JPH01254839A - 極低温破壊靭性値を求める方法及び極低温下での破壊靭性試験装置 - Google Patents
極低温破壊靭性値を求める方法及び極低温下での破壊靭性試験装置Info
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- JPH01254839A JPH01254839A JP8230788A JP8230788A JPH01254839A JP H01254839 A JPH01254839 A JP H01254839A JP 8230788 A JP8230788 A JP 8230788A JP 8230788 A JP8230788 A JP 8230788A JP H01254839 A JPH01254839 A JP H01254839A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、小型／センナ試験片を用いて極低温破壊靭性
値を求める方法及び極低温下での材料の破壊靭性試験装
置に関する。
値を求める方法及び極低温下での材料の破壊靭性試験装
置に関する。
（従来の技術）
核融合炉等に用いられる大型超電導磁石や、超電導発電
機等の構造用金属材料は、極低温下での破壊靭性値が既
知であることが必要である。この極低温下での破壊靭性
値の測定は、非常に困難であり、従来は、自動計測制御
され九測定機及び破壊靭性試験用のＩ ＴＣＴ標準試験
片を用いる特殊ｉｔを使用し、極力短時間に於いて、人
ＳＴＭ規格を充足する破壊靭性（！Ｊｔａを測定する除
荷コンプライアンス法が一般的に採用されている。
機等の構造用金属材料は、極低温下での破壊靭性値が既
知であることが必要である。この極低温下での破壊靭性
値の測定は、非常に困難であり、従来は、自動計測制御
され九測定機及び破壊靭性試験用のＩ ＴＣＴ標準試験
片を用いる特殊ｉｔを使用し、極力短時間に於いて、人
ＳＴＭ規格を充足する破壊靭性（！Ｊｔａを測定する除
荷コンプライアンス法が一般的に採用されている。
（発明が解決しようとする課題）
上記方法にあっては、ＡＳＴＭ規格を満足する破壊靭性
値Ｊ１ｃを測定するために、Ｉ ＴＣＴのような大型試
験片（厚さ１インチ）を要し、かつこれの冷却のために
高価な液体ヘリウムを多量に使用しなければならず、不
経済であるのみならず、比較的大型の試験機が必要とな
る。加えて、除荷コンプライアンス法によれば、これに
適応する大型コンピュータを準備しなければならず、実
験可能な試験機関に限シがおった。更には、Ｉ ＴＣＴ
試験片は、複雑な形状をなし、かつ高精度であるため、
その機櫨加工に多大の時間と費用を要した。
値Ｊ１ｃを測定するために、Ｉ ＴＣＴのような大型試
験片（厚さ１インチ）を要し、かつこれの冷却のために
高価な液体ヘリウムを多量に使用しなければならず、不
経済であるのみならず、比較的大型の試験機が必要とな
る。加えて、除荷コンプライアンス法によれば、これに
適応する大型コンピュータを準備しなければならず、実
験可能な試験機関に限シがおった。更には、Ｉ ＴＣＴ
試験片は、複雑な形状をなし、かつ高精度であるため、
その機櫨加工に多大の時間と費用を要した。
このよりな事情から多種類の試験を行うのにも限界があ
った。
った。
（課題を解決するための手段）
本発明は、上記の事情に鑑みて表されたものでおり、極
低温破壊靭性値を求める方法の構成は、次の通りである
。
低温破壊靭性値を求める方法の構成は、次の通りである
。
上枠体と下枠体との間に、初期肉厚ｔ０の小型パンチ試
験片を挟圧保持し、極低温冷却媒体に浸漬下で、該小型
パンチ試験片に鋼球を押圧し、該小型パンチ試験片が破
壊に至るまでの該鋼球の変位δを測定し、該測定を複数
回行って下記実験式の定数βｔ−最小自乗法にて求め、
破壊等価ひずみｉ、ｆを決定し、次いで、破壊等価ひず
みｉ、ｆ及び経験則によって求まる定数に、Ｊｏを用い
て、実候式（Ｊ１ｃ＝Ｋεｑｆ＝に；ｑ、−Ｊｏ＞にて
破壊＠性値Ｊ１ｃを求める。
験片を挟圧保持し、極低温冷却媒体に浸漬下で、該小型
パンチ試験片に鋼球を押圧し、該小型パンチ試験片が破
壊に至るまでの該鋼球の変位δを測定し、該測定を複数
回行って下記実験式の定数βｔ−最小自乗法にて求め、
破壊等価ひずみｉ、ｆを決定し、次いで、破壊等価ひず
みｉ、ｆ及び経験則によって求まる定数に、Ｊｏを用い
て、実候式（Ｊ１ｃ＝Ｋεｑｆ＝に；ｑ、−Ｊｏ＞にて
破壊＠性値Ｊ１ｃを求める。
ここで、実験式（Ｊ１ｃ＝Ｋεｑｆ＝Ｋｉｑ、 −Ｊ６
）は、同種系統の複数材料の既知の破壊靭性ｆ［Ｊｔ
ｅと、同材料の等価ひずみ；９ｆとの関係を図示し、図
上にて定数Ｋ、Ｊ０を決定して求められ、その池の同種
系統の材料の破壊靭性値Ｊｌａは、それ等の等価ひずみ
都を求めることによって、該式にて求められる。
）は、同種系統の複数材料の既知の破壊靭性ｆ［Ｊｔ
ｅと、同材料の等価ひずみ；９ｆとの関係を図示し、図
上にて定数Ｋ、Ｊ０を決定して求められ、その池の同種
系統の材料の破壊靭性値Ｊｌａは、それ等の等価ひずみ
都を求めることによって、該式にて求められる。
単一の試験片を試験する装置の構成は、次の通シである
。
。
極低温冷却媒体を２重真空断熱デユア瓶に収容し、ロー
ドセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端部に引
