JPH0221740B2 - - Google Patents

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JPH0221740B2
JPH0221740B2 JP17014682A JP17014682A JPH0221740B2 JP H0221740 B2 JPH0221740 B2 JP H0221740B2 JP 17014682 A JP17014682 A JP 17014682A JP 17014682 A JP17014682 A JP 17014682A JP H0221740 B2 JPH0221740 B2 JP H0221740B2
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JP
Japan
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strain
modulus
stress
young
plastic
Prior art date
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JP17014682A
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English (en)
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JPS5960242A (ja
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Hironari Mita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP17014682A priority Critical patent/JPS5960242A/ja
Publication of JPS5960242A publication Critical patent/JPS5960242A/ja
Publication of JPH0221740B2 publication Critical patent/JPH0221740B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、材料に引張圧縮の繰り返し荷重を加
える引張圧縮繰返試験装置に係り、特には、塑性
領域において材料に加える弾性歪速度が一定にな
るように制御する装置に関する。
<従来の技術> 一般に、材料に弾性歪領域を越えた引張圧縮の
繰り返し荷重が加わるような場合には、その破断
寿命等の特性を把握することが必要となる。この
ような材料特性を調べる試験方法として、特に、
塑性歪速度が一定となるように制御しながら弾塑
性領域にわたる引張圧縮の繰り返し荷重を加える
方法が採用される場合がある。
<発明が解決しようとする課題> ところで、材料の弾塑性領域にわたつて引張圧
縮荷重を加える場合、その全歪εtには弾性歪εeと
塑性歪εpとが含まれる。すなわち、εt=εe+εpと
なる。しかし、従来、上記の弾塑性領域において
引張圧縮の繰り返し荷重を加える場合の歪み制御
は、弾性歪εeと塑性歪εpとにそれぞれ区別して
個別に制御することは行われておらず、あくまで
も全歪εtで制御している。
一方、材料は塑性変形に伴つて加工硬化等を起
すので、材料のヤング率Eは繰り返し荷重が加わ
るたびに刻々変化する。したがつて、εe=σ/E
(σは材料に加わる応力)の関係式において、ヤ
ング率Eが刻々変化するので、これに応じて弾性
歪εeも一定しなくなる。したがつて、従来は、全
歪εt制御の下で、塑性歪εpを一定速度で変化させ
る試験を行うことは非常に困難であつた。
<課題を解決するための手段> 本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
のであつて、引張圧縮の繰り返し荷重が加わるこ
とにより、ヤング率が上記のように加工硬化等に
起因して刻々変化しても、弾性歪速度が常に一定
値になるように制御することを目的とする。その
ため、本発明の引張圧縮繰返試験装置では、 弾塑性領域にわたつて材料に引張圧縮の繰り返
し荷重を加えて、その引張圧縮の繰り返しサイク
ル中に材料に加わる応力を測定する応力測定手段
と、 前記繰り返しサイクル中に材料の応力に対応す
る歪みを測定する歪測定手段と、 前記両測定手段からの各測定結果に基づいて見
掛けのヤング率を計算するヤング率計算手段と、 このヤング率計算手段で計算された見掛けのヤ
ング率と前記応力測定手段で測定された応力とに
基づいて見掛けの弾性歪を計算する弾性歪計算手
段と、 予め設定された一定の時間勾配をもつ塑性歪の
波形を与える信号を出力する塑性歪波形出力手段
と、 前記弾性歪計算手段と塑性歪波形出力手段とか
らの両出力により全歪を決定し、この全歪に対応
する信号を出力する全歪波形決定手段と、 この全歪波形決定手段によつて決定された全歪
に対応した荷重を材料に加える試験片荷重制御手
段と、 を備えた構成としている。
<作用> 上記構成において、弾塑性領域にわたつて材料
に引張圧縮の繰り返し荷重を加えるサイクル中に
材料に加わる応力と歪みとを応力測定手段と歪測
定手段によつてそれぞれ測定し、これらの測定結
果に基づいてヤング率計算手段によつて見掛けの
ヤング率を求め、この見掛けのヤング率と応力測
定手段で測定された応力に基づいて弾性歪計算手
