JP3228166B2 - High-pressure / high-speed triaxial testing equipment and jig holding jig - Google Patents

High-pressure / high-speed triaxial testing equipment and jig holding jig

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JP3228166B2
JP3228166B2 JP04207897A JP4207897A JP3228166B2 JP 3228166 B2 JP3228166 B2 JP 3228166B2 JP 04207897 A JP04207897 A JP 04207897A JP 4207897 A JP4207897 A JP 4207897A JP 3228166 B2 JP3228166 B2 JP 3228166B2
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固形物や粉末の高
圧環境下における衝撃特性を調査研究するための試験装
置、及びこの試験装置を用いて静圧状態試験を実施する
際に、圧力容器内に試験体を保持するための治具に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a test apparatus for investigating and studying the impact characteristics of solids and powders in a high-pressure environment, and a pressure vessel for performing a static pressure test using this test apparatus. The present invention relates to a jig for holding a test body in the inside.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子力発電所、重化学工業プラント施設
等では、偶発的な航空機の墜落、燃料,火薬等の爆発等
が発生した場合でも、二次災害を防ぐために、十分な強
度と安全性を確保する必要がある。そこで、鉄筋コンク
リート構造物の場合には、鉄筋量を増加したり、鋼板等
で覆ったりして補強している。従って、このような場
合、前記した偶発的な事故が発生すると、コンクリート
部材は高圧に拘束された状態で、高速の衝撃荷重を受け
ることになる。
2. Description of the Related Art Nuclear power plants and heavy chemical industry plant facilities must have sufficient strength and safety to prevent secondary disasters even if accidental aircraft crashes, explosions of fuel, explosives, etc. occur. Need to secure. Therefore, in the case of a reinforced concrete structure, the reinforcing bar is reinforced by increasing the amount of the reinforcing bar or covering it with a steel plate or the like. Therefore, in such a case, when the accidental accident described above occurs, the concrete member receives a high-speed impact load while being restrained by high pressure.

【0003】ところで、高圧に拘束された状態で、高速
の衝撃荷重を受ける部材には、その力学的性状に速度効
果(ひずみ速度効果)が影響するので、この部材を使用
した構造物の挙動は、静的荷重に対するものとは異なる
と考えられる。そこで、高圧環境下における部材の衝撃
特性を各種の試験装置を用いて調査,研究している。
By the way, a member subjected to a high-speed impact load in a state of being restrained by a high pressure is affected by a speed effect (strain speed effect) on its mechanical properties. Is considered different from that for static loads. Therefore, the impact characteristics of members under high pressure environment are investigated and studied using various test equipment.

【0004】その一つに、例えば図6に示すような、高
圧三軸圧縮応力下における材料の応力−歪試験装置があ
る。図6に示す応力−歪試験装置は、ゴムスリーブ1内
にいれた試験体2の上下にペデスタル3,4を配し、こ
れらのペデスタル3,4の両端をロードセル5とピスト
ン6で挟み、これら全体を4本のボルト7で締め付ける
ことで、内圧の反力をとる構造である。
One of them is a stress-strain test apparatus for a material under a high-pressure triaxial compressive stress as shown in FIG. In the stress-strain test apparatus shown in FIG. 6, pedestals 3 and 4 are arranged above and below a test body 2 placed in a rubber sleeve 1, and both ends of these pedestals 3 and 4 are sandwiched between a load cell 5 and a piston 6. The entire structure is tightened by four bolts 7 to take the reaction force of the internal pressure.

【0005】そして、図示しないオイルポンプによりオ
イルチャンバー8内に圧油を供給し、試験体2の外周面
を所定の側圧となるまで加圧すると、圧油は上部オイル
チャンバー9にも流入してピストン6を載荷し、前記し
た側圧と同じ軸方向力が試験体2に加えられる。次に、
油圧式載荷装置に前記した応力−歪試験装置を設置し、
前記した側圧を一定に保持したまま、ピストン6の軸方
向力をさらに増加させ、偏差成分を加えてゆく。そし
て、この時の軸方向荷重をロードセル5で、また、側圧
をオイルチャンバー8内に取り付けてある高圧用圧力変
換器10で検出すると共に、試験体2に生じる軸方向及
び円周方向の歪を、試験体2に貼付した歪ゲージ11に
より検出する。
When oil pressure is supplied into the oil chamber 8 by an oil pump (not shown) and the outer peripheral surface of the test body 2 is pressurized to a predetermined lateral pressure, the oil pressure also flows into the upper oil chamber 9. The piston 6 is loaded, and the same axial force as the above-described lateral pressure is applied to the test body 2. next,
The above-mentioned stress-strain test device is installed in a hydraulic loading device,
While maintaining the above-described lateral pressure constant, the axial force of the piston 6 is further increased to add a deviation component. Then, the axial load at this time is detected by the load cell 5, the lateral pressure is detected by the high-pressure pressure transducer 10 mounted in the oil chamber 8, and the axial and circumferential strains generated in the test piece 2 are detected. Is detected by the strain gauge 11 attached to the test body 2.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示すような試験装置では、ピストン6の移動を油圧で
行っているので、軸力の載荷速度は4m/秒程度が限度
であり、航空機の墜落、燃料,火薬等の爆発時のような
100m/秒以上の超高速の載荷荷重を負荷することが
できない。仮に、負荷できたとしても、ロードセル5で
はその衝撃荷重を測定することは不可能である。また、
軸力載荷時における試験体2の変形により、軸力の負
荷圧力が低下し、側圧が変動するという問題もある。さ
らに、ピストン6に軸力を載荷するために、ピストン
6の外周部にフランジ6aを一体的に設けているので、
このフランジ6aが検出値に悪影響を及ぼすおそれがあ
る。
However, in the test apparatus shown in FIG. 6, since the movement of the piston 6 is performed by hydraulic pressure, the loading speed of the axial force is limited to about 4 m / sec. An ultra-high-speed load of 100 m / sec or more cannot be applied as in the case of a crash, explosion of fuel, explosive, or the like. Even if the load can be applied, the load cell 5 cannot measure the impact load. Also,
Due to the deformation of the test body 2 during the loading of the axial force, there is also a problem that the applied pressure of the axial force is reduced and the lateral pressure is changed. Further, since a flange 6a is integrally provided on the outer peripheral portion of the piston 6 in order to load an axial force on the piston 6,
The flange 6a may adversely affect the detection value.