張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し、該引
張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッドに固
定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ、小型
パンチ試験片取付具の上枠体と下枠体とで挟圧保持され
た小型パンチ試験片を、極低温冷却媒体に浸漬させた状
態で、該可動板と固定板の突起部との間に配置し、卓上
量引張試験機の可動板の移動によって、該突起部にて小
型パンチ試験片に荷重を与える極低温下での破壊靭性試
験装置。
ドセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端部に引
張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し、該引
張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッドに固
定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ、小型
パンチ試験片取付具の上枠体と下枠体とで挟圧保持され
た小型パンチ試験片を、極低温冷却媒体に浸漬させた状
態で、該可動板と固定板の突起部との間に配置し、卓上
量引張試験機の可動板の移動によって、該突起部にて小
型パンチ試験片に荷重を与える極低温下での破壊靭性試
験装置。
又、多数の試験片を順次に試験する装置の構成は、次の
通りである。
通りである。
極低温冷却媒体を２重真空断熱デユア瓶に収容し、ロー
ドセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端部に引
張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し、該引
張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッドに固
定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ、駆動
歯車と噛合する歯部を有する回転架台を、該可動板上に
回動可能に支承し、小型パンチ試験片取付具の上枠体と
下枠体とで挟圧保持された複数個の小型パンチ試験片を
、極低温冷却媒体に浸漬させた状態で、該回転架台に同
心円上等間隔に配置し、２重真空断熱デユア瓶外に設置
した駆動源にて、前記回転架台を所定角度毎に駆動可能
とし、卓上量引張試験機の可動板の移動によって、該突
起部から小型パンチ試験片に荷重を与える極低温下での
破壊靭性試験装置。
ドセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端部に引
張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し、該引
張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッドに固
定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ、駆動
歯車と噛合する歯部を有する回転架台を、該可動板上に
回動可能に支承し、小型パンチ試験片取付具の上枠体と
下枠体とで挟圧保持された複数個の小型パンチ試験片を
、極低温冷却媒体に浸漬させた状態で、該回転架台に同
心円上等間隔に配置し、２重真空断熱デユア瓶外に設置
した駆動源にて、前記回転架台を所定角度毎に駆動可能
とし、卓上量引張試験機の可動板の移動によって、該突
起部から小型パンチ試験片に荷重を与える極低温下での
破壊靭性試験装置。
そして、小型パンチ試験片取付具は、上枠体及び下枠体
の一方の通孔の周縁に、突起部を形成し、他方の通孔の
周縁に、該突起部が嵌まシ合う穴部を形成し、小型パン
チ試験片を該突起部と穴部との間に挟圧保持し、上枠体
の通孔に挿入した鋼球にノにンチを臨ませておる。
の一方の通孔の周縁に、突起部を形成し、他方の通孔の
周縁に、該突起部が嵌まシ合う穴部を形成し、小型パン
チ試験片を該突起部と穴部との間に挟圧保持し、上枠体
の通孔に挿入した鋼球にノにンチを臨ませておる。
更に、多数の試験片を順次に試験する他の装置の構成は
、次の通シである。
、次の通シである。
極低温冷却媒体を２重真空断熱デユア瓶に収容し、ロー
ドセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端部に引
張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し、該引
張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッドに固
定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ、中央
部に通孔を有する複数個の突起部を同心円上等間隔に形
成した環状の上枠体と該突起部に対応する位置に、中央
部に通孔を有し、該突起部が嵌ｔシ合う穴部を形成し、
かつ外周に駆動歯車と噛合する歯部を有する環状の下枠
