜面４ｂと試験片２Ｂの傾斜面２０ａとは当接して、傾斜面４ｂと試験片２Ｂの傾斜面２０ａとは相対すべり可能となっている。   The contact piece 4 is arranged so that its center line coincides with the center line CL of the ring 5 and is sandwiched between the test pieces 2A and 2B from both sides in the second direction D2. The contact piece 4 has such a shape that upper corners on both sides (that is, the contact piece 4 side) of the rectangular parallelepiped in the second direction D2 are cut obliquely outward and downward, and an inclined surface (contact surface) facing upward. 4a and 4b. The inclined surface 4a is set to the same inclination angle as the inclined surface 20a of the test piece 2A, and similarly, the inclined surface 4b is set to the same inclination angle as the inclined surface 20a of the test piece 2B. The inclined surface 4a and the inclined surface 20a of the test piece 2A are in contact with each other, and the inclined surface 4a and the inclined surface 20a of the test piece 2A can slide relative to each other. Similarly, the inclined surface 4b and the inclined surface 20a of the test piece 2B are in contact with each other, and the inclined surface 4b and the inclined surface 20a of the test piece 2B can slide relative to each other.

アクチュエータ７は、図２に示すように、接触片４が上端に取り付けられ上下方向に延びるロッド７１と、ロッド７１を中心線ＣＬ上で第一方向Ｄ１に進退動作させるアクチュエータ本体７０とを有している。   As shown in FIG. 2, the actuator 7 includes a rod 71 that is attached to the upper end of the contact piece 4 and extends in the vertical direction, and an actuator body 70 that moves the rod 71 forward and backward in the first direction D1 on the center line CL. ing.

アクチュエータ本体７０は、ロッド７１及び接触片４を試験片２に対して進退させることで、一対の試験片２に対して同時に、第一方向Ｄ１に近接又は離間する向きに繰返し荷重を付与する。
なお、試験片２Ａの傾斜面２０ａ及び接触片４の傾斜面４ａ，４ｂの「傾斜」とは、接触片４の進退方向すなわち第一方向Ｄ１に対して傾斜していることを意味する。 The actuator body 70 moves the rod 71 and the contact piece 4 forward and backward with respect to the test piece 2 to simultaneously apply a load repeatedly to the pair of test pieces 2 in the direction approaching or separating from the first direction D1.
Note that “inclination” of the inclined surface 20a of the test piece 2A and the inclined surfaces 4a and 4b of the contact piece 4 means that the contact piece 4 is inclined with respect to the advancing / retreating direction, that is, the first direction D1.

このような試験装置１の構成により、図３に示すように、アクチュエータ７により接触片４に対して第一方向Ｄ１に沿って上方に移動するような荷重（変位δ）が付与されると、試験片２における傾斜面２０ａ，２０ａと接触片４における傾斜面４ａ，４ｂとの間には、試験片２を押し付ける押付力（面圧）Ｐと試験片２との間で相対すべりを生じさせるすべり力とが作用する。即ち、接触片４にアクチュエータ７から付与される荷重は、傾斜面２０ａ，２０ａ及び傾斜面４ａ，４ｂに対して垂直に作用する押付力と、傾斜面２０ａ，２０ａ及び傾斜面４ａ，４ｂに沿う方向に作用するすべり力との二つの分力に分解される。   With such a configuration of the test apparatus 1, as shown in FIG. 3, when a load (displacement δ) that moves upward along the first direction D1 is applied to the contact piece 4 by the actuator 7, Between the inclined surfaces 20 a and 20 a of the test piece 2 and the inclined surfaces 4 a and 4 b of the contact piece 4, a relative slip occurs between the pressing force (surface pressure) P pressing the test piece 2 and the test piece 2. A sliding force acts. That is, the load applied to the contact piece 4 from the actuator 7 follows the pressing force acting perpendicularly to the inclined surfaces 20a and 20a and the inclined surfaces 4a and 4b, and the inclined surfaces 20a and 20a and the inclined surfaces 4a and 4b. It is broken down into two component forces, sliding force acting in the direction.

従って、接触片４に変位δが付与されると、図４（ａ），（ｂ）に示すように、この変位δの大きさに比例するように押付力Ｐが変動するとともに、相対すべり量ΔＳが変動する。   Therefore, when the displacement δ is applied to the contact piece 4, as shown in FIGS. 4A and 4B, the pressing force P varies in proportion to the magnitude of the displacement δ and the relative slip amount. ΔS varies.