【0007】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、100m/秒以上の超高速の載荷
荷重を負荷することができる高圧・高速三軸試験装置、
及びこの試験装置を用いて静圧状態試験を実施する際
に、圧力容器内に試験体を保持する治具を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has a high-pressure / high-speed triaxial testing apparatus capable of applying an ultra-high-speed load of 100 m / sec or more.
It is another object of the present invention to provide a jig for holding a test body in a pressure vessel when performing a static pressure state test using the test apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、側圧と軸方向力を負荷された状態
で圧力容器内にセットされた試験体に、衝撃力発生装置
によって入力棒を介して軸方向の衝撃力を負荷するよう
にすると共に、前記入力棒をストレート状となし、か
つ、入力棒を一端側に負荷する軸力負荷装置からの軸力
受け部を移動可能に取り付けたこととしている。そし
て、このようにすることで、高圧下の試験体に100m
/秒以上の超高速の載荷荷重を負荷することができると
共に、入力棒に取り付けた軸力受け部が検出値に悪影響
を及ぼすおそれもなくなる。
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a test object set in a pressure vessel under a state where a lateral pressure and an axial force are applied is input by an impact force generator. Along with applying an axial impact force via a rod, the input rod is formed in a straight shape, and an axial force receiving portion from an axial load device that loads the input rod on one end side is movable. It has been attached. By doing so, the test object under high pressure is 100 m
/ Sec or more, and the possibility that the axial force receiving portion attached to the input rod adversely affects the detected value is eliminated.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】従来の油圧では、100m/秒以
上の超高速の載荷荷重を負荷することができないので、
本発明では、エアーガン等の衝撃力発生装置を使用し、
打撃体を入力棒に衝突させるようにしている。しかし、
このような衝撃力発生装置を使用した場合には、従来の
ロードセルでは軸方向の衝撃荷重を検出できないので、
本発明では、入力棒、試験体、出力棒を伝わる衝撃波か
ら入力棒、試験体、出力棒に負荷された衝撃荷重を計測
する、スプリットホプキンソンバー方式を採用するよう
にしている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Conventional hydraulic pressure cannot apply an ultra-high-speed load of 100 m / sec or more.
In the present invention, using an impact force generator such as an air gun,
The striking body is made to collide with the input rod. But,
If such an impact force generator is used, conventional load cells cannot detect an impact load in the axial direction.
According to the present invention, a split Hopkinson bar method is used in which the impact load applied to the input rod, the test body, and the output rod is measured from the shock waves transmitted through the input rod, the test body, and the output rod.

【0010】ところで、スプリットホプキンソンバー方
式により衝撃荷重を得るには、一次元の波動理論が用い
られるのであるが、この際、入力棒の反試験体側端部に
軸力を載荷するものでは、試験体の外径は20mm程度
が限度であり、それ以上になれば、一次元の波動理論で
は解析が困難であることが知られている。一方、コンク
リートのように粒子が粗い試験体の場合、外径が20m
mでは試験精度が悪く、最低50mm程度の外径を必要
とする。
In order to obtain an impact load by the split Hopkinson bar method, a one-dimensional wave theory is used. In this case, when an axial force is applied to the end of the input rod opposite to the test piece, a test is performed. It is known that the outer diameter of the body is limited to about 20 mm, and if it is larger than that, it is difficult to analyze the one-dimensional wave theory. On the other hand, in the case of a specimen having coarse particles such as concrete, the outer diameter is 20 m.
With m, the test accuracy is poor and an outer diameter of at least about 50 mm is required.

【0011】しかし、試験体の外径が50mm程度の場
合には、前記したように入力棒の反試験体側端部に軸力
を載荷したのでは、前記したように一次元の波動理論で
は解析が困難であると言える。しかし、入力棒に負荷す
る軸力の負荷位置を任意の位置に移動させることによ
り、一次元の波動理論を適用させることができる可能性
がある。
However, when the outer diameter of the specimen is about 50 mm, the axial force is applied to the end of the input rod opposite to the specimen as described above. Can be said to be difficult. However, there is a possibility that one-dimensional wave theory can be applied by moving the load position of the axial force applied to the input rod to an arbitrary position.

【0012】そこで、本発明では、入力棒に設ける軸力
受け部を移動可能に取り付けることとしている。そし
て、本発明では、入力棒をストレート状に形成し、前記
軸力受け部を入力棒に疵をつけないように取り付けるよ
うにすることで、入力棒に設ける軸力受け部が検出値に
悪影響を及ぼすおそれをなくしている。
Therefore, in the present invention, the axial force receiving portion provided on the input rod is movably mounted. In the present invention, the input rod is formed in a straight shape, and the axial force receiving portion is attached so as not to damage the input rod. Has been eliminated.