体とからなシ、小壁パンチ試験片を前記突起部と穴部と
の間に挟圧保持し、上枠体の通孔に挿入した鋼球にパン
チを臨ませた回転架台を、前記可動板上に回動可能に文
人し、２重真空断熱デユア瓶外に設置した駆動源にて、
該回転架台を所定角度毎に駆動可能とし、小型パンチ試
験片を、極低温冷却媒体に浸漬させた状態で、卓上量引
張試験機の可動板の移動によって、固定板の突起部にて
小型パンチ試験片に荷重を与える極低温下での破壊靭性
試験装置。
ドセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端部に引
張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し、該引
張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッドに固
定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ、中央
部に通孔を有する複数個の突起部を同心円上等間隔に形
成した環状の上枠体と該突起部に対応する位置に、中央
部に通孔を有し、該突起部が嵌ｔシ合う穴部を形成し、
かつ外周に駆動歯車と噛合する歯部を有する環状の下枠
体とからなシ、小壁パンチ試験片を前記突起部と穴部と
の間に挟圧保持し、上枠体の通孔に挿入した鋼球にパン
チを臨ませた回転架台を、前記可動板上に回動可能に文
人し、２重真空断熱デユア瓶外に設置した駆動源にて、
該回転架台を所定角度毎に駆動可能とし、小型パンチ試
験片を、極低温冷却媒体に浸漬させた状態で、卓上量引
張試験機の可動板の移動によって、固定板の突起部にて
小型パンチ試験片に荷重を与える極低温下での破壊靭性
試験装置。
（作 用）
単一の試験片を試験する装置に於ては、卓上量引張試験
機を作動させて引張棒を上昇させ、引張板の下方に連結
した可動板を、引張板を介して上昇させれば、可動板上
に配置された小型Ａンチ試験片取付具の上枠体と下枠体
との間で挟圧保持された小型パンチ試験片は、極低温下
で、固定板の突起部にてパンチ及び鋼球を介して押圧さ
れ、膨出し、終に破壊する。
機を作動させて引張棒を上昇させ、引張板の下方に連結
した可動板を、引張板を介して上昇させれば、可動板上
に配置された小型Ａンチ試験片取付具の上枠体と下枠体
との間で挟圧保持された小型パンチ試験片は、極低温下
で、固定板の突起部にてパンチ及び鋼球を介して押圧さ
れ、膨出し、終に破壊する。
又、多数の試験片を順次に試験する装置に於ては、各試
験の終了の都度、卓上量引張試験機を復帰作動させ、こ
の間に駆動源を作動させ、可動板上に回動可能に支承さ
れた回転架台を一定角度回動させて、回転架台上の小型
パンチ試験片取付具又は回転架台の上枠体と下枠体との
間で挟圧保持された小型／ｅンチ試験片に順次に極低温
下で荷重を加え、該試験片を膨出させ、終には破壊させ
る。
験の終了の都度、卓上量引張試験機を復帰作動させ、こ
の間に駆動源を作動させ、可動板上に回動可能に支承さ
れた回転架台を一定角度回動させて、回転架台上の小型
パンチ試験片取付具又は回転架台の上枠体と下枠体との
間で挟圧保持された小型／ｅンチ試験片に順次に極低温
下で荷重を加え、該試験片を膨出させ、終には破壊させ
る。
（実施例）
本発明の極低温下での破壊靭性試験装置の第１実施例を
第１〜３図に基づいて説明する。
第１〜３図に基づいて説明する。
本装置は、卓上量引張試験機人、荷重伝達装置Ｂ、２重
真空断熱デユア瓶Ｃ及びパンチ具を備えた小型ノにンチ
（Ｓｍａ １１ Ｐｕｎｃｈ以下ｓｐと称す）試験片取
付具りとからなっている。
真空断熱デユア瓶Ｃ及びパンチ具を備えた小型ノにンチ
（Ｓｍａ １１ Ｐｕｎｃｈ以下ｓｐと称す）試験片取
付具りとからなっている。
卓上量引張試験機人は、ロードセル１を有する従来と同
じ構造でおる。
じ構造でおる。
荷重伝達袋［Ｂは下記のように構成される。
２は、一端をロードセルｌに接続垂下し、先端部に、引
張板３の中心部を固定する引張棒である。
張板３の中心部を固定する引張棒である。
４は、固定板であシ、引張板３に設けた通孔又は切欠き
を挿通して一端が卓上型引張試験＠人に連結したクロス
ヘッドＣａ裏に固定された支柱５の先端に固定されてお
シ、第２図に示すように３点にて支持されている。なお
、４＆は下面中央に必要に応じて設けられる抑圧用の突
起である。６は試験材を載置する可動板であシ、破壊靭
性値を求める場合に、後記するｓｐ試験片取付具りを位
置決めする穴部６ａを設けである。可動板６は、固定板
４の通孔又は切欠きを挿通する３本の連結棒７にて引張
板３に連結されている。ここで、引張棒２及び支柱５は
、入熱を極力抑制するために、熱伝導率の小さいＴｉ−
６ＡＪ−４Ｖ合金製とするのが好ましい。
を挿通して一端が卓上型引張試験＠人に連結したクロス
ヘッドＣａ裏に固定された支柱５の先端に固定されてお
シ、第２図に示すように３点にて支持されている。なお
、４＆は下面中央に必要に応じて設けられる抑圧用の突
起である。６は試験材を載置する可動板であシ、破壊靭
性値を求める場合に、後記するｓｐ試験片取付具りを位
置決めする穴部６ａを設けである。可動板６は、固定板
４の通孔又は切欠きを挿通する３本の連結棒７にて引張
板３に連結されている。ここで、引張棒２及び支柱５は
、入熱を極力抑制するために、熱伝導率の小さいＴｉ−