また、アクチュエータ７から付与される荷重（変位δ）が同じであれば、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、試験片２の傾斜面２０ａの傾斜角度θ（換言すれば接触片４の傾斜面４ａ，４ｂの傾斜角度）が大きくなるほど（すなわち傾斜面２０ａ，４ａ，４ｂが水平に近づくほど）押付力Ｐは大きくなり、試験片２は接触片４により押し上げられて上方へ移動する量（接触片４と一体的に移動する量）が多くなるので、試験片２と接触片４との間の相対すべり量ΔＳは小さくなる。   If the load (displacement δ) applied from the actuator 7 is the same, as shown in FIGS. 4C and 4D, the inclination angle θ of the inclined surface 20a of the test piece 2 (in other words, the contact piece). 4 (the inclination angle of the inclined surfaces 4a and 4b) increases (that is, as the inclined surfaces 20a, 4a and 4b approach the horizontal direction), the pressing force P increases, and the test piece 2 is pushed up by the contact piece 4 and moves upward. Since the amount of movement (the amount of movement integrally with the contact piece 4) increases, the relative slip amount ΔS between the test piece 2 and the contact piece 4 decreases.

また、アクチュエータ７から付与される荷重（変位δ）が同じで且つ傾斜角度θが同じであれば、リング５の剛性が高いほど、試験片２は押圧力付与ボルト６を介してリング５により外方への移動が強く拘束されるようになる。このため、図４（ｅ）に示すように、リング５の剛性が高いほど、リング５の拘束力の反力として試験片２に作用する押付力Ｐは比例して大きくなる。逆に、図４（ｆ）に示すように、リング５の剛性が高いほど、試験片２は、外方への移動がリング５により強く拘束されるようになる分、試験片２は接触片４により押し上げられて上方へ移動する量（接触片４と一体的に移動する量）が多くなるので、試験片２と接触片４との間の相対すべり量ΔＳは小さくなる。   If the load (displacement δ) applied from the actuator 7 is the same and the inclination angle θ is the same, the higher the rigidity of the ring 5, the more the test piece 2 is removed by the ring 5 via the pressing force application bolt 6. Movement toward the direction is strongly restrained. For this reason, as shown in FIG. 4 (e), the higher the rigidity of the ring 5, the proportionally larger the pressing force P acting on the test piece 2 as the reaction force of the restraining force of the ring 5. Conversely, as shown in FIG. 4 (f), the higher the rigidity of the ring 5, the more strongly the test piece 2 is restrained by the ring 5 from moving outward. 4 increases the amount of movement upward (the amount of movement integrally with the contact piece 4), so that the relative slip amount ΔS between the test piece 2 and the contact piece 4 decreases.

ここで、図５（ａ），（ｂ）に示す、試験片２と接触片４との接触範囲長さ（以下「接触長さ」という）Ｌｓ及び接触面積Ａｓについて説明する。以下、試験片２の傾斜面２０ａと、接触片４の傾斜面４ｂとの接触状態を例に取り説明するが、試験片２の傾斜面２０ａと、接触片４の傾斜面４ｂとの接触状態も同様である。
本発明の大きな特徴であるが、傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとの接触範囲長さ（以下「接触長さ」という）Ｌｓひいては傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとの接触面積Ａｓを調整できるようにしている。 Here, the contact range length Ls (hereinafter referred to as “contact length”) Ls and the contact area As between the test piece 2 and the contact piece 4 shown in FIGS. 5A and 5B will be described. Hereinafter, the contact state between the inclined surface 20a of the test piece 2 and the inclined surface 4b of the contact piece 4 will be described as an example, but the contact state between the inclined surface 20a of the test piece 2 and the inclined surface 4b of the contact piece 4 will be described. Is the same.
A major feature of the present invention is that the length of the contact range between the inclined surface 20a and the inclined surface 4b (hereinafter referred to as “contact length”) Ls, and hence the contact area As between the inclined surface 20a and the inclined surface 4b can be adjusted. ing.