【0013】第1の本発明の高圧・高速三軸試験装置
は、上記したような考え方に基づいてなされたものであ
り、試験体を内装する貫通孔を軸方向に設け、この貫通
孔に内装した試験体の外周面に所要の側圧を付与すべ
く、外周面から貫通孔に連通する圧力媒体通路を設けた
側圧負荷用圧力容器と、この圧力容器の前記貫通孔の両
側からそれぞれの一端側を挿入される入力棒及び出力棒
と、このうちの出力棒の他端を支持する反力ストッパー
と、前記入力棒の他端側に設けられ、前記側圧と同じ圧
力を試験体の軸方向に負荷すべく、入力棒を出力棒側に
負荷する軸力負荷装置と、同じく入力棒の他端側に、入
力棒の他方端面と対向して設けられ、側圧と軸力を負荷
された状態の試験体に軸方向の衝撃力を負荷する衝撃力
発生装置と、前記圧力容器及び軸力負荷装置に作用させ
る圧力の制御装置と、前記入力棒、出力棒、及び試験体
に貼付した歪ゲージからのデータを計測するデータ計測
装置を備えてなり、前記入力棒をストレート状に形成す
ると共に、この入力棒に設ける前記軸力負荷装置からの
軸力受け部を移動可能に取り付けたものである。
The first high-pressure, high-speed three-axis test apparatus of the present invention is based on the above-described concept. A through-hole for mounting a test body is provided in the axial direction, and the through-hole is provided in the through-hole. Pressure vessel for providing a pressure medium passage communicating from the outer peripheral surface to the through hole in order to apply a required lateral pressure to the outer peripheral surface of the test specimen, and one end side of each of the two sides of the through hole of the pressure container An input rod and an output rod into which are inserted, a reaction force stopper for supporting the other end of the output rod, and the other end of the input rod, the same pressure as the side pressure being applied in the axial direction of the specimen. An axial load device that loads the input rod on the output rod side to apply the load, and the other end of the input rod is also provided to face the other end face of the input rod, and is loaded with the lateral pressure and the axial force. An impact force generator for applying an impact force in an axial direction to a test body; And a data measuring device for measuring data from a strain gauge attached to the input rod, the output rod, and the test specimen, and the input rod is straightened. And an axial force receiving portion provided on the input rod from the axial force load device is movably mounted.

【0014】そして、上記した第1の本発明の高圧・高
速三軸試験装置の、出力棒と、この出力棒側の圧力容器
蓋を、軸方向に一体的に移動させる移動機構、あるい
は、軸方向に分割した圧力容器の入力棒側を軸方向に移
動させる移動機構を設置すれば、圧力容器への試験体の
セッティングを容易に行えるようになる。これが第2の
本発明の高圧・高速三軸試験装置である。
[0014] The output rod and the pressure vessel lid on the output rod side of the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the first aspect of the present invention are integrally moved in the axial direction. If a moving mechanism for moving the input rod side of the pressure vessel divided in the direction in the axial direction is installed, setting of the test piece to the pressure vessel can be easily performed. This is the second high-pressure, high-speed three-axis test apparatus of the present invention.

【0015】上記した第1あるいは第2の本発明の高圧
・高速三軸試験装置において、入力棒に設ける軸力受け
部を移動可能に取り付ける手段としては、入力棒への固
定及び移動時に、入力棒に疵をつけないものであれば、
機械的なロック機構であっても、また、焼き嵌めであっ
てもよい。機械的なロック機構としては、例えば、二重
筒構成した外リングと内リングの対向する内外周面両側
を、それぞれ外開きのテーパ状に形成し、これら両側の
テーパにそれぞれ合致するテーパ面を有する拡縮部材
に、逆ねじを設けると共に、これら拡縮部材を、逆ねじ
に螺合するボルトを締め込んだり、あるいは、緩めたり
することで、内外リングをそれぞれ内側及び外側に拡縮
するもの等がある。
In the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the means for movably attaching the axial force receiving portion provided on the input rod includes an input when the input rod is fixed and moved. If it does not damage the rod,
It may be a mechanical lock mechanism or a shrink fit. As the mechanical locking mechanism, for example, both sides of the inner and outer peripheral surfaces of the outer ring and the inner ring opposed to each other in the form of a double cylinder are formed in an outwardly open tapered shape, and the tapered surfaces respectively corresponding to these tapered sides are formed. The expansion / contraction member may be provided with a reverse screw, and these expansion / contraction members may be tightened or loosened by bolts screwed into the reverse screw to expand / contract the inner and outer rings inward and outward, respectively. .

【0016】また、上記した第1あるいは第2の本発明
の高圧・高速三軸試験装置において、圧力容器及び軸力
負荷装置に作用させる圧力の制御装置は、同一のものを
使用してもよいが、これら圧力容器と軸力負荷装置に、
それぞれ別個の制御装置を使用した場合には、軸力載荷
時における試験体の変形により、軸力の負荷圧力が低下
し、側圧が変動するという問題がなくなる。
In the above-described first or second high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the present invention, the same control apparatus for controlling the pressure applied to the pressure vessel and the axial load device may be used. However, in these pressure vessels and axial load devices,
In the case where separate control devices are used, the problem that the applied pressure of the axial force decreases and the lateral pressure fluctuates due to the deformation of the test piece during the loading of the axial force is eliminated.