６ＡＪ−４Ｖ合金製とするのが好ましい。
２１真空断熱デユア瓶Ｃは、通常の２重真空断熱デユア
瓶であり、１２は断熱材からなる液体窒素瓶でらシ、液
体窒素１２ａが収容され、真空容器内には、外部からヘ
リウム供給管１４にて供給される液体ヘリウム１３ｍを
収容している。各１５は、各支柱５に固定された反射板
であυ、両射効果と蒸発ヘリウムによる引張棒２及び支
柱５の冷却を目的としている。
瓶であり、１２は断熱材からなる液体窒素瓶でらシ、液
体窒素１２ａが収容され、真空容器内には、外部からヘ
リウム供給管１４にて供給される液体ヘリウム１３ｍを
収容している。各１５は、各支柱５に固定された反射板
であυ、両射効果と蒸発ヘリウムによる引張棒２及び支
柱５の冷却を目的としている。
ＳＰ試験片取付具Ｄｔ−第３図に示す。中央に通孔をそ
れぞれ有する上枠体８と下枠体９とよりなシ、上枠体８
には角形の突起部８ａを、下枠体９には、該突起部８ａ
が嵌り合う角形の穴部９ａを設け、ｓｐ試験片（１０絽
ＸＩＯ襲又はφ３ｍ凰）２１を該穴部９ａに挿入し、上
下金具８，９を締付けて該試験片２１ｔ−挾圧保持し、
上枠体８の通孔に直径２．４Ｕ又は１１１１１の鋼球１
０を挿入し、前記通孔にノクンテ１１が挿入されている
。そして、パンチ１１に押圧力を与えると、ｓｐ試験片
２１は、鋼球１０から荷重を受けて膨出し、終に破壊す
る。
れぞれ有する上枠体８と下枠体９とよりなシ、上枠体８
には角形の突起部８ａを、下枠体９には、該突起部８ａ
が嵌り合う角形の穴部９ａを設け、ｓｐ試験片（１０絽
ＸＩＯ襲又はφ３ｍ凰）２１を該穴部９ａに挿入し、上
下金具８，９を締付けて該試験片２１ｔ−挾圧保持し、
上枠体８の通孔に直径２．４Ｕ又は１１１１１の鋼球１
０を挿入し、前記通孔にノクンテ１１が挿入されている
。そして、パンチ１１に押圧力を与えると、ｓｐ試験片
２１は、鋼球１０から荷重を受けて膨出し、終に破壊す
る。
次に作用について説明する。
ｓｐ試験片取付具Ｄｔ可動板の穴部６＆内に装着し、卓
上量引張試験機人を作動させて引張棒２を上昇させると
、引張板３は可動板６を伴って上昇し、該試験片取付具
りも上昇し１．ｅンチェ１の上面が、各支柱５で支持さ
れた固定板の突起４ａに当接し、次第に荷重が増加し、
液体ヘリウムの極低温下に於て、パンチ１１にて鋼球１
０をＳＰ試験片２１に押付けて該試験片２１を膨出させ
、終に破壊させる。
上量引張試験機人を作動させて引張棒２を上昇させると
、引張板３は可動板６を伴って上昇し、該試験片取付具
りも上昇し１．ｅンチェ１の上面が、各支柱５で支持さ
れた固定板の突起４ａに当接し、次第に荷重が増加し、
液体ヘリウムの極低温下に於て、パンチ１１にて鋼球１
０をＳＰ試験片２１に押付けて該試験片２１を膨出させ
、終に破壊させる。
なお、液体ヘリウムに替えて、２重真窒断熱デユア瓶Ｃ
内に外部から液体窒素を注入すれば、液体窒素温度の極
低温下で試験がなされるのは勿論である。
内に外部から液体窒素を注入すれば、液体窒素温度の極
低温下で試験がなされるのは勿論である。
次に、第２実施例として、多数の試験片を連続して試験
し得る極低温下での破壊靭性試験装置を説明する。
し得る極低温下での破壊靭性試験装置を説明する。
第４図は、第２実施例の要部を示し、図示しない部分は
、第１実施例と同様でアシ、かつ第１図の符号と同一符
号は同一部分を示し、説明を省略する。第４図、第５図
（イ）、（ロ）について説明する。
、第１実施例と同様でアシ、かつ第１図の符号と同一符
号は同一部分を示し、説明を省略する。第４図、第５図
（イ）、（ロ）について説明する。
ダは、可動板でめシ、連結棒７を挿通固定する３個の通
孔が設けられ、かつその表面には、ベアリング作用を肩
する鋼球６’ａを受入れるベアリング座６’ ｂが、同
心円上等間隔に配置されている。
孔が設けられ、かつその表面には、ベアリング作用を肩
する鋼球６’ａを受入れるベアリング座６’ ｂが、同
心円上等間隔に配置されている。
１６は、外周面に歯部１６ｍを形成した環状をなす回転
架台であシ、その表面周縁部に、ｓｐ試験片取付具りを
遊嵌し得る複数個の穴部又は通孔１６ｂを同心円上等間
隔に設け、又、裏面には可動板のベアリング座６’ ｂ
と合致するピッチでベアリング受１６ｅを設けである。
架台であシ、その表面周縁部に、ｓｐ試験片取付具りを
遊嵌し得る複数個の穴部又は通孔１６ｂを同心円上等間
隔に設け、又、裏面には可動板のベアリング座６’ ｂ
と合致するピッチでベアリング受１６ｅを設けである。
１７は、回転架台１６の浮上シを防止して案内する断面
１形をなす欠環状の案内具であシ、内周部は連結棒７を
避けて可動板６′に固定され、外周部は、回転架台１６
の内周縁を覆っている。１８は、回転架台の歯部１６ａ
に噛合する駆動歯車であり、２重真空断熱デユア瓶Ｃの
外方に設けた回転駆動源であるステップモータ２０の駆
動軸１９の先端部に固定され、所定角度毎に回動する。
１形をなす欠環状の案内具であシ、内周部は連結棒７を
避けて可動板６′に固定され、外周部は、回転架台１６
の内周縁を覆っている。１８は、回転架台の歯部１６ａ
に噛合する駆動歯車であり、２重真空断熱デユア瓶Ｃの
外方に設けた回転駆動源であるステップモータ２０の駆
動軸１９の先端部に固定され、所定角度毎に回動する。
次に作用について説明する。