具体的には、図２（ａ）に示す、試験片保持部３に対するリング５及び押圧力付与ボルト６の取り付け高さＬ、換言すれば、押圧力付与ボルト６から試験片保持部３を介して試験片２に入力される押圧力Ｐの入力高さＬを変更することにより接触長さＬｓ及び接触面積Ａｓを調整できる。なお、ここでは、入力高さＬを試験片本体２０の上端を基準とした距離としており、以下、荷重点距離Ｌという。
なお、上述したとおり、リング５は、押圧力付与ボルト６の球状先端部６２を試験片保持部３（垂下部３２の外側面３２ａ）に形成された凹部３２ｂに嵌め込むことにより、試験片保持部３に固定される、凹部３２ｂは試験片保持部３に上下に複数並設されており、押圧力付与ボルト６を取り付ける凹部３２ｂを変更することで、試験片保持部３に対するリング５及び押圧力付与ボルト６の取り付け高さを変更することができる。 Specifically, as shown in FIG. 2A, the mounting height L of the ring 5 and the pressing force applying bolt 6 with respect to the test piece holding portion 3, in other words, from the pressing force applying bolt 6 through the test piece holding portion 3. The contact length Ls and the contact area As can be adjusted by changing the input height L of the pressing force P input to the test piece 2. Here, the input height L is a distance based on the upper end of the test piece main body 20, and is hereinafter referred to as a load point distance L.
As described above, the ring 5 holds the test piece by fitting the spherical tip 62 of the pressing force applying bolt 6 into the recess 32b formed in the test piece holding part 3 (the outer surface 32a of the hanging part 32). A plurality of concave portions 32 b fixed to the portion 3 are arranged in the vertical direction on the test piece holding portion 3. By changing the concave portion 32 b to which the pressing force applying bolt 6 is attached, the ring 5 and the pressing portion for the test piece holding portion 3 are changed. The mounting height of the pressure applying bolt 6 can be changed.

再び図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ），（ｂ）において、接触根元部Ｘ１から接触先端部Ｘ２の間の接触長さＬｓ及びこれに対応する接触面積Ａｓで、傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとが接触しており、図５（ａ），（ｂ）中の両矢印は、傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとの間で所定圧以上の接触圧が生じていることを示す。
図５（ａ）では荷重点距離Ｌ（図２（ａ）参照）が比較的短いため、換言すればモーメントアームが比較的短いため、傾斜面２０ａに作用するモーメントが小さい。この結果、所定圧以上の押圧力Ｐの入力が接触根元部Ｘ１の近辺に限定されるため、接触先端部Ｘ２は接触根元部Ｘ１に比較的近くなって、接触長さＬｓ及び接触面積Ａｓ（換言すれば接触範囲）は比較的狭い範囲となる。すなわち、傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとには局所的に強い接触圧が作用する片当たり状態（不均一な接触状態）となる。 This will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b) again. 5A and 5B, the inclined surface 20a and the inclined surface 4b are in contact with each other at the contact length Ls between the contact root portion X1 and the contact tip portion X2 and the corresponding contact area As. 5 (a) and 5 (b) indicate that a contact pressure of a predetermined pressure or more is generated between the inclined surface 20a and the inclined surface 4b.
In FIG. 5A, the load point distance L (see FIG. 2A) is relatively short. In other words, the moment arm is relatively short, and therefore the moment acting on the inclined surface 20a is small. As a result, since the input of the pressing force P equal to or higher than the predetermined pressure is limited to the vicinity of the contact root portion X1, the contact tip portion X2 is relatively close to the contact root portion X1, and the contact length Ls and the contact area As ( In other words, the contact range is a relatively narrow range. In other words, the inclined surface 20a and the inclined surface 4b are in a single-contact state (non-uniform contact state) in which a strong contact pressure acts locally.

これに対し、図５（ｂ）では荷重点距離Ｌが比較的長いため、換言すればモーメントアームが比較的長いため、傾斜面２０ａに作用するモーメントが大きい。この結果、所定圧以上の押圧力Ｐの入力が、接触根元部Ｘ１から比較的離れた位置にまで及ぶようになるため、接触先端部Ｘ２も接触根元部Ｘ１から比較的離れた位置となって、接触長さＬｓ及び接触面積Ａｓは、比較的広い範囲となる。
したがって、図４（ｇ），（ｈ）に示すように、荷重点距離Ｌが長くなるほど接触面積Ａｓが広くなり、接触長さＬｓが長くなる。
傾斜面２０ａの傾斜角度と傾斜面４ｂの傾斜角度とは、製作上の誤差があるので、通常、完全に一致することはない。このため、傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとの接触は、厳格には全面当たり（均一な接触）ではない。しかし、荷重点距離Ｌを長めにすることで、傾斜面２０ａと傾斜面４ｂとの接触を全面当たりに近づけることができる。 On the other hand, in FIG. 5B, since the load point distance L is relatively long, in other words, since the moment arm is relatively long, the moment acting on the inclined surface 20a is large. As a result, the input of the pressing force P equal to or higher than the predetermined pressure reaches a position relatively far from the contact root portion X1, so that the contact tip portion X2 is also relatively away from the contact root portion X1. The contact length Ls and the contact area As are in a relatively wide range.
Therefore, as shown in FIGS. 4G and 4H, as the load point distance L increases, the contact area As increases and the contact length Ls increases.
The tilt angle of the tilted surface 20a and the tilt angle of the tilted surface 4b usually do not match completely because of manufacturing errors. For this reason, the contact between the inclined surface 20a and the inclined surface 4b is not strictly the entire surface contact (uniform contact). However, by increasing the load point distance L, the contact between the inclined surface 20a and the inclined surface 4b can be brought close to the entire surface.

