JP2019219235A - 二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法 - Google Patents
二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019219235A JP2019219235A JP2018115871A JP2018115871A JP2019219235A JP 2019219235 A JP2019219235 A JP 2019219235A JP 2018115871 A JP2018115871 A JP 2018115871A JP 2018115871 A JP2018115871 A JP 2018115871A JP 2019219235 A JP2019219235 A JP 2019219235A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- test piece
- mold
- central
- shaped test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
【課題】ひずみゲージによりひずみを測定する二軸圧縮引張試験に用いる二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法を提供する。【解決手段】本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具1は、ひずみゲージ105を貼付した十字形状の板状試験片100に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて板状試験片100の中央部101に生じるひずみを測定する二軸圧縮引張試験に用いるものであって、板状試験片100の中央部101を挟持する中央金型11と、中央部101に所定の挟持力を付与する押さえ機構21と、板状試験片100の各片部103を介して中央部101に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる側部金型31、41とを備え、中央金型11は、中央部101を押圧する押圧部15と、押圧部15におけるひずみゲージ105に当接する部位に設けられてヤング率が1500MPa以上3000MPa以下の軟質部材17を有するものである。【選択図】 図1
Description
本発明は、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いる二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法に関する。
鋼板のような金属板材のプレス成形においては、一方向から荷重が作用する一軸荷重(単軸応力)状態だけでなく、金属板材の面内において直交する二方向から荷重が作用する二軸荷重(二軸応力)状態で該金属板材の変形が生じるものとみなされる。そのため、金属板材を被加工材とするプレス成形解析を高精度に行うためには、二軸応力状態における前記金属板材の応力−ひずみ特性を、引張試験や圧縮試験などといった材料試験により予め把握しておく必要がある。
二軸応力状態における材料試験を行うものとして、例えば、特許文献1に開示されている技術が挙げられる。当該技術は、平板状の試験片の下側を支持する支持部を有する下側保持部材と、試験片の上面から応力を負荷する応力負荷部材とこれを保持する上側保持部材とを用いて行うものであって、下側保持部材の支持部で試験片の下面を支持した状態で応力負荷部材により試験片の上面に対して下方に応力を負荷することで、試験片を鞍状に変形させて試験片の上面側における引張応力と、下面側であって該引張応力が作用する軸方向と直交する軸方向の圧縮応力との二軸応力状態を形成するものである。そして、試験片の上方と下方それぞれにレーザー光を照射し、二軸応力状態の前後におけるレーザー光の検出位置間の距離の変化量を測定することで、二軸応力状態における試験片の撓み量(変位)を取得する。
このように、特許文献1に開示された技術は、試験片の面内方向に圧縮荷重と引張荷重を作用させた二軸応力状態における試験片の変位を求めることができるが、二軸の圧縮応力のみや二軸の引張応力のみを試験片に作用させることはできない。
そこで、発明者らはこれまでに、二軸圧縮応力又は二軸引張応力を作用させるものとして、特許文献2に開示されている技術を提案してきた。当該技術によれば、十字形状の板状試験片における中央部の上面と下面の双方を挟持して板厚方向に押圧した状態で、十字形状の4つの片部を介して圧縮荷重及び/又は引張荷重を付与することにより、該板状試験片の中央部を二軸圧縮応力又は二軸引張応力を作用させることができる。
特許文献2に開示されている技術においては、板状試験片の中央部に面内方向の圧縮荷重を付与したときに板厚方向の座屈が生じないようにするために、中央金型により中央部を挟持して板厚方向に所定の荷重を付与して前記中央部を二軸応力状態にするものである。そして、二軸応力状態において板状試験片の中央部に生じるひずみを光学的にまたはひずみゲージにより測定することができるとされている。