ｓｐ試醗片取付具りを回転架台の通孔又は穴部１６ｂに
装着し、卓上量引張試験機Ａを作動させて引張棒２を上
昇させ、可動板ダを上昇させると回転架台１６は共に上
昇し、回転架台１６上に配置され、固定板の突起４ａの
下方に位置するＳＰ試験片取付具り内のｓｐ試検片２１
は、突起４ａと可動板６′との間で、液体ヘリウムの極
低温下で荷重を受けて膨出し、終に破壊する。
装着し、卓上量引張試験機Ａを作動させて引張棒２を上
昇させ、可動板ダを上昇させると回転架台１６は共に上
昇し、回転架台１６上に配置され、固定板の突起４ａの
下方に位置するＳＰ試験片取付具り内のｓｐ試検片２１
は、突起４ａと可動板６′との間で、液体ヘリウムの極
低温下で荷重を受けて膨出し、終に破壊する。
次いで、卓上量引張試験機Ａを復帰作動させ、ステップ
モータ２０を作動させ、駆動軸１９及び駆動歯車１８を
介して回転架台１Ｇを、ｓｐ試験片取付具りの取付間隔
分だけ回動させ、次位の該取付具りを固定板の突起４ａ
の下方に位置させて卓上量引張試験機Ａを再度作動させ
て試験全行う。
モータ２０を作動させ、駆動軸１９及び駆動歯車１８を
介して回転架台１Ｇを、ｓｐ試験片取付具りの取付間隔
分だけ回動させ、次位の該取付具りを固定板の突起４ａ
の下方に位置させて卓上量引張試験機Ａを再度作動させ
て試験全行う。
次に第２実施例の他の構造例を第６図（イ）、（ロ）、
（／１に基づいて説明する。
（／１に基づいて説明する。
回転架台２６は、下記のように構成されている。
２８は、環状の上枠体で必シ、同心円上等間隔に、中心
部に通孔２８ｂを有する複数個の角形の突起部２８ｍを
形成しである。２９は、外周に駆動歯車１８に噛合する
歯部２９＆を形成した下枠体でらシ、上枠体の突起部２
８ａが嵌まυ合う角形の穴部２９ｂが形成され、その中
心部には通孔又は穴部２９ｃを設けである。そして、前
記穴部２９ｂ内にｓｐ試験片２１を挿入し、上枠体２Ｂ
と下枠体２９とは複数個のビス３０にて一体的に固定さ
れ、ｓｐ試験片２１は、上下枠体２８．２９にて挟圧保
持されている。又、上枠体の通孔２８ｂには鋼球１０及
びパンチ１１が挿入されている。
部に通孔２８ｂを有する複数個の角形の突起部２８ｍを
形成しである。２９は、外周に駆動歯車１８に噛合する
歯部２９＆を形成した下枠体でらシ、上枠体の突起部２
８ａが嵌まυ合う角形の穴部２９ｂが形成され、その中
心部には通孔又は穴部２９ｃを設けである。そして、前
記穴部２９ｂ内にｓｐ試験片２１を挿入し、上枠体２Ｂ
と下枠体２９とは複数個のビス３０にて一体的に固定さ
れ、ｓｐ試験片２１は、上下枠体２８．２９にて挟圧保
持されている。又、上枠体の通孔２８ｂには鋼球１０及
びパンチ１１が挿入されている。
２９ｄはベアリング受であシ、２７は、第２実施例と同
形の案内具であシ、その外周部は、上枠体２８の内周縁
を覆っている。
形の案内具であシ、その外周部は、上枠体２８の内周縁
を覆っている。
上記のエラな構成の回転架台２６を可動板上に支承して
、第２実施例で説明したと同様に使用すれば、同様の作
用効果が得られる。
、第２実施例で説明したと同様に使用すれば、同様の作
用効果が得られる。
次に、極低温破壊靭性値を求める実施例を説明する。
極低温下での破壊靭性試験装置の前記両実施例で説明し
たように、卓上量引張試験機Ａを作動させて、ＳＰ試験
片２１に、鋼球１０にて荷重を加えてゆくと、ＳＰ試験
片２１に加わる荷重と鋼球１０の変位との関係は、第７
図（イ）に示す線図のような経過がロードセル１から読
み取れる。荷重の増加と共にｓｐ試頷片２１は膨出し、
第７図（ロ）に示すようにＳＰ試験片２１の一部２１ｍ
が破壊すると急激に荷重が低下する。この破壊時の最大
変位δを読み取る。
たように、卓上量引張試験機Ａを作動させて、ＳＰ試験
片２１に、鋼球１０にて荷重を加えてゆくと、ＳＰ試験
片２１に加わる荷重と鋼球１０の変位との関係は、第７
図（イ）に示す線図のような経過がロードセル１から読
み取れる。荷重の増加と共にｓｐ試頷片２１は膨出し、
第７図（ロ）に示すようにＳＰ試験片２１の一部２１ｍ
が破壊すると急激に荷重が低下する。この破壊時の最大
変位δを読み取る。
そして、破壊靭性特性を破壊等価ひずみ福で表わす場合
の実験式を、次式（１）とする。
の実験式を、次式（１）とする。
；、ｔ＝＝β（δ／１０） ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１）δ：
破壊時の最大変位 ｔｏ：試験片の初期肉厚 β：経験則により求めた定数 又、仮象靭性値ＪＩｅと破壊等価ひずみ社、との関係を
次式（２）とする。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１）δ：
破壊時の最大変位 ｔｏ：試験片の初期肉厚 β：経験則により求めた定数 又、仮象靭性値ＪＩｅと破壊等価ひずみ社、との関係を
次式（２）とする。
Ｊ、、 ＝ Ｋε１．−Ｊｏ 曲曲・曲曲曲・曲曲
（２）Ｋ、Ｊｏ：定数 である。
（２）Ｋ、Ｊｏ：定数 である。
ところで、表１に示す極低温用構造材料の代表的オース
テナイト鋼の液体窒素温度（７７Ｋ）に於けるＩ ＴＣ
Ｔ試験片によるＪｌ、値は既知である。
テナイト鋼の液体窒素温度（７７Ｋ）に於けるＩ ＴＣ
Ｔ試験片によるＪｌ、値は既知である。
表１ 供試材の化学成分と５１ｅ値
Ａ１〜４の供試材を用いて、１０＋ｍＸ１０絽×０．５