［２．試験手順］
次に、図１，図２及び図６を参照して、本実施形態の試験手順について説明する。
図６は、本発明の一実施形態のフレッティング疲労試験装置において、「繰返しの変位δ」、「接触片から試験片へ作用する押付力Ｐ」、及び「接触片と試験片との間の相対すべり量ΔＳ」の各項目に関して、時間Ｔに応じた変化を示すグラフである。
まず、接触片４をアクチュエータ７のロッド７１に取り付けると共に、各試験片保持部３に試験片２をその傾斜面２０ａが中心線ＣＬに向かう姿勢で取り付ける。さらに、試験片保持部３Ａ，３Ｂの互いに同一高さの凹部３２ｂ，３２ｂに、各押圧力付与ボルト６の球状先端部６２の先端を挿入することにより、リング５が試験片保持部３Ａ，３Ｂに支持されると共に、リング５から各押圧力付与ボルト６及び試験片保持部３Ａ，３Ｂを介して、試験片２Ａ，２Ｂ及び接触片４に押付力（面圧）が付与される。 [2. Test procedure]
Next, the test procedure of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a diagram showing a fretting fatigue test apparatus according to an embodiment of the present invention. In the fretting fatigue test apparatus, “repetitive displacement δ”, “pressing force P acting from a contact piece to a test piece”, and “ It is a graph which shows the change according to time T regarding each item of "relative slip amount (DELTA) S."
First, the contact piece 4 is attached to the rod 71 of the actuator 7, and the test piece 2 is attached to each test piece holding portion 3 with the inclined surface 20 a directed toward the center line CL. Further, by inserting the tips of the spherical tip portions 62 of the pressing force applying bolts 6 into the concave portions 32b and 32b of the same height of the test piece holding portions 3A and 3B, the ring 5 is connected to the test piece holding portions 3A and 3B. And a pressing force (surface pressure) is applied from the ring 5 to the test pieces 2A, 2B and the contact piece 4 via the pressing force applying bolts 6 and the test piece holding portions 3A, 3B.

次に、接触片４の傾斜面４ａ，４ｂが各試験片２の傾斜面２０ａに当接するように、アクチュエータ７を動作させて、接触片４を第一方向Ｄ１に対して繰返し変位させることで、試験片２に繰返し荷重を付加してフレッティング疲労試験を行う。
接触片４に第一方向Ｄ１に沿って上方に移動するように変位δが付与されると、試験片２は、接触片４と当接しながら第二方向Ｄ２に沿って中心線ＣＬの径方向外側に押し出されるような押圧力Ｐを受け、試験片２と接触片４との間に相対的なすべりが生じる。
一方で、接触片４が第一方向Ｄ１に沿って下方に移動するように変位δが付与されると、試験片２には、押圧力付与ボルト６を介してリング５の弾性力が作用して、第二方向Ｄ２に沿って中心線ＣＬの径方向内側に押し戻されるような押付力Ｐを受ける。そしてこの押付力Ｐによって、試験片２と接触片４との間に相対的なすべりが生じる。 Next, the actuator 7 is operated so that the inclined surfaces 4a and 4b of the contact piece 4 are in contact with the inclined surface 20a of each test piece 2, and the contact piece 4 is repeatedly displaced in the first direction D1. The fretting fatigue test is performed by applying a repeated load to the test piece 2.
When the displacement δ is applied to the contact piece 4 so as to move upward along the first direction D1, the test piece 2 is brought into contact with the contact piece 4 and the radial direction of the center line CL along the second direction D2. A relative slip occurs between the test piece 2 and the contact piece 4 due to the pressing force P that is pushed outward.
On the other hand, when the displacement δ is applied so that the contact piece 4 moves downward along the first direction D1, the elastic force of the ring 5 acts on the test piece 2 via the pressing force application bolt 6. Thus, a pressing force P that is pushed back inward in the radial direction of the center line CL along the second direction D2 is received. The pressing force P causes a relative slip between the test piece 2 and the contact piece 4.