これら2つの測定方法のうちひずみゲージによりひずみを測定する場合にあっては、板状試験片の中央部にひずみゲージを貼付するものであるため、中央金型を繰り返し使用することができることに加え、安価かつ簡便に材料試験を行うことが可能となる。一般的に用いられるひずみゲージは、樹脂製のベースの厚みが数十μmのものがある。しかしながら、このようなひずみゲージを板状試験片に貼付し、該板状試験片を中央金型で挟持して所定の荷重を板厚方向に付与すると、ひずみゲージに欠損が生じたり、ひずみゲージに接続するリード線との接続部が損傷し、ひずみを測定することができなくなってしまう課題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、二軸方向から引張荷重及び/又は圧縮荷重を作用させた二軸応力下での板状試験片におけるひずみを該板状試験片に貼付したひずみゲージにより測定するに際し、該ひずみゲージの欠損を防止することができる二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法を提供することを目的とする。
(1)本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具は、ひずみゲージを貼付した十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて、該板状試験片に生じるひずみを前記ひずみゲージにより測定する二軸圧縮引張試験に用いるものであって、前記板状試験片を両面から挟持する一対からなる矩形の中央金型と、該中央金型に前記板状試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段と、前記中央金型の四辺の側方に配設されて前記板状試験片における十字形状の各片部を両面から挟持し、前記板状試験片の面内方向に所定の荷重を作用させる一対からなる側部金型と、を備え、前記中央金型は、その四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部と、該中央金型櫛歯部に囲まれて前記中央金型で挟持された前記板状試験片の中央部を押圧する押圧部と、該押圧部における前記ひずみゲージに当接する部位に設けられてヤング率が1500MPa以上3000MPa以下の軟質部材を有し、前記各側部金型は、前記板状試験片の片部を保持する保持部を有すると共に端部に前記中央金型櫛歯部に抜き差し可能な側部金型櫛歯部が形成されていることを特徴とするものである。
(2)本発明に係る二軸圧縮引張試験方法は、上記(1)に記載の二軸圧縮引張試験用治具を用いて、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させるものであって、前記板状試験片の中央部にひずみゲージを貼付し、前記押圧部に設けられた前記軟質部材を前記板状試験片に貼付したひずみゲージに当接させ、前記押圧部で前記板状試験片の中央部を所定の押圧荷重で押圧するとともに、前記側部金型の保持部で前記板状試験片の各片部を保持した状態で、前記板状試験片の中央部に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて前記ひずみゲージによりひずみを測定することを特徴とするものである。
本発明においては、ひずみゲージを貼付した十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて、該板状試験片に生じるひずみを前記ひずみゲージにより測定する二軸圧縮引張試験に用いるものであって、前記板状試験片を両面から挟持する一対からなる矩形の中央金型と、該中央金型に前記板状試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段と、前記中央金型の四辺の側方に配設されて前記板状試験片における十字形状の各片部を両面から挟持し、前記板状試験片の面内方向に所定の荷重を作用させる一対からなる側部金型と、を備え、前記中央金型は、その四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部と、該中央金型櫛歯部に囲まれて前記中央金型で挟持された前記板状試験片の中央部を押圧する押圧部と、該押圧部における前記ひずみゲージに当接する部位に設けられてヤング率が1500MPa以上3000MPa以下の軟質部材を有し、前記各側部金型は、前記板状試験片の片部を保持する保持部を有すると共に端部に前記中央金型櫛歯部に抜き差し可能な側部金型櫛歯部が形成されていることにより、ひずみゲージの破損を防止し、板状試験片の面内方向に圧縮荷重を付与しても座屈を生じさせず二軸圧縮試験を行うことができ、さらに、中央金型を繰り返し使用することが可能である。
また、板状試験片における一軸方向に圧縮荷重を付与するとともに該一軸方向に直交する軸方向に引張荷重を負荷する一軸圧縮・他軸引張試験、さらには、板状試験片の二軸方向に引張荷重を付与した後に二軸圧縮荷重を付与する面内反転負荷試験など、前記板状試験片における二軸方向に任意の応力状態を作用させた二軸圧縮引張試験を容易に行うことができる。
また、板状試験片における一軸方向に圧縮荷重を付与するとともに該一軸方向に直交する軸方向に引張荷重を負荷する一軸圧縮・他軸引張試験、さらには、板状試験片の二軸方向に引張荷重を付与した後に二軸圧縮荷重を付与する面内反転負荷試験など、前記板状試験片における二軸方向に任意の応力状態を作用させた二軸圧縮引張試験を容易に行うことができる。
本発明において、まず、二軸引張圧縮試験の対象とする板状試験片について説明した後、本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法ついて説明する。
<板状試験片>
板状試験片100は、図2に一例として示すように、十字形状であって、該十字形状の中央となる矩形の中央部101と、中央部101の四辺から外方に延出する4つの片部103を有してなるものである。