ｍｔＣＩＳＰ試験片２１を多数製作して、本発明に係る
装置を使用して液体窒素温度７７Ｋにて破壊靭性値を求
める試験を行って破壊時の最大変位δを求め、（１）式
の定数βを最小二乗法で求め、β＝０．０４３を得た。
ｍｔＣＩＳＰ試験片２１を多数製作して、本発明に係る
装置を使用して液体窒素温度７７Ｋにて破壊靭性値を求
める試験を行って破壊時の最大変位δを求め、（１）式
の定数βを最小二乗法で求め、β＝０．０４３を得た。
この定数βを用いて破壊時の等価ひずみ稲を得た。１：
Ｔ ＣＴ試験片によるＪ工。と仙との関係を第８図の線
図に示す。これにより、下記の実験式（３）が求められ
る。
Ｔ ＣＴ試験片によるＪ工。と仙との関係を第８図の線
図に示す。これにより、下記の実験式（３）が求められ
る。
Ｊ、、＝１０８０Ｍ□＋１８０ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ （３）従って、成分比の異なるオー
ステナイト鋼のｓｐ試試片片破壊時の量大変位δを測定
し、（１）式及び＜３）式を使用して、それ等オーステ
ナイト鋼の極低温破壊靭性値を求めることができる。
・・・・・・・・ （３）従って、成分比の異なるオー
ステナイト鋼のｓｐ試試片片破壊時の量大変位δを測定
し、（１）式及び＜３）式を使用して、それ等オーステ
ナイト鋼の極低温破壊靭性値を求めることができる。
（発明の効果）
上記の説明によって理解されるように、本発明になる極
低温下での破壊靭性試験装置によれば、小型の装置にて
極低温下での材料破壊試験がなされ、更に、小型パンチ
試験片の破壊時の変位が、ロードセルにて測定され、こ
の値を用いて、既知の極低温破壊靭性値に基づいて、同
種系統の材料の極低温破壊靭性値を知ることができ、試
験片の製作が容易であるのみならず、高価な液体ヘリウ
ムの消費量を低減できる。又、回転架台を使用すること
によって、多数の試験片を２重真空断熱デユア瓶内に配
置して連続試験が可能でおり、試験片交換に伴う試験準
備の手間や、液体窒素及び液体ヘリウムの損失が防止さ
れる。
低温下での破壊靭性試験装置によれば、小型の装置にて
極低温下での材料破壊試験がなされ、更に、小型パンチ
試験片の破壊時の変位が、ロードセルにて測定され、こ
の値を用いて、既知の極低温破壊靭性値に基づいて、同
種系統の材料の極低温破壊靭性値を知ることができ、試
験片の製作が容易であるのみならず、高価な液体ヘリウ
ムの消費量を低減できる。又、回転架台を使用すること
によって、多数の試験片を２重真空断熱デユア瓶内に配
置して連続試験が可能でおり、試験片交換に伴う試験準
備の手間や、液体窒素及び液体ヘリウムの損失が防止さ
れる。
第１図は、本発明に係る極低温下の石ＩＪ−３Ｌ ｈ、
ｌ庄試験装置の第１実施例を示す一部断面図、第２図は
、第１実施例の荷重伝達装置の拡大斜視図、第３図は、
実施例に使用されるＳＰ試験片取付具の断面図、第４図
は、第２実施例の要部断面図、第５図（イ）は、第２実
施例の可動板と回転架台と駆動歯車とを分解して示す平
面図、第５図（ロ）は同側面図、第６図（イ）は、回転
架台の他の構造例を示す平面図、第６図（ロ）は、同側
面図、第６図（／−３は、同要部を示す拡大断面図、第
７図（イ）は、ｓｐｐ験片に加わる荷重と変位との関係
を示す線図、第７図中）は、ｓｐｐ験片の破壊を示す図
、第８図は、各供試材の破壊時の等価ひずみｉｌ、と破
壊靭性値Ｊ１．との関係を示す線図である。 Ａ：卓上減引張試験機、１；ロードセル、Ｂ：荷重伝達
装置、２：引張棒、３：引張板、４：固定板、４ム；突
起、５：支柱、６ 、６’ ：可動板、６ａ：穴部、６
′ｂ：ベアリング座、７：連結棒、Ｃ：２２１真空断熱
デユア瓶、Ｃａ：クロスヘッド、Ｄ：ＳＰ試験片取付共
（小型／瘤ンチ試験片取付具）、８ 、２８７上枠体、
９ 、２９ ：下枠体、１ｏ：鋼球、１１：／＃ンテ、
１６ 、２６ ：＠転架台、１６ム、２９＆：歯部、１
６ａ、２９ｔＬ ： ’アリング受、１７ 、２７＝案
内具、１８：駆動歯車、２０ニステツプモータ（１駆動
源）、２１：ＳＰ試験片（小型パンチ試験片）代理人弁
理士 前 １）宏 之（はが１名）第１図 第２図 髪 第４図 第５図 （イ） （ロ） 第６図 （イ） （［１） （ハ） どソＣ１リ ど１ 第７図 （イ） （ロ） 第８図 εｑｆ 手続補正書（自発） 昭和６３年５月１９日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 １、事件の表示 昭和６３年特許Ｂ第８２３０７号 ２ 発明の名称 極低温破壊靭性値を求める方法及び 極低温下での破壊靭性試験装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区有楽町−丁目１番２号名称 （４
２１）株式会社日本製鋼所 代表者 八 木 直 彦 ４、代理人〒１６６ 住 所 東京都杉並区梅里２丁目４０番１７−１１０
７号明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面。 ６、補正の内容 （リ 発明の詳細な説明の欄 （イ） 明細書第１９頁１行目の 「Ｊ、、＝ｘ ｏ ｓ ｏ ｉｑ、−ｚ ｓ ｏ・・−
・・・・・（３）」を「Ｊｌ、＝＝１ ａ ｏ ｏ ｉ