【0017】ところで、上記した第2の本発明の高圧・
高速三軸試験装置を用いて静圧状態試験を実施するに際
しては、試験体を圧力容器の貫通孔内における所定位置
に保持する必要がある。このための試験体保持治具が、
第3の本発明であり、試験体の外周を覆う胴部と、この
胴部の外周面両側に設けられた鍔部とからなり、鍔部
は、圧力容器の貫通孔より僅かに小さい径で、かつ、側
面には適数の貫通孔を設けた構成である。
[0017] By the way, the above-described high pressure and high pressure of the second invention.
When performing a static pressure state test using a high-speed triaxial testing apparatus, it is necessary to hold a test body at a predetermined position in a through hole of a pressure vessel. The test piece holding jig for this
A third aspect of the present invention, which comprises a body covering the outer periphery of the test body and flanges provided on both outer peripheral surfaces of the body, wherein the flange has a diameter slightly smaller than the through hole of the pressure vessel. Further, an appropriate number of through holes are provided on the side surface.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の高圧・高速三軸試験装置及び
試験体保持治具を図1〜図5に示す一実施例に基づいて
説明する。図1は第1の本発明の高圧・高速三軸試験装
置の第1実施例の概略説明図、図2は第1の本発明の高
圧・高速三軸試験装置の第2実施例の概略説明図、図3
は第2の本発明の高圧・高速三軸試験装置の要部拡大説
明図で、(a)は試験体を圧力容器内にセッティングし
た後の状態を示す図、(b)は試験体を圧力容器内にセ
ッティングする前の状態を示す図、図4は本発明の試験
体保持治具の概略説明図、図5は軸力受け部を入力棒へ
固定する機械的なロック機構の一例を示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A high-pressure and high-speed triaxial testing apparatus and a test-piece holding jig according to the present invention will be described below with reference to an embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic explanatory view of a first embodiment of a high-pressure / high-speed triaxial testing apparatus of the first invention, and FIG. 2 is a schematic illustration of a second embodiment of a high-pressure / high-speed triaxial testing apparatus of the first invention. FIG. 3
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of a high-pressure / high-speed triaxial testing apparatus according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. FIG. 4 is a view showing a state before setting in a container, FIG. 4 is a schematic explanatory view of a test piece holding jig of the present invention, and FIG. 5 shows an example of a mechanical lock mechanism for fixing an axial force receiving portion to an input rod. FIG.

【0019】図1〜図5において、21は側圧負荷用圧
力容器であり、例えば第1圧力容器21aと第2圧力容
器21bと圧力容器蓋21cとで構成され、それぞれ軸
中心部に貫通孔21aa,21ba,21caを設けて
いる。そして、第1圧力容器21aには、外周から貫通
孔21aa内に圧油を導く圧力媒体通路21abと、こ
の貫通孔21aa内にセットする試験体22の外周面に
貼付される歪ゲージ23の配線24を、外側に導く取り
出し孔21acが設けられている。また、第2圧力容器
21bには、その内周部に高圧シール21dと、例えば
スリーブ21eが設けられ、このうちの高圧シール21
dは、外周から高圧シール21dの外周面に至る通路2
1bbを介して供給される圧油によって、シール状態を
維持できるようになっている。なお、21fはスリーブ
押さえである。
In FIG. 1 to FIG. 5, reference numeral 21 denotes a pressure vessel for lateral pressure loading, which is constituted by, for example, a first pressure vessel 21a, a second pressure vessel 21b, and a pressure vessel lid 21c. , 21ba, 21ca. In the first pressure vessel 21a, a pressure medium passage 21ab for guiding the pressurized oil from the outer periphery into the through hole 21aa, and wiring of a strain gauge 23 attached to the outer peripheral surface of the test piece 22 set in the through hole 21aa. A take-out hole 21ac that guides 24 outward is provided. The second pressure vessel 21b is provided with a high-pressure seal 21d and, for example, a sleeve 21e on the inner peripheral portion thereof.
d is a passage 2 from the outer periphery to the outer peripheral surface of the high-pressure seal 21d.
The sealed state can be maintained by the pressure oil supplied via 1bb. In addition, 21f is a sleeve press.

【0020】25は前記した圧力容器21の、例えば第
2圧力容器21b側から一端側を挿入する入力棒、26
は同じく圧力容器21の、例えば圧力容器蓋21c側か
ら一端側を挿入する出力棒であり、これらで圧力容器2
1内の試験体22を挟持したり、また、静圧状態試験時
には、圧力容器21内の試験体22の両側に圧油を介し
てこれらが位置している。そして、出力棒26の他端は
反力ストッパー27によって支持され、一方、入力棒2
5の他端側には試験体22を軸方向に負荷すべく、入力
棒25を出力棒26側に負荷する例えばロードセル37
を備えたシリンダ装置等の軸力負荷装置28が設けられ
ている。
Reference numeral 25 denotes an input rod for inserting one end of the pressure vessel 21 from, for example, the second pressure vessel 21b.
Is an output rod into which one end of the pressure vessel 21 is inserted, for example, from the pressure vessel lid 21c side.
During the static pressure test, the test pieces 22 in the pressure vessel 21 are located on both sides of the test pieces 22 via pressure oil. The other end of the output rod 26 is supported by a reaction stopper 27, while the input rod 2
In order to load the test body 22 in the axial direction, the input rod 25 is loaded on the output rod 26 side on the other end side of the load cell 37, for example.
An axial force load device 28 such as a cylinder device provided with

【0021】29は入力棒25の他端面と対向状に設け
られた衝撃力発生装置であり、例えばエアーガン29a
と、このエアーガン29aにより入力棒25の他端面に
向けて発射される打撃棒29bとで構成されている。
Reference numeral 29 denotes an impact force generator provided opposite to the other end surface of the input rod 25, for example, an air gun 29a.
And a striking rod 29b fired toward the other end of the input rod 25 by the air gun 29a.

【0022】30は圧力容器21内にセットした試験体
22の外周に所要の側圧を負荷すべく、また、入力棒2
5を介して前記試験体22に前記側圧と同じ軸力を負荷
すべく、圧力容器21及び軸力負荷装置28に作用させ
る圧力を制御する制御装置であり、軸力は、軸力負荷装
置28に備えたロードセル37により計測する。図1は
1つの制御装置30で圧力容器21と軸力負荷装置28
の両方の圧力を制御するものを、また、図2はそれぞれ
別個の制御装置30により、圧力容器21と軸力負荷装
置28の圧力を制御するものを開示している。この制御
装置30の個数は特に限定されるものではないが、図2
に示すように、圧力容器21と軸力負荷装置28に別個
の制御装置30を設ければ、軸力載荷時における試験体
22の変形により、軸力の負荷圧力が低下し、側圧が変
動するという問題は発生しない。
A reference numeral 30 designates an input rod 2 for applying a required lateral pressure to the outer periphery of the test piece 22 set in the pressure vessel 21.
5 is a control device for controlling the pressure applied to the pressure vessel 21 and the axial load device 28 so as to apply the same axial force as the lateral pressure to the test body 22 through the axial force load device 28. The measurement is performed by the load cell 37 provided in the above. FIG. 1 shows a single control device 30 including a pressure vessel 21 and an axial load device 28.
FIG. 2 discloses an apparatus for controlling the pressure of the pressure vessel 21 and the pressure of the axial load device 28 by separate control devices 30 respectively. Although the number of the control devices 30 is not particularly limited, FIG.
As shown in the figure, if a separate control device 30 is provided for the pressure vessel 21 and the axial load device 28, the load of the axial force decreases due to the deformation of the test body 22 during the loading of the axial force, and the lateral pressure fluctuates. The problem does not occur.

