JPH0192636A - 繰返し疲労試験装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、セラミック試料等の強度を検査するための繰
返し疲労試験装置に関する。

〈従来技術〉 セラミック試料等の繰返し疲労試験には、その片面を二
点で保持し、他面はその中心を保持して、−面側から動
荷重を与える三点曲げ試験によって該試料の曲げ疲労度
を計測する手段等がある。

従来、この繰返し疲労試験装置にあって、衝撃源として
ピストン、シリンダー等の機械的直線往復駆動機構を用
い、試料の一面側から動荷重を付与するようにしていた
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、かかる従来構成にあっては、その駆動力の調
整及び変更が面倒であるとともに、高い周波数の駆動力
を生じさせることができず、しかも大きな駆動音を発生
し、さらには機械的摩擦により損耗が激しく、試験条件
を一定に保ちがたい等の欠点があった。

本発明は、前記従来欠点の除去を目的とするものである
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、湾曲板のすくなくとも一面に電歪素子層を配
設してなる振動板の、その一端又は両端を基台上に保持
し、さらに該振動板の湾動面に試料保持部材を取付け、
試料保持部材上に、該保持部材とで試験片を挟持する試
料抑圧端を備えたことを特徴とするものである。

く作用〉 電歪素子層の表裏面電極に所定周波数の交番電圧を印加
すると、湾曲板に湾曲振動を生ずる。そしてこれにとも
ない、振動板の湾動面に支持されている試料保持部材が
振動する。このため、試料の一面を前記保持部材に支持
され、他面を試料押圧端で保持された試験片は、試料保
持部材の前記振動によって、所定周波数に基〈正弦波も
しくはパルス状の動荷重が印加され、遂には破損に至る
。このとき、破損に至る速度及び動荷重の周波数を計測
することにより、試料の強度を検出することができる。

〈実施例〉 第１〜３図について本発明の一実施例を説明する。

１は下面に軟質ゴム、スポンジ、金属バネ等の弾性支持
材１７を配設した基台であって、据付面１８に対して半
浮動状に固定されている。この基台１には衝愁源となる
バイモルフ構造の振動板２がその一辺縁を、該基台１に
螺着した支軸３ａ及びナラ）３ｂによって片持状に支持
されている。

前記振動板２は、第２図に示すように、矩形状の湾曲板
４の」二下面に表裏に電極を備えた電歪素子層５ａ、５
ｂが配設されてなるものであって、前記湾曲板４の他辺
には、重錘６が固定されている。

前記電歪素子層５ａ、５ｂは逆方向に分極し、その外側
電極を交流電源１５に接続し、かつ前記内側電極を湾曲
板４を介してアース接続して、その電圧印加により、一
方が伸張すると、他方が収縮するように配線する。

前記振動板２の中腹の湾動面上には、第３図に示すよう
に、上部に幅方向に位置する三箇所の支持端８，８を備
えた試料保持部材７が設けられる。

前記振動板２の上方には、昇降体１１に支持されたロー
ドセル１２が配設され、該ロードセル１２の下端には、
試料保持部材７の支持端８，８の間に位置して試験片ｐ
の上面に当接する試料押圧端１３が設けられている。

前記構成の作動について説明する。

試験片ｐを前記試料保持部材７の支持端８，８上に乗載
し、昇降体１１を適正位置まで下降して、該支持端８，
８間で試験片Ｐ上に押圧端１３を当接し、三点支持する
。この時、昇降体１１が適正位置よりも僅かに降下し過
ぎた場合には、基台１の下面に配した弾性支持材１７が
圧縮し、振動体２．基台１が下方に変位するので、試験
片ｐは折損することなく、常に一定の押圧力で保持され
る。

而で後に、電歪素子層ｊａ　、　５　ｂに交流電源１５
からパルス波、正弦波、三角波などの交流波を有する所
定周波数の交番電圧を印加する。

これにより、電歪素子層５ａ、５ｂに歪を生じ、かつそ
の他片を重錘６の慣性力によって保持されて、湾曲振動
を生ずる。そして、該湾曲振動に伴う支持端８，８の昇
降移動によって、試験片ｐはその両側を下方から押付け
られ１、押圧端１３を中心として湾曲歪を周期的に付与
される。そしてこの動荷重により疲労して、遂には破損
に至ることとなる。そして、かかる破損に至る、時間、
印加電圧、パルス数等を計測することにより、該試料ｐ
の抗折力等の強度を計測することが可能となる。