９．・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（３）」と補正する。 （２） 図面 第８図を別紙の通シ補正する。 以上
ｌ庄試験装置の第１実施例を示す一部断面図、第２図は
、第１実施例の荷重伝達装置の拡大斜視図、第３図は、
実施例に使用されるＳＰ試験片取付具の断面図、第４図
は、第２実施例の要部断面図、第５図（イ）は、第２実
施例の可動板と回転架台と駆動歯車とを分解して示す平
面図、第５図（ロ）は同側面図、第６図（イ）は、回転
架台の他の構造例を示す平面図、第６図（ロ）は、同側
面図、第６図（／−３は、同要部を示す拡大断面図、第
７図（イ）は、ｓｐｐ験片に加わる荷重と変位との関係
を示す線図、第７図中）は、ｓｐｐ験片の破壊を示す図
、第８図は、各供試材の破壊時の等価ひずみｉｌ、と破
壊靭性値Ｊ１．との関係を示す線図である。 Ａ：卓上減引張試験機、１；ロードセル、Ｂ：荷重伝達
装置、２：引張棒、３：引張板、４：固定板、４ム；突
起、５：支柱、６ 、６’ ：可動板、６ａ：穴部、６
′ｂ：ベアリング座、７：連結棒、Ｃ：２２１真空断熱
デユア瓶、Ｃａ：クロスヘッド、Ｄ：ＳＰ試験片取付共
（小型／瘤ンチ試験片取付具）、８ 、２８７上枠体、
９ 、２９ ：下枠体、１ｏ：鋼球、１１：／＃ンテ、
１６ 、２６ ：＠転架台、１６ム、２９＆：歯部、１
６ａ、２９ｔＬ ： ’アリング受、１７ 、２７＝案
内具、１８：駆動歯車、２０ニステツプモータ（１駆動
源）、２１：ＳＰ試験片（小型パンチ試験片）代理人弁
理士 前 １）宏 之（はが１名）第１図 第２図 髪 第４図 第５図 （イ） （ロ） 第６図 （イ） （［１） （ハ） どソＣ１リ ど１ 第７図 （イ） （ロ） 第８図 εｑｆ 手続補正書（自発） 昭和６３年５月１９日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 １、事件の表示 昭和６３年特許Ｂ第８２３０７号 ２ 発明の名称 極低温破壊靭性値を求める方法及び 極低温下での破壊靭性試験装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区有楽町−丁目１番２号名称 （４
２１）株式会社日本製鋼所 代表者 八 木 直 彦 ４、代理人〒１６６ 住 所 東京都杉並区梅里２丁目４０番１７−１１０
７号明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面。 ６、補正の内容 （リ 発明の詳細な説明の欄 （イ） 明細書第１９頁１行目の 「Ｊ、、＝ｘ ｏ ｓ ｏ ｉｑ、−ｚ ｓ ｏ・・−
・・・・・（３）」を「Ｊｌ、＝＝１ ａ ｏ ｏ ｉ
９．・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（３）」と補正する。 （２） 図面 第８図を別紙の通シ補正する。 以上
Claims (5)
- （１）上枠体と下枠体との間に、初期肉厚ｔｏの小型パ
ンチ試験片を挟圧保持し、極低温冷却媒体に浸漬下で、
該小型パンチ試験片に鋼球を押圧し、該小型パンチ試験
片が破壊に至るまでの該鋼球の変位δを測定し、該測定
を複数回行つて下記実験式の定数βを最小自乗法にて求
め、破壊等価ひずみ＠ε＠＿ｑ＿ｆを決定し、次いで、
破壊等価ひずみ＠ε＠＿ｑ＿ｆ及び経験則によつて求ま
る定数Ｋ、Ｊ＿０を用いて、実験式（Ｊ＿１＿ｃ＝Ｋ＠
ε＠＿ｑ＿ｆ−Ｊ＿０）にて破壊靭性値Ｊ＿１＿ｃを求
めることを特徴とする極低温破壊靭性値を求める方法。 - （２）極低温冷却媒体を２重真空断熱デユア瓶に収容し
、ロードセルを備えた卓上型引張試験機の引張棒の先端
部に引張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し
、該引張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッ
ドに固定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ
、小型パンチ試験片取付具の上枠体と下枠体とで挟圧保
持された小型パンチ試験片を、極低温冷却媒体に浸漬さ
せた状態で、該可動板と固定板の突起部との間に配置し
、卓上型引張試験機の可動板の移動によつて、該突起部
にて小型パンチ試験片に荷重を与えることを特徴とする
極低温下での破壊靭性試験装置。 - （３）極低温冷却媒体を２重真空断熱デユア瓶に収容し
、ロードセルを備えた卓上量引張試験機の引張棒の先端
部に引張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し
、該引張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッ
ドに固定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ
、駆動歯車と噛合する歯部を有する回転架台を、該可動
板上に回動可能に支承し、小型パンチ試験片取付具の上
枠体と下枠体とで挟圧保持された複数個の小型パンチ試
験片を、極低温冷却媒体に浸漬させた状態で、該回転架
台に同心円上等間隔に配置し、２重真空断熱デユア瓶外
に設置した駆動源にて、前記回転架台を所定角度毎に駆
動可能とし、卓上型引張試験機の可動板の移動によつて
、該突起部にて小型パンチ試験片に荷重を与えることを