そして、アクチュエータ７により接触片４に上下の繰返しの変位δを付与することによって、このような動作が繰り返される。即ち、図６に示すように、上下の繰返しの変位δに同期するようにして、同じ周期で押付力（面圧）Ｐ、及び、相対すべり量ΔＳが変動する。   Such an operation is repeated by applying the up and down repeated displacement δ to the contact piece 4 by the actuator 7. That is, as shown in FIG. 6, the pressing force (surface pressure) P and the relative slip amount ΔS change in the same cycle so as to synchronize with the up and down displacement δ.

［３．作用・効果］
本発明の一実施形態では、接触片４にアクチュエータ７により第一方向Ｄ１に繰返し荷重を付与し、試験片２は、接触片４に、第一方向Ｄ１と交差する方向Ｄ２から当接する。接触片４及び試験片２が傾斜面２０ａ，４ａ，４ｂの傾斜方向に相対すべり可能とされ、さらには、試験片２はリング５から弾性的に拘束されており、試験片２には、試験片本体２０の上端から所定の距離（荷重点距離）Ｌだけ離れた押付位置から、リング５より押圧力付与ボルト６を介して押付力Ｐが付与される。
このような構成により、接触片４にアクチュエータ７によって第一方向Ｄ１に繰返し荷重を付与することで、試験片２への押付力Ｐを変動させながら接触片４と試験片２との間に相対すべりを発生させてフレッティング疲労試験を行うことができる。
さらには、押圧力付与ボルト６の位置（換言すれば荷重点距離Ｌ）を変更することで、接触片４と試験片２との接触の具合を適宜変更することができる。
したがって、接触片４と試験片２との接触の具合を実機に実際の状況に応じたものとしつつ（例えば片当たり又は全面当たりにして）、あわせて、押付力（面圧）Ｐを変動させながらフレッティング疲労試験を行うことができる。 [3. Action / Effect]
In one embodiment of the present invention, a load is repeatedly applied to the contact piece 4 by the actuator 7 in the first direction D1, and the test piece 2 contacts the contact piece 4 from the direction D2 intersecting the first direction D1. The contact piece 4 and the test piece 2 can be slid relative to each other in the inclined direction of the inclined surfaces 20a, 4a, 4b. Further, the test piece 2 is elastically constrained from the ring 5, and the test piece 2 includes A pressing force P is applied from the ring 5 via the pressing force applying bolt 6 from a pressing position that is a predetermined distance (load point distance) L away from the upper end of the piece body 20.
With such a configuration, a load is repeatedly applied to the contact piece 4 in the first direction D1 by the actuator 7, so that the pressing force P to the test piece 2 is changed while the contact piece 4 and the test piece 2 are relatively moved. A fretting fatigue test can be performed with slipping.
Furthermore, the degree of contact between the contact piece 4 and the test piece 2 can be appropriately changed by changing the position of the pressing force applying bolt 6 (in other words, the load point distance L).
Therefore, the contact force between the contact piece 4 and the test piece 2 depends on the actual situation according to the actual situation (for example, per piece or per whole surface), and the pressing force (surface pressure) P is also changed. The fretting fatigue test can be performed.

また、押圧力付与ボルト６の球状先端部６２の先端を、試験片保持部３の凹部３２ｂに挿入するので、押圧力付与ボルト６及びリング５が試験片保持部３にしっかりと固定されるようになる。これにより、試験中に、試験片２や接触片４に対して、押圧力付与ボルト６及びリング５の位置がずれてしまうことを防止でき、計画通りの条件で試験を行うことができる。   Further, since the tip of the spherical tip 62 of the pressing force applying bolt 6 is inserted into the recess 32b of the test piece holding part 3, the pressing force applying bolt 6 and the ring 5 are firmly fixed to the test piece holding part 3. become. Thereby, it can prevent that the position of the pressing force provision volt | bolt 6 and the ring 5 shift | deviates with respect to the test piece 2 or the contact piece 4 during a test, and it can test on the conditions as planned.

接触片４の両側に試験片２Ａ，２Ｂをそれぞれ配置するので、接触片４により二つの試験片２Ａ，２Ｂに対し同時に繰り返し荷重を付与することができ、１回の試験で、二つの試験片２Ａ，２Ｂに関して試験を行うことができる。   Since the test pieces 2A and 2B are respectively arranged on both sides of the contact piece 4, the contact piece 4 can simultaneously apply a repeated load to the two test pieces 2A and 2B, and two test pieces can be obtained in one test. Tests can be performed on 2A and 2B.

