JPH03202747A - 形状記憶合金の試験装置 - Google Patents
形状記憶合金の試験装置Info
- Publication number
- JPH03202747A JPH03202747A JP34136689A JP34136689A JPH03202747A JP H03202747 A JPH03202747 A JP H03202747A JP 34136689 A JP34136689 A JP 34136689A JP 34136689 A JP34136689 A JP 34136689A JP H03202747 A JPH03202747 A JP H03202747A
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- JP
- Japan
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- temperature
- displacement
- sample
- load
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、荷重または変位量を一定に保ちながら試料に
温度サイクルを与え、荷重一定制御時には温度−変位特
性を求めるとともに、変位一定制御時は温度−荷重特性
を求めることのできる形状記憶合金の試験装置に関する
。
温度サイクルを与え、荷重一定制御時には温度−変位特
性を求めるとともに、変位一定制御時は温度−荷重特性
を求めることのできる形状記憶合金の試験装置に関する
。
Ｂ、従来の技術
従来から、例えば特開平１−１１８７３９号公報に開示
された形状記憶合金の試験装置が知られている。これは
、荷重または変位量を一定に保ちながら試料を所定温度
まで加熱し、その後所定温度まで冷却する間の温度に対
する変位または荷重特性を求めるものである。
された形状記憶合金の試験装置が知られている。これは
、荷重または変位量を一定に保ちながら試料を所定温度
まで加熱し、その後所定温度まで冷却する間の温度に対
する変位または荷重特性を求めるものである。
Ｃ１発明が解決しようとする課題
しかしながら、この従来の試験装置は、加熱。
冷却を１サイクルだけ与えたときの荷重または変位の静
特性を求めるものであり、繰り返し変形する形状記憶合
金の温度サイクル試験には適していない。すなわち、温
度サイクル試験の場合には手動で加熱、冷却を制御しな
くてはならず、数１００回もの温度サイクルを与える場
合には実質的に温度サイクル試験はできない。
特性を求めるものであり、繰り返し変形する形状記憶合
金の温度サイクル試験には適していない。すなわち、温
度サイクル試験の場合には手動で加熱、冷却を制御しな
くてはならず、数１００回もの温度サイクルを与える場
合には実質的に温度サイクル試験はできない。
本発明の目的は、形状記憶合金製の試料に対して自動的
に温度サイクル試験を行い得る形状記憶合金の試験装置
を提供することにある。
に温度サイクル試験を行い得る形状記憶合金の試験装置
を提供することにある。
０１課題を解決するための手段
一実施例である第１図に対応づけて本発明を説明すると
、本発明に係る形状記憶合金の試験装置は、形状記憶合
金製の試料１１を負荷する負荷機構１０と、試料１１に
働く負荷荷重を検出する荷重検出手段１２と、試料１１
の変位量を検出する変位量検出手段１３と、試料工１を
加熱、冷却する加熱冷却手段１４Ｈ，１４Ｃと、試料１
１の温度を検出する温度検出手段１４Ｄと、検出手段１
２．１３．１４Ｄからの検出信号に基づいて荷重または
変位量を一定に保ちながら試料１１に温度サイクルを与
える制御手段１５と、上記各検出信号に基づいて荷重一
定制御時には温度−変位特性を求めるとともに、変位一
定制御時は温度−荷重特性を求めるデータ処理手段１５
とを具備することにより、上記目的を達成する。
、本発明に係る形状記憶合金の試験装置は、形状記憶合
金製の試料１１を負荷する負荷機構１０と、試料１１に
働く負荷荷重を検出する荷重検出手段１２と、試料１１
の変位量を検出する変位量検出手段１３と、試料工１を
加熱、冷却する加熱冷却手段１４Ｈ，１４Ｃと、試料１