特徴とする極低温下での破壊靭性試験装置。 - （４）上枠体及び下枠体の一方の通孔の周縁に、突起部
を形成し、他方の通孔の周縁に、該突起部が嵌まり合う
穴部を形成し、小型パンチ試験片を該突起部と穴部との
間に挟圧保持し、上枠体の通孔に挿入した鋼球にパンチ
を臨ませて小型パンチ試験片取付具を構成した請求項（
２）又は（３）の極低温下での破壊靭性試験装置。 - （５）極低温冷却媒体を２重真空断熱デユア瓶に収容し
、ロードセルを備えた卓上型引張試験機の引張棒の先端
部に引張板を固着し、該引張板の下方に可動板を連結し
、該引張板と可動板との間に、支柱を介してクロスヘッ
ドに固定され、下面に突起部を有する固定板を位置させ
、中央部に通孔を有する複数個の突起部を同心円上等間
隔に形成した環状の上枠体と該突起部に対応する位置に
、中央部に通孔を有し、該突起部が嵌まり合う穴部を形
成し、かつ外周に駆動歯車と噛合する歯部を有する環状
の下枠体とからなり、小型パンチ試験片を前記突起部と
穴部との間に挟圧保持し、上枠体の通孔に挿入した鋼球
にパンチを臨ませた回転架台を、前記可動板上に回動可
能に支承し、２重真空断熱デユア瓶外に設置した駆動源
にて、該回転架台を所定角度毎に駆動可能とし、小型パ
ンチ試験片を、極低温冷却媒体に浸漬させた状態で、卓
上量引張試験機の可動板の移動によつて、固定板の突起
部にて小型パンチ試験片に荷重を与えることを特徴とす
る極低温下での破壊靭性試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8230788A JPH01254839A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 極低温破壊靭性値を求める方法及び極低温下での破壊靭性試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8230788A JPH01254839A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 極低温破壊靭性値を求める方法及び極低温下での破壊靭性試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01254839A true JPH01254839A (ja) | 1989-10-11 |
Family
ID=13770900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8230788A Pending JPH01254839A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 極低温破壊靭性値を求める方法及び極低温下での破壊靭性試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01254839A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220032430A (ko) * | 2020-09-07 | 2022-03-15 | 곽양규 | 극저온 시험용 챔버 구조를 포함한 냉각시스템 |
| KR102721461B1 (ko) * | 2024-02-22 | 2024-10-24 | (재)한국건설생활환경시험연구원 | Lng선 화물창용 단열재의 열팽창계수 측정 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614940A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Hoxan Corp | 連続動的破壊靭性試験装置 |
| JPS62255846A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 破壊靭性値の測定法 |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP8230788A patent/JPH01254839A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614940A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Hoxan Corp | 連続動的破壊靭性試験装置 |
| JPS62255846A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 破壊靭性値の測定法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220032430A (ko) * | 2020-09-07 | 2022-03-15 | 곽양규 | 극저온 시험용 챔버 구조를 포함한 냉각시스템 |
| KR102721461B1 (ko) * | 2024-02-22 | 2024-10-24 | (재)한국건설생활환경시험연구원 | Lng선 화물창용 단열재의 열팽창계수 측정 장치 |
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