板状試験片100は、図2に一例として示すように、十字形状であって、該十字形状の中央となる矩形の中央部101と、中央部101の四辺から外方に延出する4つの片部103を有してなるものである。
中央部101は、二軸圧縮引張試験においてひずみや応力などの測定対象となる部位である。図2は、中央部101が正方形のものを例示したものであるが、本発明においては、中央部が長方形のものであってもよい。
片部103は、中央部101を挟んで対向する二組の片部103aおよび片部103bからなり、中央部101に対して片部103aが延在する方向と片部103bが延在する方向とが中央部101において直交し、これらの方向が、板状試験片100に対して圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる二軸の方向に対応する。
すなわち、板状試験片100に対して二軸圧縮試験を行うには、片部103のうち一方の一組の片部103aと他方の一組の片部103bそれぞれを介して中央部101に向かう各軸方向に圧縮荷重を作用させることにより、中央部101を二軸圧縮状態とする。
また、板状試験片100に対して一軸圧縮・他軸引張試験を行うには、例えば、片部103のうち一方の一組の片部103aを介して中央部101に向かって圧縮荷重を作用させるとともに、他方の一組の片部103bを介して中央部101に対して引張荷重を作用させることにより、中央部101を一軸圧縮・他軸引張状態とする。
さらに、板状試験片100に対して二軸引張試験を行うには、例えば、片部103のうち一方の一組の片部103aと、他方の一組の片部103bの双方を介して中央部101に対して引張荷重を作用させることにより、中央部101を二軸引張状態とする。
このように、一組の片部103aと一組の片部103bを介して中央部101に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて、二軸応力状態(二軸圧縮状態、一軸圧縮・他軸引張状態、二軸引張状態)における中央部101のひずみや応力を中央部101に貼付したひずみゲージ105(図1(c)、図4参照)により測定する。
なお、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法は、図2に示す形状の板状試験片100を用いることに限定されるものではなく、二軸圧縮引張試験の荷重条件等に合わせて板状試験片100の形状を適宜変更することができる。
<二軸圧縮引張試験用治具>
本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具1は、図2に一例として示す十字形状の板状試験片100に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いるものであって、図1に示すように、中央金型11と、押さえ機構21と、中央金型11を挟んで対向配置された二組の第1側部金型31および第2側部金型41とを備えている。以下、二軸圧縮引張試験用治具1の各構成について説明する。
本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具1は、図2に一例として示す十字形状の板状試験片100に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いるものであって、図1に示すように、中央金型11と、押さえ機構21と、中央金型11を挟んで対向配置された二組の第1側部金型31および第2側部金型41とを備えている。以下、二軸圧縮引張試験用治具1の各構成について説明する。
なお、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具は、既存の二軸圧縮引張試験機に装着して使用することを想定したものであり、二軸圧縮引張試験機に装着するために二軸圧縮引張試験用治具の寸法や形状などを適宜変更しても、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具の作用および機能が異なるものではない。
≪中央金型≫
中央金型11は、図3に示すように、板状試験片100を上下両面から挟持する一対の略矩形状のものであり、該矩形状の四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部13と、4つの中央金型櫛歯部13に囲まれて板状試験片100の中央部101を押圧する押圧部15と、押圧部15に設けられた軟質部材17を有する(図1(c))。また、中央金型11は、面内方向への移動を防止するため、図1及び図3に示すように、その四隅が位置決めピン19により押さえ機構21のベース部23に固定される。
中央金型11は、図3に示すように、板状試験片100を上下両面から挟持する一対の略矩形状のものであり、該矩形状の四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部13と、4つの中央金型櫛歯部13に囲まれて板状試験片100の中央部101を押圧する押圧部15と、押圧部15に設けられた軟質部材17を有する(図1(c))。また、中央金型11は、面内方向への移動を防止するため、図1及び図3に示すように、その四隅が位置決めピン19により押さえ機構21のベース部23に固定される。
中央金型櫛歯部13は、図3に示すように、押圧部15を挟んで対向する一組の中央金型櫛歯部13aと一組の中央金型櫛歯部13bからなり、一方の中央金型櫛歯部13aが延在する方向と、他方の中央金型櫛歯部13bが延在する方向とが押圧部15において直交する。そして、これらの方向は図4に示すように、板状試験片100の片部103a及び103bを介して中央部101に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる二軸の方向に対応する。