さらに、リング５の材質や径などを変更してその剛性を調整することや、試験片保持部３の材質や形状や寸法を変更してその剛性を調整することや、試験片２の傾斜角度θを調整することにより、アクチュエータ７から接触片４へ繰り返し荷重を作用させた時に、接触片４と試験片２とに作用する押圧力Ｐ、接触片４と試験片２との間の相対すべり量ΔＳを変化させることができる。   Furthermore, changing the material and diameter of the ring 5 to adjust its rigidity, changing the material, shape and dimensions of the specimen holder 3 to adjust its rigidity, and the inclination angle of the specimen 2 By adjusting θ, when a load is repeatedly applied from the actuator 7 to the contact piece 4, the pressing force P acting on the contact piece 4 and the test piece 2, and the relative slip between the contact piece 4 and the test piece 2. The amount ΔS can be changed.

［４．その他］
（１）上記の実施形態では、本発明の環状体を真円のリング５により構成したが、環状体は真円に限定されず、角環状や長円状でもよい。あるいは、一対の棒状体を、間隔をあけて平行に配置し、この棒状体の各端部（又は各端部の近傍）を付勢部材（例えばバネ）によりそれぞれ接続して環状体を構成し、この棒状体により、試験片保持部３を介して、試験片２を接触片４に押圧するようにしてもよい。 [4. Others]
(1) In the above-described embodiment, the annular body of the present invention is configured by the perfect circle ring 5, but the annular body is not limited to a perfect circle, and may be an angular ring shape or an oval shape. Alternatively, a pair of rod-shaped bodies are arranged in parallel with a gap, and each end (or the vicinity of each end) of the rod-shaped body is connected by a biasing member (for example, a spring) to form an annular body. The test piece 2 may be pressed against the contact piece 4 via the test piece holding part 3 by this rod-shaped body.

（２）上記の実施形態では、リング５に螺合した押圧力付与ボルト６を本発明の押付力付与部材としたが、押付力付与部材はこの構成に限定されない。例えば、押付力付与部材として、棒状部材を、試験片保持部３及び試験片２に向けて付勢手段により付勢した状態で環状体に取り付けてもよいし、単にリング５に固定しただけでもよい。   (2) In the above embodiment, the pressing force applying bolt 6 screwed into the ring 5 is the pressing force applying member of the present invention, but the pressing force applying member is not limited to this configuration. For example, as a pressing force applying member, a rod-shaped member may be attached to the annular body in a state of being biased by the biasing means toward the test piece holding part 3 and the test piece 2, or simply fixed to the ring 5. Good.

（３）上記の実施形態では、押圧力付与ボルト６により、試験片保持部３を介して試験片２を押圧するようにしたが、押圧力付与ボルト６を試験片２に接触させて押圧力付与ボルト６から試験片２に押圧力を直接付与するようにしてもよい。このような構成としては、図１及び図２に示す前記実施形態の試験装置１に対し、押圧力付与ボルト６と試験片本体２０との間に位置する試験片保持部３の垂下部３２ｂを省略する構成が例示される。   (3) In the above-described embodiment, the test piece 2 is pressed by the pressing force applying bolt 6 via the test piece holding portion 3, but the pressing force applying bolt 6 is brought into contact with the test piece 2 to press the pressing force. A pressing force may be directly applied from the applying bolt 6 to the test piece 2. As such a configuration, with respect to the test apparatus 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the hanging portion 32 b of the test piece holding portion 3 positioned between the pressing force applying bolt 6 and the test piece main body 20 is provided. A configuration to be omitted is illustrated.

（４）上記の実施形態では、押圧力付与ボルト６をリング５と一体に、試験片保持部３及び試験片２に対する取付位置を変更することで、試験片２に対する押付位置（押付力を付与する位置）を変更したが、押圧力付与ボルト６のリング５への取り付け位置を変更することで試験片２に対する押付位置を変更する構成としてもよい。   (4) In the above embodiment, the pressing force application bolt 6 is integrated with the ring 5, and the mounting position with respect to the test piece holding part 3 and the test piece 2 is changed, so that the pressing position (pressing force is applied to the test piece 2). However, the pressing position with respect to the test piece 2 may be changed by changing the mounting position of the pressing force applying bolt 6 to the ring 5.