段によつて見掛けの弾性歪を計算する。そして、
塑性歪波形出力手段から与えられる一定の時間勾
配をもつ塑性歪の波形信号と、弾性歪計算手段で
計算された見掛けの弾性歪の各種とから全歪波形
決定手段によつて全歪を決定し、この全歪に対応
した荷重を材料に加える。
これにより、全歪制御の下で材料に所定の引張
圧縮の繰り返し荷重を加えるとともに、その引張
圧縮の繰り返しサイクル中の塑性領域において、
弾性歪速度が一定となるように制御される。
<実施例> 第1図は引張圧縮繰返試験装置の機能ブロツク
図である。同図において、符号1は弾塑性領域に
わたつて材料に引張圧縮の繰り返し荷重を加え
て、その引張圧縮の繰り返しサイクル中に材料に
加わる応力を測定する応力測定手段で、たとえば
ロードセルが適用される。また、2は上記の引張
圧縮の繰り返しサイクル中に材料の応力に対応す
る歪みを測定する歪測定手段で、たとえば歪ゲー
ジが適用される。3は予め設定された一定の時間
勾配(=±k)をもつ塑性歪の波形を与える信号
を出力する塑性歪波形出力手段であつて、本例で
は、第3図の塑性歪−時間線図に示すように、材
料が塑性領域にあるときには弾性歪速度が一定
(=±k)の三角波形の信号を出力する。4は塑
性歪波形出力手段4の出力が最大(=±εp0)と
なつた場合の引張圧縮あるいは圧縮応力の値を測
定する最大引張圧縮測定手段、5は前記の応力測
定手段1、歪測定手段2ならびに最大引張圧縮測
定手段4でのその結果に基づいて見掛けのヤング
率を計算するヤング率計算手段である。また、6
はヤング率計算手段5で計算された見掛けのヤン
グ率と応力測定手段1で測定された応力とに基づ
いて見掛けの弾性歪を計算する弾性歪計算手段、
7は弾性歪計算手段6と塑性歪波形出力手段3と
からの両出力により全歪を決定し、この全歪に対
応する信号を出力する全歪波形決定手段である。
8は全歪波形決定手段7によつて決定された全歪
に対応した荷重を材料に加える試験片荷重制御手
段で、たとえばサーボバルブが適用される。
次に、上記構成の引張圧縮繰返試験装置の制御
動作について、第2図に示す応力−歪み線図を参
照して説明する。
引張圧縮の繰り返し荷重試験を開始するに先立
つて、予め全歪制御によつて第2図の符号
OPQRSTQまでの1サイクル分だけ材料に引張
圧縮荷重を加え、TQ間およびRS間の各除荷領域
における応力σ1,σ2と歪みε1,ε2とを応力測定手
段1と歪み測定手段2によつてそれぞれ測定し、
これらの測定結果に基づいてヤング率計算手段5
によつてそれぞれの見掛けのヤング率E1(=σ1
ε1)、E2(=σ2/ε2)を求める。引き続いて、これ
らの各見掛けのヤング率E1,E2の平均E0=(E1
E2)/2を算出する。そして、この平均された
見掛けのヤング率E0の値が弾性歪計算手段6に
送出される。
次に、引張圧縮の繰り返し荷重試験が開始され
て、たとえば、第2図において、材料にQ点から
R点に向かうような圧縮荷重を加える場合には、
弾性歪計算手段6は、ヤング率計算手段5で既に
算出された上記の平均化された見掛けのヤング率
E0と応力測定手段1で測定されされた応力σと
に基づいて見掛けの弾性歪εe(=σ/E0)を計算
する。そして、この弾性歪εeの値を次段の全歪波
形決定手段7に送出する。全歪波形決定手段7
は、塑性歪波形出力手段3から与えられる一定の
時間勾配(±k)をもつ塑性歪εpの波形信号と、
弾性歪計算手段6で計算された見掛けの弾性歪εe
とから全歪εt=εe+εpを決定する。具体的には、
第2図において、たとえば圧縮荷重下における応
力−歪み線上の任意の点をW1とし、このW1点を
通るε軸に平行な直線が、原点Oを通り勾配が見
掛けのヤング率E0の値をもつ直線と交差する点
をW2としたとき、W1点の塑性歪εpは、W点での
全歪εtからW2点での弾性歪εeを差し引いた値、
すなわちεp=εt−εeとなる。したがつて、歪測定
手段2で測定される歪みε(=εt)が弾性歪εeの
値よりも大きい場合(ε≧εe)には、全歪波形決
定手段7からは、応力測定手段1で測定される応
力σと見掛けのヤング率E0から決定される弾性
歪εe(σ/E0)の信号に、塑性歪波形出力手段3
から与えられる一定の時間勾配(圧縮荷重の場合
は−k)をもつ塑性歪εpの信号を加算してこれ
が全歪信号として出力される。このため、歪測定
手段2で測定される歪みε(=εt)が弾性歪εeの
値を越えた後は、材料は弾性歪速度が一定(=−
k)の条件で圧縮されることになる。なお、歪測
定手段2で測定される歪みε(=εt)が弾性歪εe
の値よりも小さい場合(ε<εe)には、全歪波形
決定手段7からは、弾性歪εe(=σ/E0)の信号
のみが全歪信号として出力される。その結果、全
歪εtの波形は、第4図の実線に示すようになる。
そして、試験片荷重制御手段8は、この全歪波形
決定手段7からの全歪εtに対応した荷重を材料に
加える。
塑性歪波形出力手段4の出力が最大(=−εp0
になると(第2図のR点)、圧縮荷重から引張荷
重に代わる。このときの、圧縮応力σ2の値が最大
引張圧縮測定手段4で測定される。そして、R点
からS点に至る除荷領域での歪みε2が歪測定手段
2で測定され、これらの測定値σ2,ε2に基づいて
ヤング率計算手段5によつて見掛けのヤング率
E2=σ2/ε2が計算される。
次に、第2図において、S点からT点に向かう
ような引張荷重を加える場合の制御動作は、Q点
からR点に圧縮荷重を加える場合と正負の符号が
逆になることを除けば基本的に同じである。そし