図3および図1(c)に示す押圧部15は、二組の中央金型櫛歯部13aおよび中央金型櫛歯部13bに囲まれて中央金型11で挟持された板状試験片100の中央部101を押圧するものであり、押さえ機構21により所定の挟持力で板状試験片100の中央部101を押圧する。
軟質部材17は、押圧部15におけるひずみゲージ105に当接する部位に設けられてヤング率が1500MPa以上3000MPa以下のものである。また、軟質部材17は、少なくともひずみゲージ105が貼付された側となる中央金型11aの押圧部15に設けられているものとする。
押圧部15に設けられた軟質部材17の一例を図5に示す。図5は、板状試験片100の上下両面を挟持する中央金型11aおよび11b(図4(a)参照)のうち、板状試験片100に貼付されたひずみゲージ105側となる中央金型11aの下面側を上にして図示したものである。なお、図5(a)は、軟質部材17が設けられておらず、板状試験片100に直接当接する押圧面部15aを有する中央金型11cを示したものである。
本実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具1に用いられている中央金型11aは、図5(a)に示す中央金型11cの押圧面部15aに矩形状の凹みを設け、凹ませた部位15b(図5(b))に軟質部材17を嵌め込んだものである(図5(c))。
このように、押圧部15における板状試験片100に当接する全面に軟質部材17が設けられていることにより、中央金型11により板状試験片100を挟持したときにおいては、板状試験片100の中央部101に貼付されたひずみゲージ105に軟質部材17を当接させることができる。
なお、軟質部材17の材料としては、樹脂を例示でき、ヤング率が上記の1500MPa以上3000MPa以下の範囲にあるものを選択すればよい。
さらに、図5(c)に示す軟質部材17は、一例として、押圧部15における板状試験片100に当接させる全面に設けられたものである。もっとも、本発明においては、押圧部15における板状試験片100の当接する面部のうちひずみゲージ105に当接する一部の部位に設けてもよい(図示なし)。この場合、押圧部15においては、板状試験片100に当接させる面と軟質部材とが面一となるように軟質部材を設ければよい。
さらに、図5(c)に示す軟質部材17は、一例として、押圧部15における板状試験片100に当接させる全面に設けられたものである。もっとも、本発明においては、押圧部15における板状試験片100の当接する面部のうちひずみゲージ105に当接する一部の部位に設けてもよい(図示なし)。この場合、押圧部15においては、板状試験片100に当接させる面と軟質部材とが面一となるように軟質部材を設ければよい。
≪押さえ機構≫
押さえ機構21は、中央金型11に対して板状試験片100の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段として、図1(b)に示すように、ベース部23と天板部25とボルト27を備えてなるものであり、ベース部23と天板部25により中央金型11の上下から挟持する。
押さえ機構21は、中央金型11に対して板状試験片100の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段として、図1(b)に示すように、ベース部23と天板部25とボルト27を備えてなるものであり、ベース部23と天板部25により中央金型11の上下から挟持する。
押さえ機構21においては、ベース部23と天板部25の四隅をボルト27により任意の締付力で締め付けることにより中央金型11に所定の挟持力を付与し、中央金型11の押圧部15で板状試験片100の中央部101を押圧することができる。
天板部25の下面(中央金型11側)における中央金型11の上面(押圧部15に対応する上面側)には、当接する位置に凸部(図示なし)が設けられており、板状試験片100の中央部101を押圧する挟持力を付与する際に、天板部25を中央金型櫛歯部13には当接させずに中央金型11を挟持できるようになっている。
このため、当該凸部を中央金型11の押圧部15に当接させて押さえ機構21が中央金型11に挟持力を付与した状態であっても、第1側部金型31および第2側部金型41を移動させることができる。
≪第1側部金型および第2側部金型≫
第1側部金型31および第2側部金型41は、図1および図3に示すように、側部金型として中央金型11の各四辺の側方に配設され、板状試験片100の片部103を上下両面から挟持するものであり、板状試験片100の面内方向に所定の荷重(圧縮及び/又は引張)を作用させる。
第1側部金型31および第2側部金型41は、図1および図3に示すように、側部金型として中央金型11の各四辺の側方に配設され、板状試験片100の片部103を上下両面から挟持するものであり、板状試験片100の面内方向に所定の荷重(圧縮及び/又は引張)を作用させる。
第1側部金型31は、図3に示すように、中央金型11の押圧部15を挟んで対向して配設された一組の第1側部金型31a、31bからなり、第1側部金型31a、31bは、板状試験片100における一組の片部103aを保持する保持部33a、33bを有している。また、第1側部金型31a、31bの端部には、中央金型11の中央金型櫛歯部13aに抜き挿し可能な側部金型櫛歯部35a、35bが形成されている。