（５）上記実施形態では、試験片２Ａ，２Ｂの傾斜面２０ａを互いに同一の角度とすると共に接触片４の傾斜面４ａ，４ｂを互いに同一の角度としたが、試験片２Ａ，２Ｂの傾斜面２０ａを互いに異なる角度とすると共に、接触片４の傾斜面４ａ，４ｂの角度を、試験片２Ａ，２Ｂの傾斜面２０ａの角度に応じた角度として、互いに異なる角度としてもよい。
また、試験片２Ａ，２Ｂと接触片４とがすべり接触可能であれば、試験片２Ａの傾斜面２０ａと接触片４の傾斜面４ａとは同一の角度でなくてもよく、試験片２Ｂの傾斜面２０ａと接触片４の傾斜面４ｂとは同一の角度でなくともよい。 (5) In the above embodiment, the inclined surfaces 20a of the test pieces 2A and 2B are set to the same angle and the inclined surfaces 4a and 4b of the contact piece 4 are set to the same angle, but the test pieces 2A and 2B are inclined. The surface 20a may be different from each other, and the angles of the inclined surfaces 4a and 4b of the contact piece 4 may be different from each other as an angle corresponding to the angle of the inclined surface 20a of the test pieces 2A and 2B.
If the test pieces 2A and 2B and the contact piece 4 are capable of sliding contact, the inclined surface 20a of the test piece 2A and the inclined surface 4a of the contact piece 4 may not be at the same angle. The inclined surface 20a and the inclined surface 4b of the contact piece 4 need not have the same angle.

１ フレッティング疲労試験装置
２Ａ，２Ｂ 試験片
２０ 試験片本体
２０ａ 傾斜面（当接面）
２１ 固定部
２１ａ ベース部
２１ｂ 側壁部
３Ａ，３Ｂ 試験片保持部
３１ 保持部本体
３１ａ 凹所
３１ｂ 側壁
３２ 垂下部
３２ａ 垂下部３２の外側面（外周部）
３２ｂ 凹部
３３ 吊下部
３４ 固定部
３５ 蓋部
３６ ボルト
４ 接触片
４ａ，４ｂ 傾斜面（当接面）
５ 押圧力付与リング
５１ ナット
５１ａ ナット５１のネジ穴
５１ｂ 押圧力付与リングに形成されたネジ穴
６，６Ａ，６Ｂ 押圧力付与ボルト（押付力付与部材）
６１ 操作部
６２ 先端部（球状先端部）
７ アクチュエータ（荷重付与部）
７０ アクチュエータ本体
７１ ロッド
８ 支持体
８１ 支持部
Ａｓ 接触面積
ＣＬ 押圧力付与リングの中心線
Ｄ１ 第一方向
Ｄ２ 第二方向
Ｄ３ 第三方向
Ｌ 荷重点距離
Ｌｓ 接触範囲長さ
Ｐ 試験片に作用する押付力
Ｘ１ 接触根元部
Ｘ２ 接触先端部
ΔＳ 試験片２と接触片４との相対すべり量
δ 接触片４の変位
θ 試験片２の傾斜角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fretting fatigue test apparatus 2A, 2B Test piece 20 Test piece main body 20a Inclined surface (contact surface)
21 Fixing part 21a Base part 21b Side wall part 3A, 3B Specimen holding part 31 Holding part main body 31a Recess 31b Side wall 32 Hanging part 32a Outside surface (outer peripheral part) of hanging part 32
32b Concave part 33 Hanging part 34 Fixing part 35 Lid part 36 Bolt 4 Contact piece 4a, 4b Inclined surface (contact surface)
5 Pressing Force Applying Ring 51 Nut 51a Screw Hole 51b of Nut 51 Screw Holes Formed in the Pressing Force Applying Ring 6, 6A, 6B Pressing Force Applying Bolt (Pressing Force Applying Member)
61 Operation section 62 Tip (spherical tip)
7 Actuator (load application part)
70 Actuator body 71 Rod 8 Support body 81 Support part As Contact area CL Center line of pressing force applying ring D1 First direction D2 Second direction D3 Third direction L Load point distance Ls Contact range length P Pressing acting on test piece Force X1 Contact root X2 Contact tip ΔS Relative slip amount between test piece 2 and contact piece 4 δ Displacement of contact piece 4 θ Inclination angle of test piece 2

Claims (7)