１の温度を検出する温度検出手段１４Ｄと、検出手段１
２．１３．１４Ｄからの検出信号に基づいて荷重または
変位量を一定に保ちながら試料１１に温度サイクルを与
える制御手段１５と、上記各検出信号に基づいて荷重一
定制御時には温度−変位特性を求めるとともに、変位一
定制御時は温度−荷重特性を求めるデータ処理手段１５
とを具備することにより、上記目的を達成する。
２０作用
試料１１の荷重または変位を一定に保ちながら温度サイ
クルを試料１１に複数回与えると、形状記憶合金製試料
１１は温度に応じて伸縮する。この時の変位または荷重
を温度と対応づけて測定すれば、形状記憶合金の温度サ
イクル試験が効率よくできる。
クルを試料１１に複数回与えると、形状記憶合金製試料
１１は温度に応じて伸縮する。この時の変位または荷重
を温度と対応づけて測定すれば、形状記憶合金の温度サ
イクル試験が効率よくできる。
なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の符号を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。
、本発明を分かり易くするために実施例の符号を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。
Ｆ、実施例
第１図は、本発明に係る形状記憶合金の試験装置の一実
施例を示す全体の構成図である。
施例を示す全体の構成図である。
図において、１０は第１図の負荷機構を構成する試験機
本体で、上部にヨーク１０ａが架設された一対のねじ棹
Ｌｏｇに昇降可能に螺合されたクロスヘツド１０ｂと、
ヨーク１０ａにロードセル１２を介して取り付けた上部
治具１０ｃと、基台１０ｄ内に設置しねし棹Ｌｏｇを回
転駆動するモータ１０ｅと、クロスヘツド１０ｂに取り
付けた下部治具１０ｆとを備え、下部治具１０ｆと上部
治具１０ｃに形状記憶合金製の試料１１が把持されてい
る。１３は試料１１の変位量を検出する変位計、↓４は
基台１０ｄ上に設置された恒温槽であり、上下の治具１
０ｆと１０ｃはそれぞれこの恒温槽１４内に挿入され、
したがって、試料１１は恒温槽１４内に設置される。恒
温槽１４の内部には加熱装置１４Ｈと冷却装置１４Ｇと
が設置され、試料に温度サイクルを与えることができる
。
本体で、上部にヨーク１０ａが架設された一対のねじ棹
Ｌｏｇに昇降可能に螺合されたクロスヘツド１０ｂと、
ヨーク１０ａにロードセル１２を介して取り付けた上部
治具１０ｃと、基台１０ｄ内に設置しねし棹Ｌｏｇを回
転駆動するモータ１０ｅと、クロスヘツド１０ｂに取り
付けた下部治具１０ｆとを備え、下部治具１０ｆと上部
治具１０ｃに形状記憶合金製の試料１１が把持されてい
る。１３は試料１１の変位量を検出する変位計、↓４は
基台１０ｄ上に設置された恒温槽であり、上下の治具１
０ｆと１０ｃはそれぞれこの恒温槽１４内に挿入され、
したがって、試料１１は恒温槽１４内に設置される。恒
温槽１４の内部には加熱装置１４Ｈと冷却装置１４Ｇと
が設置され、試料に温度サイクルを与えることができる
。
制御装置１５はマイクロコンピュータから構成され５全
体を制御するＣＰＵ （中央処理装置）（５１と、後述
する処理プログラム等を格納するＲＯＭ １５２と、Ｃ
ＰＵｌ５１での演算結果およびロードセル１２．変位計
１３からの検出データ等を格納するＲＡＭ１５３と、入
力インターフェース１５４および出力インターフェース
１５５とを備え、これらはバス１５６を介してＣＰＵ１
５１に接続されている。
体を制御するＣＰＵ （中央処理装置）（５１と、後述
する処理プログラム等を格納するＲＯＭ １５２と、Ｃ
ＰＵｌ５１での演算結果およびロードセル１２．変位計
１３からの検出データ等を格納するＲＡＭ１５３と、入
力インターフェース１５４および出力インターフェース
１５５とを備え、これらはバス１５６を介してＣＰＵ１
５１に接続されている。
入力インターフェース１５４には、ロードセル１２およ
び変位計１３がそれぞれＡ／Ｄコンバータ１６，１７を
介して接続されている。また、出力インターフェース１
５５には、Ｄ／Ａコンバータ１８，１９を介してモータ