同様に、第2側部金型41は、中央金型11の押圧部15を挟んで対向して配設された一組の第2側部金型41a、41bからなり、第2側部金型41a、41bは、板状試験片100の片部103bを保持する保持部43a、43bを有している。また、第2側部金型41a、41bの端部には、中央金型11の中央金型櫛歯部13bに抜き挿し可能な側部金型櫛歯部45a、45bが形成されている。
第1側部金型31および第2側部金型41は、ベース部23の上面に設けられたコロ37およびコロ47上にそれぞれ設置され、側部金型櫛歯部35および側部金型櫛歯部45それぞれが中央金型11の中央金型櫛歯部13aおよび13bに噛み合った状態で抜き差し可能に移動する。
<二軸圧縮引張試験方法>
次に、本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験方法について、二軸圧縮引張試験用治具1を用いて板状試験片100において直交する二軸方向に圧縮荷重を作用させる場合を例として説明する。
次に、本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験方法について、二軸圧縮引張試験用治具1を用いて板状試験片100において直交する二軸方向に圧縮荷重を作用させる場合を例として説明する。
まず、上下一対の中央金型11の間に板状試験片100を配置し、押さえ機構21により中央金型11に所定の挟持力を付与し、中央金型11で挟持された板状試験片100の中央部101を押圧部15に設けられた軟質部材17で押圧する。
次に、中央部101を押圧した状態のまま、第1側部金型31の側部金型櫛歯部35が中央金型11の中央金型櫛歯部13aに噛み合った状態で抜き差し可能となるように第1側部金型31を配設するとともに、第2側部金型41の側部金型櫛歯部45が中央金型櫛歯部13bに噛み合った状態で抜き差し可能となるように第2側部金型41を配設する。
ここで、上下一対の各第1側部金型31の保持部33で板状試験片100の片部103aの上下両面を保持し、上下一対の各第2側部金型41の保持部43で板状試験片100の片部103bの上下両面を保持する。
そして、各第1側部金型31が片部103aを、各第2側部金型41が片部103bを保持した状態で、第1側部金型31および第2側部金型41を中央金型11に向かって移動させる。
第1側部金型31および第2側部金型41は、それぞれが互いに干渉することなく中央金型11に向けて移動させることができるため、板状試験片100の中央部101を二軸圧縮状態とすることができる。
ここで、二軸圧縮引張試験用治具1においては、押さえ機構21により上下一対の中央金型11を挟持し、押圧部15により板状試験片100における中央部101の全面を押圧するため、中央部101に押圧荷重を付与できない部位は存在しない。そのため、中央部101に二軸圧縮荷重を作用させた状態においても中央部101の座屈変形を防止することができる。
本実施の形態では、板状試験片100の中央部101に貼り付けたひずみゲージ105により、二軸圧縮状態におけるひずみを測定するものであるが、軟質部材17がひずみゲージ105に当接するように板状試験片100を中央金型11の押圧部15で押圧している(図1(c)参照)。
上述のとおり、軟質部材17は、ヤング率が1500MPa以上3000MPa以下のものとする。
ヤング率が1500MPa未満の軟質部材17を用いた場合、図6(a)に示すように、板状試験片100の中央部101に圧縮荷重を作用させると中央部101が座屈してしわを生じ、ひずみゲージ105の測定精度が低下する。
ヤング率が1500MPa未満の軟質部材17を用いた場合、図6(a)に示すように、板状試験片100の中央部101に圧縮荷重を作用させると中央部101が座屈してしわを生じ、ひずみゲージ105の測定精度が低下する。
また、ヤング率が3000MPa超の軟質部材17を用いた場合、図6(b)に示すように、押圧部15で板状試験片100を押圧するとひずみゲージ105自体や、ひずみゲージ105とリード線107の接続部が損傷する。前述のとおり、一般的に用いられるひずみゲージは、樹脂製のベースの厚みが数十μmのものが用いられている。しかしながら、このようなひずみゲージを板状試験片に貼付し、該板状試験片を中央金型で挟持して所定の荷重を板厚方向に付与すると、ひずみゲージに欠損が生じたり、ひずみゲージに接続するリード線との接続部が損傷し、ひずみを測定することができなくなってしまう場合があった。
前述のとおり、ひずみゲージ105には、ベース部(図示なし)の厚みが約10μm程度の薄いものを用いることができるが、このような薄型のひずみゲージ105を使用する場合であっても、圧縮荷重を作用させたときに中央部101における板厚方向の座屈を防ぐために所定の荷重で押圧する必要があるため、ひずみゲージ105が欠損しやすい。さらに、ひずみゲージ105に接続するリード線107はその線径が0.1mm程度であってひずみゲージ105よりも厚みがあるために、当該接続部が損傷する場合もある。
一方、ヤング率が1500MPa以上3000MPa以下の軟質部材17を用いることで、板状試験片100の面内方向に圧縮荷重を作用させたとの測定精度を低下させずに、かつ、ひずみゲージ105の欠損を防止して二軸圧縮状態におけるひずみを測定することができる。
なお、上記の説明は、二軸圧縮試験を行う場合についてのものであったが、本発明に係る二軸圧縮引張試験方法は、既存の二軸圧縮引張試験機を用いて行うことを想定したものである。そのため、板状試験片100の片部103を保持する一組の第1側部金型31と一組の第2側部金型41を互いに独立に移動させることにより、板状試験片100の中央部101に対して圧縮荷重又は引張荷重を作用させても良い。