【0023】31は前記入力棒25、出力棒26、及
び、試験体22に貼付した歪ゲージ23からのデータを
計測するデータ計測装置であり、前記した打撃棒29b
を入力棒23の他端面に衝突させた場合に、入力棒2
5、出力棒26及び、試験体22に発生する衝撃波を計
測するものである。また、34は試験体22の外周部を
密着状に覆う耐油性のゴムスリーブであり、高圧の圧油
が試験体22に侵入しないようにするためのものであ
る。
Reference numeral 31 denotes a data measuring device for measuring data from the input rod 25, the output rod 26, and the strain gauge 23 attached to the specimen 22.
Is made to collide with the other end face of the input rod 23, the input rod 2
5, for measuring the shock wave generated in the output rod 26 and the test body 22. Reference numeral 34 denotes an oil-resistant rubber sleeve that covers the outer periphery of the test body 22 in a tight contact state, and is for preventing high-pressure oil from entering the test body 22.

【0024】本発明の高圧・高速三軸試験装置では、前
記入力棒25をストレート状に形成すると共に、この入
力棒25に設ける軸力負荷装置28からの軸力受け部3
2を入力棒25と別体で形成し、入力棒25における軸
方向のどのような位置にも取り付けることができるよう
にしている。
In the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the present invention, the input rod 25 is formed in a straight shape, and the axial force receiving portion 3 from the axial load device 28 provided on the input rod 25 is provided.
2 is formed separately from the input rod 25 so that it can be attached to any position of the input rod 25 in the axial direction.

【0025】ところで、軸力受け部32を入力棒25に
取り付ける手段としては、入力棒25への固定及び移動
時に、入力棒25に疵をつけないものであれば、どのよ
うなものであってもよい。図5は機械的に取り付ける際
の一例を示したもので、例えば、二重筒構成した外リン
グ33aと内リング33bの対向する内外周面両側を、
それぞれ外開きのテーパ状に形成し、これら両側のテー
パにそれぞれ合致するテーパ面を有する拡縮部材33
c,33dに逆ねじを設けると共に、これら拡縮部材3
3c,33dに、前記拡縮部材33c,33dの逆ねじ
に螺合する逆ねじを設けたボルト33eを締め込んだ
り、あるいは、緩めたりすることで、内リング33bと
外リング33aをそれぞれ内側及び外側に拡縮させて、
外リング33aの外周に配置した軸力受け部32を入力
棒25に取り付けたり、また、入力棒25から取り外し
たりするものを示している。このような構成のものを採
用すれば、軸力受け部32の入力棒25に対する取り付
け、取り外しが極めて容易に行える。但し、軸力受け部
32の入力棒25に対する取り付け、取り外し手段は上
記したように、入力棒25に疵をつけないものであれ
ば、焼き嵌め等であってもよい。
The means for attaching the axial force receiving portion 32 to the input rod 25 is not limited as long as it does not damage the input rod 25 when the input rod 25 is fixed and moved. Is also good. FIG. 5 shows an example of mechanical attachment. For example, both sides of the inner and outer peripheral surfaces of the outer ring 33a and the inner ring 33b opposed to each other in the form of a double cylinder,
Enlarging / reducing members 33 each formed in a tapered shape with an outward opening, and having tapered surfaces respectively corresponding to these tapered sides.
c and 33d are provided with reverse screws, and
By tightening or loosening a bolt 33e provided with a reverse screw to be screwed to the reverse screw of the expanding / contracting member 33c, 33d, the inner ring 33b and the outer ring 33a are respectively inside and outside. To scale,
The axial force receiving portion 32 arranged on the outer periphery of the outer ring 33a is attached to the input rod 25 or is removed from the input rod 25. If such a configuration is adopted, the attachment and detachment of the axial force receiving portion 32 to and from the input rod 25 can be performed very easily. However, as described above, the means for attaching and detaching the axial force receiving portion 32 to and from the input rod 25 may be a shrink fitting as long as the input rod 25 is not damaged.

【0026】上記した本発明の高圧・高速三軸試験装置
では、以下のような順序で高圧・高速三軸試験を行う。
なお、図1及び図2に示す実施例構成では、圧力容器2
1の貫通孔21aaが小さく、試験体22を圧力容器2
1内の所定位置にセッティングするに際して若干の不利
があるため、図3に示す第2の本発明の高圧・高速三軸
試験装置構成を参照して説明する。すなわち、図3に示
す高圧・高速三軸試験装置は、図1あるいは図2に示し
た第1の本発明の高圧・高速三軸試験装置の、例えば上
記した出力棒26と圧力容器蓋21cを、例えばシリン
ダ装置35のロッドの出退動によって、出力棒26の軸
方向に一体的に移動させるようにしており、こうするこ
とで、圧力容器21への試験体25のセッティングが容
易に行える。
The high-pressure / high-speed triaxial test apparatus of the present invention performs the high-pressure / high-speed triaxial test in the following order.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the pressure vessel 2
1 is small in the through hole 21aa,
Since there is a slight disadvantage in setting at a predetermined position in 1, a description will be given with reference to the configuration of the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the second invention shown in FIG. That is, the high-pressure / high-speed triaxial test apparatus shown in FIG. 3 is, for example, the output rod 26 and the pressure vessel lid 21c of the high-pressure / high-speed triaxial test apparatus of the first invention shown in FIG. For example, by moving the rod of the cylinder device 35 in and out, the output rod 26 is moved integrally in the axial direction, so that the test specimen 25 can be easily set in the pressure vessel 21.