て、塑性歪波形出力手段4の出力が最大(=+
εp0)になると(第2図のT点)、引重荷重から圧
縮荷重に代わる。このときの、引張応力σ1の値が
最大引張圧縮測定手段4で測定される。そして、
T点からQ点に至る除荷領域での歪みε1が歪測定
手段2で測定され、これらの測定値σ1,ε1に基づ
いてヤング率計算手段5によつて見掛けのヤング
率E1=σ1/ε1が計算される。ヤング率計算手段5
は、これらの各見掛けのヤング率E1,E2の平均
E0=(E1+E2)/2を算出し、この値を弾性歪計
算手段6に送出する。
このようにして、引張圧縮の1サイクルごとに
見掛けのヤング率E0が計算され、この計算結果
が次の1サイクルの引張圧縮の繰り返し荷重を加
える際の見掛けの弾性歪εe(=σ/E0)の計算に
利用される。
なお、第1図の装置は、マイクロコンピユータ
で構成することができるのは勿論である。
<発明の効果> 本発明によれば、塑性領域に至るまで材料に引
張圧縮の繰り返し荷重を加え、その引張圧縮の繰
り返しサイクル中に材料の歪みと応力から見掛け
のヤング率を求め、この見掛けのヤング率に基づ
いて見掛けの弾性歪を計算する一方、この計算し
た見掛けの弾性歪を越えた時点で一定速度で塑性
歪が変化するように全歪を決定し、この全歪に対
応する荷重を材料に加えるようにしたので、全歪
制御の下で材料に所定の引張圧縮の繰り返し荷重
を加えることができるとともに、この引張圧縮の
繰り返しサイクル中の塑性領域において、弾性歪
速度が一定となるように制御することが可能とな
る。その結果、塑性歪に依存した材料の特性、た
とえば疲労強度や残留応力の影響等を調べること
ができるようになる等の優れた効果が発揮され
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は
引張圧縮繰返試験装置の機能ブロツク図、第2図
は応力−歪み線図、第3図は塑性歪−時間線図、
第4図は全歪−時間線図である。 1……応力測定手段、2……歪測定手段、3…
…塑性歪波形出力手段、5……ヤング率計算手
段、6……弾性歪計算手段、7……全歪波形決定
手段、8……試験片荷重制御手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 弾塑性領域にわたつて材料に引張圧縮の繰り
    返し荷重を加えて、その引張圧縮の繰り返しサイ
    クル中に材料に加わる応力を測定する応力測定手
    段と、 前記繰り返しサイクル中に材料の応力に対応す
    る歪みを測定する歪測定手段と、 前記両測定手段からの各測定結果に基づいて見
    掛けのヤング率を計算するヤング率計算手段と、 このヤング率計算手段で計算された見掛けのヤ
    ング率と前記応力測定手段で測定された応力とに
    基づいて見掛けの弾性歪を計算する弾性歪計算手
    段と、 予め設定された一定の時間勾配をもつ塑性歪の
    波形を与える信号を出力する塑性歪波形出力手段
    と、 前記弾性歪計算手段と塑性歪波形出力手段とか
    らの両出力により全歪を決定し、この全歪に対応
    する信号を出力する全歪波形決定手段と、 この全歪波形決定手段によつて決定された全歪
    に対応した荷重を材料に加える試験片荷重制御手
    段と、 を備えることを特徴とする引張圧縮繰返試験装
    置。
JP17014682A 1982-09-29 1982-09-29 引張圧縮繰返試験装置 Granted JPS5960242A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17014682A JPS5960242A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 引張圧縮繰返試験装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP17014682A JPS5960242A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 引張圧縮繰返試験装置

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Publication Number Publication Date
JPS5960242A JPS5960242A (ja) 1984-04-06
JPH0221740B2 true JPH0221740B2 (ja) 1990-05-16

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JP17014682A Granted JPS5960242A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 引張圧縮繰返試験装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS617442A (ja) * 1984-06-21 1986-01-14 Saginomiya Seisakusho Inc 引張・圧縮材料試験方法

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JPS5960242A (ja) 1984-04-06

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