例えば、中央金型11の押圧部15により板状試験片100の中央部101を押圧した状態で、板状試験片100の片部103aを保持する第1側部金型31を中央金型11に向かって移動させるとともに、片部103bを保持する第2側部金型41を中央金型11から離れる方向に移動させることにより、面外座屈を防止しながら板状試験片100に単軸圧縮荷重と単軸引張荷重を作用させる一軸圧縮・他軸引張試験を行うことができる。
同様に、片部103のうち一方の一組の片部103aを保持する第1側部金型31と、片部103bを保持する第2側部金型41の双方を板状試験片100の中央部101から離れる方向に移動させて引張荷重を作用させることで、板状試験片100に二軸引張荷重を作用させる二軸引張試験を行うことができる。
また、本発明に係る二軸圧縮引張試験方法で用いる二軸圧縮引張試験用治具1は、板状試験片100の片部103aを保持する第1側部金型31と、片部103bを保持する第2側部金型41とをそれぞれ独立に移動させることができるので、上記のように十字形状の板状試験片100に対して、二軸圧縮荷重だけでなく二軸引張荷重や一軸圧縮荷重・他軸引張荷重を作用させることができるだけでなく、各軸方向に作用させる荷重の比(応力比)を任意に設定することができる。
さらに、二軸圧縮引張試験用治具1を用いる二軸圧縮引張試験方法においては、例えば上記のように第1側部金型31および第2側部金型41を用いて板状試験片100に引張荷重を付与した後、第1側部金型31および第2側部金型41それぞれを板状試験片100の中央部101側に向かって移動させて圧縮荷重を作用させることにより、面外座屈を防止しながら面内反転負荷試験を行うこともできる。
また、上記の説明は、板状試験片100を水平に配置したものであったため、中央金型11、第1側部金型31および第2側部金型41は、板状試験片100に対して上下両面に配置されているものであるが、本発明は、二軸圧縮引張試験用治具の配置をこれに限定されるものではなく、二軸圧縮引張試験機に板状試験片を設置する向きに合わせて配置すれば良い。
なお、第1側部金型31および第2側部金型41は、それぞれの側部金型櫛歯部35および45が中央金型11の中央金型櫛歯部13aおよび13bに噛み合った状態で移動させる際に摩擦力を低減させるために、例えば板状試験片100と中央金型11との間にテフロン(登録商標)シートを挟み込んでもよい。
本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法の作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、以下これについて説明する。
本実施例では、図1に示す二軸圧縮引張試験用治具1を用いて、図7に示す十字形状の板状試験片110の二軸方向から圧縮荷重を作用させたときの中央部111に生じるひずみを測定した。
板状試験片110は、引張強度590MPa級、板厚1.2mmの冷延鋼板を供試材とし、正方形の中央部111と、中央部111を挟んで対向し外方に延出する二組の片部113a及び片部113bを有する十字形状とした。ここで、中央部111の幅を30mm、片部113a及び片部113bそれぞれの軸方向(図7中のX軸方向及びY軸方向)における板状試験片110の長さを320mmとした。
二軸圧縮試験においては、まずは、板状試験片110の中央部111には、リード線(銅線、φ0.14mm)を接続したひずみゲージ(ベースの厚み13μm)を貼付した。そして、板状試験片110の中央部111を中央金型11により挟持するとともに片部113を第1側部金型31及び第2側部金型41により保持し、二軸応力試験機(図示なし)に設置した。中央金型11により中央部111を挟持する際には、軟質部材17を板状試験片110に貼付したひずみゲージに当接させた。
そして、中央部111に二軸方向(図7のX軸方向及びY軸方向)から圧縮荷重を作用させ、中央部111に生じるひずみをひずみゲージにより測定した。さらに、板状試験片110に付与した荷重と板状試験片の片部の断面積から、中央部111に作用する応力を各軸方向について算出した。
本実施例では、ヤング率が本発明の範囲内である1500MPa以上3000MPa以下の樹脂を軟質部材17に用いた場合を発明例とした、
図8に、軟質部材17としてヤング率2000MPaのポリウレタンを用いて二軸圧縮荷重を作用させたときのX軸方向及びY軸方向それぞれの塑性ひずみと真応力の関係の測定結果を示す。
図8の横軸は、引張側のひずみを正(プラス)としたときの塑性ひずみの値である。図8より、測定された塑性ひずみと真応力の関係は、X軸方向とY軸方向とでほぼ同等結果となり、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具1を用いることで、塑性ひずみが-0.012(圧縮)まで測定できることが示される。
本実施例では、軟質部材が設けられておらず板状試験片110に直接当接する押圧面部15aが設けられた中央金型11c(図5(a)参照)を用いた場合を従来例とし、前述の発明例と同様に板状試験片110に対して二軸方向から圧縮荷重を作用させて試験を行った。しかしながらひずみゲージが貼付された板状試験片110を中央金型11cにより挟持して所定の荷重で押圧したところ、ひずみゲージが損傷してしまい、ひずみを測定することはできなかった。
さらに、本実施例では、発明例の比較対象として、軟質部材17のヤング率が本発明の範囲外(1500MPa未満又は3000MPa超)の樹脂を用いた場合を比較例とした。比較例においても、板状試験片110に貼付したひずみゲージによりひずみを測定し、軟質部材17に用いた樹脂の種類とヤング率以外の条件(荷重条件、試験片形状など)は、発明例と同一とした。