【0027】試験体22のセッティングに際しては、先
ずシリンダ装置35のロッドを、図3(b)に示すよう
に退入させ、出力棒26と圧力容器蓋21cを第1圧力
容器21aから離反させる。そして、この状態で、試験
体22を入力棒25と出力棒26間に配し、軸力負荷装
置28により、入力棒25を出力棒26に対して突出さ
せ、試験体22に適度の軸力を加えて、試験体22を入
力棒25と出力棒26で挟持する。
When setting the test piece 22, the rod of the cylinder device 35 is first retracted as shown in FIG. 3B, and the output rod 26 and the pressure vessel lid 21c are separated from the first pressure vessel 21a. Then, in this state, the test body 22 is disposed between the input rod 25 and the output rod 26, and the input rod 25 is protruded from the output rod 26 by the axial load device 28, so that the test body 22 has an appropriate axial force. , The specimen 22 is sandwiched between the input rod 25 and the output rod 26.

【0028】次に、試験体22の外周面所定位置に歪ゲ
ージ23を貼付し、この後、試験体22の外周をゴムス
リーブ34で覆う。そして、この状態でシリンダ装置3
5のロッドを突出動作させて、圧力容器蓋21cを第1
圧力容器21aに嵌入させれば、図3(a)に示すよう
に、試験体22のセッティングが終了する。そして、セ
ッティングの終了後は、高圧シール21dで密閉し、第
2圧力容器21bの通路21bbから圧油を供給しつつ
空気を抜き、圧力容器21内の空気を完全に排出した
後、加圧し、試験体22の外周面に所定の側圧を負荷す
る。この加圧時に、側圧により入力棒25が出力棒26
から離反する方向に移動しようとするが、軸力負荷装置
28により入力棒25を側圧と同圧の軸力でもって突出
させることで、平衡状態が保たれる。なお、静圧状態試
験の際には、試験体22の保持は、後述する試験体保持
治具36によって行う。
Next, a strain gauge 23 is attached to a predetermined position on the outer peripheral surface of the test piece 22, and thereafter, the outer circumference of the test piece 22 is covered with a rubber sleeve 34. Then, in this state, the cylinder device 3
5 is pushed out, and the pressure vessel lid 21c is moved to the first position.
When the test piece 22 is fitted into the pressure vessel 21a, the setting of the test piece 22 is completed, as shown in FIG. After the setting is completed, the high-pressure seal 21d is closed, air is removed from the passage 21bb of the second pressure vessel 21b while supplying pressure oil, the air in the pressure vessel 21 is completely discharged, and then pressurized. A predetermined lateral pressure is applied to the outer peripheral surface of the test body 22. During this pressurization, the input rod 25 is turned into the output rod 26 by the side pressure.
However, when the input rod 25 is protruded by the axial force loading device 28 with the same axial force as the lateral pressure, the equilibrium state is maintained. During the static pressure state test, the test piece 22 is held by a test piece holding jig 36 described later.

【0029】試験体22としては、例えば外径が50m
mのコンクリート製のものを用い、この試験体22の外
周所定位置に歪ゲージ23を貼付した後、試験体22の
外周をゴムスリーブ34で覆う。このようにした試験体
22に対して、上記したように配線を行い、入力棒25
と出力棒26で試験体22を挟持し、圧力容器21内に
セッティングしたところで、制御装置30を作動して、
上記したように圧力容器21内に圧油を供給し、試験体
22の外周面に所定側圧を負荷するのである。
The test body 22 has, for example, an outer diameter of 50 m.
After a strain gauge 23 is attached to a predetermined position on the outer periphery of the test piece 22 using a concrete m, the outer circumference of the test piece 22 is covered with a rubber sleeve 34. Wiring is performed on the test piece 22 in this manner as described above, and the input rod 25 is
When the test piece 22 is sandwiched by the output rod 26 and set in the pressure vessel 21, the control device 30 is operated,
As described above, the pressure oil is supplied into the pressure vessel 21 and a predetermined side pressure is applied to the outer peripheral surface of the test body 22.

【0030】上記したようにして、試験体22の外周面
と両端面に所定の圧力を負荷した状態で、エアーガン2
9aから打撃棒29bを発射し、打撃棒29bを入力棒
25の端面に衝突させる。この打撃棒29bの衝突によ
り、入力棒25、試験体22、出力棒26には衝撃波が
発生する。これらの衝撃波をデータ計測装置31で検出
し、この検出した衝撃波に基づいて、一次元の波動理論
を用いて、試験体22に作用した衝撃荷重を求める。な
お、求めた衝撃荷重の精度を高めるには、軸力受け部3
2及び軸力負荷装置28の位置を入力棒25の軸方向に
ずらせて、同様にして衝撃波を検出し、上記したように
衝撃荷重を求めればよい。
As described above, with the predetermined pressure applied to the outer peripheral surface and both end surfaces of the test body 22, the air gun 2
The striking rod 29b is fired from 9a, and the striking rod 29b collides with the end face of the input rod 25. Due to the collision of the impact rod 29b, a shock wave is generated on the input rod 25, the test body 22, and the output rod 26. These shock waves are detected by the data measuring device 31, and based on the detected shock waves, an impact load applied to the test body 22 is obtained using one-dimensional wave theory. In order to improve the accuracy of the obtained impact load, the axial force receiving portion 3
2 and the position of the axial load device 28 are shifted in the axial direction of the input rod 25, and the shock wave is detected in the same manner, and the shock load may be obtained as described above.