駆動回路２０と、測定結果を出力する記録計２１とが接
続されるとともに、恒温槽１４の内部温度をコントロー
ルする温度コントローラ２２も接続されている。温度コ
ントローラ２２には、恒温槽１４内の温度を検出する温
度検出器１４Ｄが接続されると共に、検出温度に応じて
駆動制御される加熱装置１４Ｈと冷却袋ｗ１４Ｃがそれ
ぞれ接続されている。
び変位計１３がそれぞれＡ／Ｄコンバータ１６，１７を
介して接続されている。また、出力インターフェース１
５５には、Ｄ／Ａコンバータ１８，１９を介してモータ
駆動回路２０と、測定結果を出力する記録計２１とが接
続されるとともに、恒温槽１４の内部温度をコントロー
ルする温度コントローラ２２も接続されている。温度コ
ントローラ２２には、恒温槽１４内の温度を検出する温
度検出器１４Ｄが接続されると共に、検出温度に応じて
駆動制御される加熱装置１４Ｈと冷却袋ｗ１４Ｃがそれ
ぞれ接続されている。
次に、このように構成された形状記憶合金の試験装置を
用いて、荷重を０に保持して温度サイクルを与えたとき
の温度−変位特性を求める動作を第２図および第３図の
フローチャートおよび第４図のグラフを参照して説明す
る。
用いて、荷重を０に保持して温度サイクルを与えたとき
の温度−変位特性を求める動作を第２図および第３図の
フローチャートおよび第４図のグラフを参照して説明す
る。
図示しないキーボード等からの外部指令により制御装置
１５をスタートさせると第２図に示す手順で試験が始ま
る。
１５をスタートさせると第２図に示す手順で試験が始ま
る。
まず、第２図のステップＳ１で試料１１を負荷する。制
御袋［１５から出力インターフェース１５５およびＤ／
Ａコンバータ１８を通してモー夕駆動指令をモータ駆動
回路２０に出力し、モータ１０ｅを駆動制御する。ここ
では、第４図の変位−荷重グラフに示すように先ず試料
１１に伸び変位Ｅ０を与え、その後除荷するようにプロ
グラムされており、モータ１０ｅは、変位計１３の検出
信号がＥＯを示すまでクロスヘツド１０ｂを降下し試料
１１を引っ張る。次にステップＳ２に進み、モータ１０
ｅを逆方向に駆動してロードセル１２の検出信号がＯを
示すまで除荷する。
御袋［１５から出力インターフェース１５５およびＤ／
Ａコンバータ１８を通してモー夕駆動指令をモータ駆動
回路２０に出力し、モータ１０ｅを駆動制御する。ここ
では、第４図の変位−荷重グラフに示すように先ず試料
１１に伸び変位Ｅ０を与え、その後除荷するようにプロ
グラムされており、モータ１０ｅは、変位計１３の検出
信号がＥＯを示すまでクロスヘツド１０ｂを降下し試料
１１を引っ張る。次にステップＳ２に進み、モータ１０
ｅを逆方向に駆動してロードセル１２の検出信号がＯを
示すまで除荷する。
第３図は、試料１１を伸び変位ＥＯまで変形させその後
に荷重Ｏまで除荷するステップＳＬおよび２の詳細プロ
グラムである。
に荷重Ｏまで除荷するステップＳＬおよび２の詳細プロ
グラムである。
第３図において、ステップＳｌｌで設定変位量ＥＯを読
み込み、ステップＳ１２で変位計１３の変位信号ＳＥを
読み込む。そして、ステップＳ１３で５Ｅ＝ＥＯが判定
されるまでステップＳ１４でモータ１０ｅを駆動して試
料１１を変形する。Ｅｏまで変形するとステップＳ１５
に進み、モータ１０ｅを逆方向に駆動して除荷を開始し
、ステップＳ１６でロードセル１２から荷重信号ＳＷを
読み込み、ステップＳ１７で荷重信号５Ｗ＝Ｏになると
ステップＳ１８でモータ１０ｅの駆動を停止する。この
ような負荷パターンを与えることにより試料の変位−荷
重曲線は第４図に太線で示すようになる。ここで、変位
Ｅ３は除荷時の変位量である。そして、ステップＳ１９
において、温度サイクルによる試料の伸縮に拘らず荷重
Ｗ＝０となるようにクロスヘツド１０ｂの位置を自動制
御するモードを設定する。
み込み、ステップＳ１２で変位計１３の変位信号ＳＥを
読み込む。そして、ステップＳ１３で５Ｅ＝ＥＯが判定
されるまでステップＳ１４でモータ１０ｅを駆動して試
料１１を変形する。Ｅｏまで変形するとステップＳ１５
に進み、モータ１０ｅを逆方向に駆動して除荷を開始し
、ステップＳ１６でロードセル１２から荷重信号ＳＷを