表1に、本実施例において軟質部材17の材料として用いた樹脂の種類と、各樹脂のヤング率を示す。
表1に、本実施例において軟質部材17の材料として用いた樹脂の種類と、各樹脂のヤング率を示す。
表1に、二軸圧縮荷重を付与したときの実験可否の結果も併せて示す。実験可否の欄に示す“しわ”は、二軸圧縮荷重を付与することで中央部111が座屈してしわが発生したもの、“ゲージ欠損”は、ひずみゲージの欠損やリード線との接続部の損傷によりひずみの測定ができなかったもの、“○”は、中央部111におけるしわやひずみゲージの欠損のいずれも生じることなく。ひずみを測定できたものを示してる。さらに、軟質部材17の種類とヤング率が異なるものであって、発明例におけるひずみの測定値は一致する結果であった。
表1より、発明例においては、軟質部材17に用いた樹脂の種類によらずヤング率が1500MPa以上3000MPa以下ものであれば、中央部111における座屈の発生と、ひずみゲージの損傷の双方を防止することができた。
これに対し、比較例においては、軟質部材17の種類によらずヤング率が本発明の範囲よりも小さい場合にはしわが発生し、ヤング率が本発明の範囲よりも大きい場合にはひずみゲージが欠損し、試験ができなかった。
これに対し、比較例においては、軟質部材17の種類によらずヤング率が本発明の範囲よりも小さい場合にはしわが発生し、ヤング率が本発明の範囲よりも大きい場合にはひずみゲージが欠損し、試験ができなかった。
以上、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具によれば、十字形状の板状試験片に圧縮荷重を作用させても面外座屈を防止して二軸圧縮引張試験を行うことができることが実証された。さらに、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具を用いて二軸圧縮引張試験を行うことにより、プレス成形解析に有意な材料特性(ひずみ−応力関係)を取得できることが示された。
1 二軸圧縮引張試験用治具
11、11a、11b 中央金型
11c 中央金型(従来例)
13、13a、13b 中央金型櫛歯部
15 押圧部
15a 押圧面部
15b 部位
17 軟質部材
19 位置決めピン
21 押さえ機構
23 ベース部
25 天板部
27 ボルト
31、31a、31b 第1側部金型
33、33a、33b 保持部
35、35a、35b 側部金型櫛歯部
37 コロ
41、41a、41b 第2側部金型
43、43a、43b 保持部
45、45a、45b 側部金型櫛歯部
47 コロ
100 板状試験片
101 中央部
103、103a、103b 片部
105 ひずみゲージ
107 リード線
110 板状試験片
111 中央部
113、113a、113b 片部
11、11a、11b 中央金型
11c 中央金型(従来例)
13、13a、13b 中央金型櫛歯部
15 押圧部
15a 押圧面部
15b 部位
17 軟質部材
19 位置決めピン
21 押さえ機構
23 ベース部
25 天板部
27 ボルト
31、31a、31b 第1側部金型
33、33a、33b 保持部
35、35a、35b 側部金型櫛歯部
37 コロ
41、41a、41b 第2側部金型
43、43a、43b 保持部
45、45a、45b 側部金型櫛歯部
47 コロ
100 板状試験片
101 中央部
103、103a、103b 片部
105 ひずみゲージ
107 リード線
110 板状試験片
111 中央部
113、113a、113b 片部
Claims (2)
- ひずみゲージを貼付した十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて、該板状試験片に生じるひずみを前記ひずみゲージにより測定する二軸圧縮引張試験に用いる二軸圧縮引張試験用治具であって、
前記板状試験片を両面から挟持する一対からなる矩形の中央金型と、
該中央金型に前記板状試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段と、
前記中央金型の四辺の側方に配設されて前記板状試験片における十字形状の各片部を両面から挟持し、前記板状試験片の面内方向に所定の荷重を作用させる一対からなる側部金型と、を備え、
前記中央金型は、その四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部と、該中央金型櫛歯部に囲まれて前記中央金型で挟持された前記板状試験片の中央部を押圧する押圧部と、該押圧部における前記ひずみゲージに当接する部位に設けられてヤング率が1500MPa以上3000MPa以下の軟質部材を有し、
前記各側部金型は、前記板状試験片の片部を保持する保持部を有すると共に端部に前記中央金型櫛歯部に抜き差し可能な側部金型櫛歯部が形成されていることを特徴とする二軸圧縮引張試験用治具。 - 請求項1に記載の二軸圧縮引張試験用治具を用いて、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験方法であって、
前記板状試験片の中央部にひずみゲージを貼付し、
前記押圧部に設けられた前記軟質部材を前記板状試験片に貼付したひずみゲージに当接させ、前記押圧部で前記板状試験片の中央部を所定の押圧荷重で押圧するとともに、前記側部金型の保持部で前記板状試験片の各片部を保持した状態で、前記板状試験片の中央部に圧縮荷重及び/又は引張荷重を作用させて前記ひずみゲージによりひずみを測定することを特徴とする二軸圧縮引張試験方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018115871A JP2019219235A (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018115871A JP2019219235A (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019219235A true JP2019219235A (ja) | 2019-12-26 |