前記構成にあって、振動板２の上面に第１図Ａ、Ｂ、Ｃ
の三箇所に夫々試料保持部材７を保持して３００Ｖｐ　
ｐの電圧を印加したところ、Ａ位置では、周波数１５７
．９Ｈｚで、試験片ｐにかがる振巾は５４．３Ｋｇｆ　
Ｐ−ｐ　、　Ｂ位置゛では、周波数２３０．８　Ｈｚで
、゛試験片Ｐにかかる振巾は４４．ＩＫｇｆｐ−ｐ　、
　Ｃ位置では、周波数３３９．Ｑ　Ｈ２で、試験片ｐに
かかる振巾は１１．ＯＫｇ　ｆ　Ｐ−Ｐであり、夫々そ
の振巾が異なり、図中Ａ位置で振ｌＪ量が最大であった
。このため、前記保持部材７の取付は位置を左右方向に
沿って変更することにより振巾の調整が可能となる。

第４，５図は本発明の第二実施例を示すものである。

ここで、振動板２２はその湾曲振動のノード位置で、基
台２０上に支持片２３．２３によって支持されている。

前記湾曲板２４の中央には図中左右方向に沿った長孔２
５が形成され、さらに長孔２５の両側位置に前後で分離
した計四枚の電歪素子層２６が貼着されている。また、
湾曲板２４の支持片２３．２３よりも外側の端部には重
錘２７．２７が螺子２８により脱着可能に保持されてい
る。

前記長孔２５には、試料保持部材３０がその可撓性足片
３１．３１に形成した摺動片３２．３２によって該長孔
２５に沿った摺動を可能として固定される。

前記試料保持部材３０の」二面には、前後二個の支持端
３３．３３が設けられ、さらに、その上面にはロードセ
ル１２の押圧端１３が配設されている。

前記構成にあって、試料保持部材３０は長孔２５に沿っ
て移動可能であり、前記支持端３３，３３の中間位置が
振動板２２の中心位置と一致した位置で、前記試料保持
部材３０上に支持した試験片ｐに最大振巾を付与でき、
長孔２５に沿って移動することにより、その振中量を減
少させることができる。このため、振巾の調整を随意に
施すことが可能となる。

前記構成にあって、試験片ｐを支持端３３，３３３上に
乗載して、該支持端３３．３３間の上面を押圧端１３に
当接するようにしてから、電歪素子層２６の表裏面電極
に交番電圧を印加すると、支持端３３．３３に両側を押
圧され、該抑圧端１３を支点として、印加周波数に対応
した湾曲歪振動を生ずる。而て、試験片ｐ、は疲労し、
遂には破損することとなる。

この振動にあって、前記湾曲板２４の両端には重錘２７
，２７が保持されているため、その慣性力により、前記
振巾を大きくしている。また、前記湾曲板２４の情動に
よって、長孔２５に固定された摺動片３２．３２は横方
向の相対移動成分を＋−を与されるが、可撓性足片３１
，３１によってその歪が吸収される。

その他、本発明は三点曲げ試験に特に有用であるが、試
験片ｐの全周囲を支持縁で保持して、該試験片ｐの中心
に押圧端を当接する等の試験態様にも適合し得る。

〈発明の効果〉 本発明は、上述のように、セラミック等の試験片ｐに、
電歪素子層を湾曲板の表裏面に配設してなる振動板２２
の湾曲歪に略よって、動荷重を与えるようにしたから、
該電歪素子層への交番印加電圧を適宜に選定することに
より、その繰返し応力や、周期を調整することができて
、多様な試験条件を随意に設定することができ、しかも
、機械的直線往復駆動機構により動荷重を与える従来手
段と異なり、騒音の発生や、機械的摩擦による損耗が少
なく、同一の試験条件を維持することが容易である等の
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の第一実施例を示し、第１図は正面
図、第２図は振動板２の斜視図、第３図は試料保持部材
７等の縦断側面図である。また第４図は第二実施例の縦
断正面図、第５図は同平面図である。 ２；振動板　３；支軸　４；湾曲板　５ａ、５ｂ；電歪
素子層　６；重錘　７；試料保持部材８．８；支持端　
１３；押圧端　２２；振動板２３．２３．支持片　２４
；湾曲板　２５；長孔　２６；電歪素子層　２７　、２
７　；重錘　３０；試料保持部材　３１，３１；弾性足
片　３２．３２．摺動片　３３，３３．支持端　ｐ；試
験片 工　υ 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）湾曲板のすくなくとも一面に電歪素子層を配設して
   なる振動板の、その一端又は両端を基台上に保持し、さ
   らに該振動板の湾動面に試料保持部材を取付け、試料保
   持部材上に、該保持部材とで試験片を挟持する試料押圧
   端を備えたことを特徴とする繰返し疲労試験装置。 ２）振動板の一端を保持し、かつ他端に重りを固定した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繰返し疲
   労試験装置。 ３）振動板の両端部を支持し、さらに該支持部から延び
   る両端縁に重りを固定したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の繰返し疲労試験装置。 ４）基台の下面に弾性支持材を配設したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の繰返し疲労試験装置。