【0031】ところで、上記した第2の本発明の高圧・
高速三軸試験装置を用いて静圧状態試験を実施するに際
して、上記構成では、試験体22の保持を圧力容器21
内の圧油と軸力によって行うようにしていたが、試験体
22を入力棒25と出力棒26で挟持した状態で保持で
きないので、なんらかの手段で試験体22を圧力容器2
1の貫通孔2aa内における所定位置に保持する必要が
ある。
By the way, the high pressure and pressure of the second present invention
When performing a static pressure state test using a high-speed triaxial testing apparatus, in the above configuration, the holding of the test body 22 is performed by the pressure vessel 21.
However, since the test piece 22 cannot be held in a state sandwiched between the input rod 25 and the output rod 26, the test piece 22 is held by the pressure vessel 2 by some means.
It is necessary to hold it at a predetermined position in one through hole 2aa.

【0032】そのためには、図4に示すように、試験体
22を覆う胴部36aの外周面両側に鍔部36bを設け
た、例えば耐油製ゴムの試験体保持治具36を使用すれ
ばよい。この試験体保持治具36では、鍔部36bによ
って試験体22を圧力容器21の貫通孔21aa内にお
ける所定位置に保持するので、鍔部36bの外径は、圧
力容器21の貫通孔21aaより僅かに小さい径となさ
れており、また、その厚さは試験体22をこれらの鍔部
36bで保持できる厚さに決定する。そして、圧力容器
21内に圧油を供給した場合に、試験体22の外周全面
に均等に負荷が作用するように、これら鍔部36bの側
面には適数の貫通孔36baを設けている。これが本発
明の試験体保持治具36である。
For this purpose, as shown in FIG. 4, a test piece holding jig 36 made of, for example, oil-resistant rubber and provided with flanges 36b on both sides of an outer peripheral surface of a body 36a covering the test piece 22 may be used. . In the test piece holding jig 36, the test piece 22 is held at a predetermined position in the through hole 21aa of the pressure vessel 21 by the flange 36b, so that the outer diameter of the flange 36b is slightly smaller than that of the through hole 21aa of the pressure vessel 21. The thickness is determined so that the test body 22 can be held by these flanges 36b. An appropriate number of through holes 36ba are provided on the side surfaces of these flange portions 36b so that when pressure oil is supplied into the pressure vessel 21, a load is uniformly applied to the entire outer periphery of the test body 22. This is the specimen holding jig 36 of the present invention.

【0033】上記した本発明の試験体保持治具36を使
用すれば、第2の本発明の高圧・高速三軸試験装置を用
いて静圧状態試験を実施するに際しても、容易に、試験
体22を圧力容器21の貫通孔21aa内における所定
位置に保持することができる。
The use of the test piece holding jig 36 of the present invention makes it easy to perform a static pressure test using the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the second present invention. 22 can be held at a predetermined position in the through hole 21aa of the pressure vessel 21.

【0034】第2の本発明の高圧・高速三軸試験装置の
本実施例では、出力棒26と、圧力容器蓋21cを出力
棒26の軸方向に一体的に移動させるものを開示した
が、第2の本発明の高圧・高速三軸試験装置はこれに限
るものではなく、例えば第1圧力容器21aを軸方向に
二分割し、この二分割した第1圧力容器21aの入力棒
25側を入力棒25の軸方向に移動させるものでもよい
ことは言うまでもない。
In the second embodiment of the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the present invention, the output rod 26 and the pressure vessel lid 21c are integrally moved in the axial direction of the output rod 26. The high-pressure / high-speed three-axis test apparatus of the second invention is not limited to this. For example, the first pressure vessel 21a is divided into two parts in the axial direction, and the input rod 25 side of the first pressure vessel 21a is divided into two parts. It goes without saying that the input rod 25 may be moved in the axial direction.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試験体に100m/秒以上の超高速の載荷荷重を負荷す
ることができると共に、入力棒に取り付けた軸力受け部
が検出値に悪影響を及ぼすおそれもなくなる。また、第
2の本発明によれば、圧力容器への試験体のセッティン
グが容易に行える。さらに、第3の本発明によれば、第
2の本発明により静圧状態試験を実施するに際しても、
容易に、試験体を圧力容器の貫通孔内における所定位置
に保持することができる。
As described above, according to the present invention,
An ultra-high-speed load of 100 m / sec or more can be applied to the test body, and there is no possibility that the axial force receiving portion attached to the input rod adversely affects the detection value. Further, according to the second aspect of the present invention, the setting of the test piece in the pressure vessel can be easily performed. Further, according to the third aspect of the present invention, when performing the static pressure state test according to the second aspect of the present invention,
The test body can be easily held at a predetermined position in the through-hole of the pressure vessel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の本発明の高圧・高速三軸試験装置の第1
実施例の概略説明図である。
FIG. 1 shows a first high-pressure, high-speed three-axis test apparatus of the present invention.
It is a schematic explanatory view of an example.

【図2】第1の本発明の高圧・高速三軸試験装置の第2
実施例の概略説明図である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the high-pressure / high-speed three-axis test apparatus according to the first invention.
It is a schematic explanatory view of an example.

【図3】第2の本発明の高圧・高速三軸試験装置の要部
拡大説明図で、(a)は試験体を圧力容器内にセッティ
ングした後の状態を示す図、(b)は試験体を圧力容器
内にセッティングする前の状態を示す図である。
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of a high-pressure / high-speed triaxial testing apparatus according to a second embodiment of the present invention, in which (a) shows a state after a test piece is set in a pressure vessel, and (b) shows a test. It is a figure showing the state before setting a body in a pressure vessel.