Family
ID=69096162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018115871A Pending JP2019219235A (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019219235A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111504775A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-08-07 | 西安建筑科技大学 | 一种可调节爪式混凝土单轴拉伸试验夹具及其使用方法 |
CN113670719A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-19 | 华南理工大学 | 一种一模两用的平面应变压缩试验模具 |
KR102400933B1 (ko) * | 2020-11-24 | 2022-05-23 | 현대제철 주식회사 | 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법 |
-
2018
- 2018-06-19 JP JP2018115871A patent/JP2019219235A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111504775A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-08-07 | 西安建筑科技大学 | 一种可调节爪式混凝土单轴拉伸试验夹具及其使用方法 |
KR102400933B1 (ko) * | 2020-11-24 | 2022-05-23 | 현대제철 주식회사 | 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법 |
CN113670719A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-19 | 华南理工大学 | 一种一模两用的平面应变压缩试验模具 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018080923A (ja) | 二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法 | |
KR101911895B1 (ko) | 굽힘 시험을 수행하기 위한 장치 | |
JP2019219235A (ja) | 二軸圧縮引張試験用治具及び二軸圧縮引張試験方法 | |
KR101654164B1 (ko) | 통전용 시편 인장 압축 시험 장치 및 그 방법 | |
CN109668785B (zh) | 一种可调式薄板结构压缩屈曲试验夹具 | |
CN108195679B (zh) | 一种测量线材微小试样抗拉强度的装置及试验方法 | |
KR100940655B1 (ko) | 시험편 굽힘방지용 지그장치 | |
JP2008281390A (ja) | 曲げ試験治具の製造方法、曲げ試験治具および曲げ試験装置 | |
JP2014228290A (ja) | 二軸引張試験方法 | |
JP2019035603A (ja) | 二軸面内圧縮試験方法 | |
KR101176958B1 (ko) | 3점 지지 굽힘 시험기 | |
CN110530718B (zh) | 一种基于白光干涉测量表面形貌的双轴残余应力引入装置 | |
CN106404553B (zh) | 三点弯曲试样延性断裂韧性jic辅助测试装置以及测试方法 | |
CN110608834A (zh) | 一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置 | |
JPS6381244A (ja) | 疲労試験方法 | |
CN111595674A (zh) | 一种在试样内可加载出多种应力场的装置及加载方法 | |
JP2021135128A (ja) | 自動車車体用金属板材の曲げ試験設備および曲げ試験方法並びにその曲げ試験設備による曲げ性能評価方法 | |
US11125665B2 (en) | Test jig and test method | |
CN113237739A (zh) | 一种包辛格行为测量用连续拉压试验夹具 | |
CN210893502U (zh) | 一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置 | |
CN210037443U (zh) | 一种金属板料变形抗力的测量装置 | |
TWI471560B (zh) | 平板剪力試驗裝置 | |
JP2021113706A (ja) | 応力評価方法、曲げ加工性評価方法、および金属部材の製造方法 | |
CN210742022U (zh) | 一种柔性材料剪切夹具和柔性材料剪切设备 | |
CN113466028A (zh) | 一种用于双轴加载***的十字压缩试样夹具及其加载方法 |