接触片と、
前記接触片に第一方向に繰返し荷重を付与する荷重付与部と、
前記接触片に対して、前記第一方向と交差する第二方向から当接する試験片と、
前記接触片と前記試験片とを、前記第二方向から弾性的に拘束することで、前記接触片と前記試験片とに、所定の押付位置において押付力を付与する押付力付与機構と、
前記押付力付与機構の前記押付位置を、前記第一方向に関して調整する押付位置調整機構とを備え、
前記接触片と前記試験片との当接面が前記第一方向に対して傾斜した形状に設定された
ことを特徴とする、フレッティング疲労試験装置。 A contact piece;
A load applying portion for applying a load repeatedly in the first direction to the contact piece;
A test piece that comes into contact with the contact piece from a second direction intersecting the first direction,
A pressing force application mechanism that applies a pressing force at a predetermined pressing position to the contact piece and the test piece by elastically restraining the contact piece and the test piece from the second direction;
A pressing position adjusting mechanism for adjusting the pressing position of the pressing force applying mechanism with respect to the first direction;
The fretting fatigue testing apparatus, wherein a contact surface between the contact piece and the test piece is set to have a shape inclined with respect to the first direction. 前記試験片は、前記第二方向の両側から前記接触片に当接するように、前記接触片の両側に一対設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフレッティング疲労試験装置。   2. The fretting fatigue testing apparatus according to claim 1, wherein a pair of the test pieces are provided on both sides of the contact piece so as to contact the contact piece from both sides in the second direction. 前記押付力付与機構は、
前記試験片を前記第二方向の外側から囲うように配置された環状体と、
前記環状体に取り付けられ、前記各試験片に直接的に又は間接的に押付力を付与する押付力付与部材とを備えて構成された
ことを特徴とする、請求項２に記載のフレッティング疲労試験装置。 The pressing force application mechanism is
An annular body arranged so as to surround the test piece from the outside in the second direction;
The fretting fatigue according to claim 2, further comprising: a pressing force applying member that is attached to the annular body and applies a pressing force directly or indirectly to the test pieces. Test equipment. 前記押付力付与部材は、前記一対の試験片に向けて前記環状体に一対に取り付けられた
ことを特徴とする、請求項３に記載のフレッティング疲労試験装置。 The fretting fatigue test apparatus according to claim 3, wherein the pressing force application member is attached to the annular body in a pair toward the pair of test pieces. 前記環状体の内周側に配置され、前記試験片を保持する試験片保持部を備え、
前記試験片保持部は、前記保持した試験片よりも外周側に配置される外周部を備え、
前記一対の押付力付与部材は、それぞれ、先端を、前記第一方向に関して任意の位置において、前記外周部に当接させることで、前記外周部を介して前記試験片を前記接触片に押し付けると共に、前記外周部に固定され、
前記押付位置調整機構は、前記一対の押付力付与部材を備えて構成された
ことを特徴とする、請求項４に記載のフレッティング疲労試験装置。 It is arranged on the inner peripheral side of the annular body, and includes a test piece holding part that holds the test piece,
The test piece holding part includes an outer peripheral part arranged on the outer peripheral side of the held test piece,
Each of the pair of pressing force applying members presses the test piece against the contact piece via the outer peripheral portion by bringing the tips into contact with the outer peripheral portion at an arbitrary position in the first direction. Fixed to the outer periphery,
The fretting fatigue test apparatus according to claim 4, wherein the pressing position adjusting mechanism includes the pair of pressing force applying members. 前記試験片保持部の前記外周部には、前記押付力付与部材の前記先端が挿入される凹部が、前記第一方向に沿って複数備えられ、
前記押付位置調整機構は、前記一対の押付力付与部材と、前記複数の凹部とを備えて構成された
ことを特徴とする、請求項５に記載のフレッティング疲労試験装置。 The outer peripheral portion of the test piece holding portion is provided with a plurality of concave portions into which the tip of the pressing force applying member is inserted along the first direction,
6. The fretting fatigue testing apparatus according to claim 5, wherein the pressing position adjusting mechanism includes the pair of pressing force applying members and the plurality of recesses. 請求項１〜６の何れか一項に記載されたフレッティング疲労試験装置を使用して、前記押付力付与機構の前記押付位置を、前記第一方向に関して調整して、前記接触片と前記試験片とを片当たり状態又は全面当たり状態としながらフレッティング疲労試験を行う、フレッティング疲労試験方法。   Using the fretting fatigue test apparatus according to any one of claims 1 to 6, the pressing position of the pressing force application mechanism is adjusted with respect to the first direction, and the contact piece and the test are adjusted. A fretting fatigue test method in which a fretting fatigue test is performed while a piece is in a contact state or a full contact state.
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