【図4】本発明の試験体保持治具の概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory view of a test piece holding jig of the present invention.

【図5】軸力受け部を入力棒へ固定する機械的なロック
機構の一例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an example of a mechanical lock mechanism for fixing an axial force receiving portion to an input rod.

【図6】従来の高圧三軸圧縮応力下における材料の応力
−歪試験装置の概略説明図である。
FIG. 6 is a schematic explanatory view of a conventional stress-strain testing apparatus for materials under high-pressure triaxial compressive stress.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 圧力容器 21aa 貫通孔 21ab 導入孔 21ba 貫通孔 21ca 貫通孔 22 試験体 23 歪ゲージ 25 入力棒 26 出力棒 27 反力ストッパー 28 軸力負荷装置 29 衝撃力発生装置 30 制御装置 31 データ計測装置 32 軸力受け部 35 シリンダ装置 36 試験体保持治具 Reference Signs List 21 pressure vessel 21aa through hole 21ab introduction hole 21ba through hole 21ca through hole 22 specimen 23 strain gauge 25 input rod 26 output rod 27 reaction force stopper 28 axial force load device 29 impact force generation device 30 control device 31 data measurement device 32 axis Force receiving part 35 Cylinder device 36 Test piece holding jig

フロントページの続き (72)発明者 原口 哲朗 大阪府大阪市此花区島屋5丁目1番109 号 住金関西工業株式会社内 (72)発明者 山根 輝彦 大阪府大阪市此花区島屋5丁目1番109 号 住金関西工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−138180(JP,A) 実開 平5−43055(JP,U) 実開 平6−80162(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 3/00 - 3/62 JICSTファイル(JOIS)Continued on the front page (72) Inventor Tetsuro Haraguchi 5-1-1109 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Sumikin Kansai Kogyo Co., Ltd. (72) Teruhiko Yamane 5-1-1109 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Sumikin Kansai Kogyo Co., Ltd. (56) References JP-A-9-138180 (JP, A) JP-A-5-43055 (JP, U) JP-A-6-80162 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 3/00-3/62 JICST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 試験体を内装する貫通孔を軸方向に設
け、この貫通孔に内装した試験体の外周面に所要の側圧
を付与すべく、外周面から貫通孔に連通する圧力媒体通
路を設けた側圧負荷用圧力容器と、この圧力容器の前記
貫通孔の両側からそれぞれの一端側を挿入される入力棒
及び出力棒と、このうちの出力棒の他端を支持する反力
ストッパーと、前記入力棒の他端側に設けられ、前記側
圧と同じ圧力を試験体の軸方向に負荷すべく、入力棒を
出力棒側に負荷する軸力負荷装置と、同じく入力棒の他
端側に、入力棒の他方端面と対向して設けられ、側圧と
軸力を負荷された状態の試験体に軸方向の衝撃力を負荷
する衝撃力発生装置と、前記圧力容器及び軸力負荷装置
に作用させる圧力の制御装置と、前記入力棒、出力棒、
及び試験体に貼付した歪ゲージからのデータを計測する
データ計測装置を備えてなり、前記入力棒をストレート
状に形成すると共に、この入力棒に設ける前記軸力負荷
装置からの軸力受け部を移動可能に取り付けたことを特
徴とする高圧・高速三軸試験装置。
1. A through-hole for housing a test body is provided in the axial direction, and a pressure medium passage communicating from the outer circumferential surface to the through-hole to apply a required lateral pressure to the outer circumferential surface of the test body built in the through-hole. A pressure vessel for side pressure load provided, an input rod and an output rod into which respective one ends are inserted from both sides of the through-hole of the pressure vessel, and a reaction force stopper supporting the other end of the output rod, An axial load device that is provided at the other end of the input rod and loads the input rod on the output rod side to apply the same pressure as the lateral pressure in the axial direction of the test body, and also on the other end of the input rod. , An impact force generator that is provided to face the other end surface of the input rod and applies an impact force in the axial direction to the test body in a state where the side pressure and the axial force are applied, and acts on the pressure vessel and the axial force load device. A control device for the pressure to be applied, the input rod, the output rod,
And a data measuring device for measuring data from the strain gauge attached to the test body, the input rod is formed in a straight shape, and an axial force receiving portion from the axial load device provided on the input rod is provided. High-pressure, high-speed three-axis test equipment characterized by being movably mounted.
【請求項2】 出力棒と、この出力棒側の圧力容器蓋
を、軸方向に一体的に移動させる移動機構、あるいは、
軸方向に分割した圧力容器の入力棒側を軸方向に移動さ
せる移動機構を設置したことを特徴とする請求項1記載
の高圧・高速三軸試験装置。
A moving mechanism for integrally moving the output rod and the pressure vessel lid on the output rod side in the axial direction, or
2. The high-pressure, high-speed three-axis test apparatus according to claim 1, further comprising a moving mechanism for moving an input rod side of the pressure vessel divided in the axial direction in the axial direction.
【請求項3】 請求項2記載の高圧・高速三軸試験装置
を用いて静圧状態試験を実施するに際し、試験体を圧力
容器内に保持する治具であって、試験体の外周を覆う胴
部と、この胴部の外周面両側に設けられた鍔部とからな
り、鍔部は、圧力容器の貫通孔より僅かに小さい径で、
かつ、側面には適数の貫通孔を設けたことを特徴とする
試験体保持治具。
3. A jig for holding a test body in a pressure vessel when performing a static pressure state test using the high-pressure / high-speed triaxial test apparatus according to claim 2, which covers the outer periphery of the test body. It consists of a trunk and a flange provided on both sides of the outer peripheral surface of the trunk, and the flange has a diameter slightly smaller than the through hole of the pressure vessel,
A test piece holding jig characterized in that an appropriate number of through holes are provided on a side surface.
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