読み込み、ステップＳ１７で荷重信号５Ｗ＝Ｏになると
ステップＳ１８でモータ１０ｅの駆動を停止する。この
ような負荷パターンを与えることにより試料の変位−荷
重曲線は第４図に太線で示すようになる。ここで、変位
Ｅ３は除荷時の変位量である。そして、ステップＳ１９
において、温度サイクルによる試料の伸縮に拘らず荷重
Ｗ＝０となるようにクロスヘツド１０ｂの位置を自動制
御するモードを設定する。
このようにして除荷が終了すると、ステップＳ３に進み
、制御装置１５は温度コントローラ２２に温度信号を送
り、温度コントローラ２２の制御の下で加熱装置１４Ｈ
を駆動して恒温槽１４内部を温度Ｔ２まで加熱する。こ
のとき、試料１１は縮むが、Ｗ＝Ｏの自動制御を行って
いるからクロスヘツド１０ｂは試料１１の変位に追動し
て上昇する。ステップＳ４で所定時間、例えば１分間だ
け待機した後、ステップＳ５において、変位計１３から
伸び変位量Ｅ８を取り込む。その後ステップＳ６におい
て制御装置１５から温度コントローラ２２へ温度信号を
送り、温度コントローラ２２の制御の下で冷却装置１４
Ｃを駆動して恒温槽１４内部を温度ＴＩまで冷却する。
、制御装置１５は温度コントローラ２２に温度信号を送
り、温度コントローラ２２の制御の下で加熱装置１４Ｈ
を駆動して恒温槽１４内部を温度Ｔ２まで加熱する。こ
のとき、試料１１は縮むが、Ｗ＝Ｏの自動制御を行って
いるからクロスヘツド１０ｂは試料１１の変位に追動し
て上昇する。ステップＳ４で所定時間、例えば１分間だ
け待機した後、ステップＳ５において、変位計１３から
伸び変位量Ｅ８を取り込む。その後ステップＳ６におい
て制御装置１５から温度コントローラ２２へ温度信号を
送り、温度コントローラ２２の制御の下で冷却装置１４
Ｃを駆動して恒温槽１４内部を温度ＴＩまで冷却する。
ステップＳ７で所定時間、例えば１分間だけ待機した後
、ステップＳ８において、変位計１３から伸び変位量Ｅ
２を取り込む。次いでステップＳ９に進み、加熱、冷却
のサイクルが予め定めた回数に達したか否かを判定し、
達していなければステップＳ１に戻り、以上の手順を所
定サイクル数に達するまで繰り返して行う。これにより
、ＲＡＭ１５３には、各サイクルごとに温度Ｔｌ、Ｔ２
に対する変位量Ｅ、、Ｅ２が記憶される。
、ステップＳ８において、変位計１３から伸び変位量Ｅ
２を取り込む。次いでステップＳ９に進み、加熱、冷却
のサイクルが予め定めた回数に達したか否かを判定し、
達していなければステップＳ１に戻り、以上の手順を所
定サイクル数に達するまで繰り返して行う。これにより
、ＲＡＭ１５３には、各サイクルごとに温度Ｔｌ、Ｔ２
に対する変位量Ｅ、、Ｅ２が記憶される。
温度サイクルが所定回終了すると、ＣＰＵ１５１は、例
えば各サイクルにおける温度Ｔｌ、Ｔ２時のそれぞれの
伸び量Ｅ、、Ｅ、をＲＡＭ １５３から読み出してその
平均値を演算し、温度Ｔｌ、Ｔ２に対する伸び量Ｅ、、
Ｅ２を記録計２０に出力する。
えば各サイクルにおける温度Ｔｌ、Ｔ２時のそれぞれの
伸び量Ｅ、、Ｅ、をＲＡＭ １５３から読み出してその
平均値を演算し、温度Ｔｌ、Ｔ２に対する伸び量Ｅ、、
Ｅ２を記録計２０に出力する。
温度がＴ１からＴ２に変化する際の変位を連続して採取
してもよい。
してもよい。
なお、第４図に示す領域Ｒ１（右上りのハツチング領域
）の面積は散逸蓋エネルギを示し、領域Ｒ２（左下りの
ハツチング領域）は回復歪エネルギを示すから、各種の
データ採取後にＣＰＵ１５１によりそれらの領域Ｒ１，
Ｒ２の面積を算出して上記エネルギを算出することもで
きる。また、第４図のグラフにおいて、線ａ１とａ２の
交点はマルテンサイト変態開始点σＩｌｓを、線ａ３と
ａ４の交点はマルテンサイト変態終了点σｍｆをそれぞ
れ示すから、採取データから各線ａ１〜ａ４の近似式を
算出してマルテンサイト変態開始点σＩＩＳとマルテン
サイト変態終了点σ社をそれぞれ求めることもできる。
）の面積は散逸蓋エネルギを示し、領域Ｒ２（左下りの
ハツチング領域）は回復歪エネルギを示すから、各種の
データ採取後にＣＰＵ１５１によりそれらの領域Ｒ１，
Ｒ２の面積を算出して上記エネルギを算出することもで
きる。また、第４図のグラフにおいて、線ａ１とａ２の
交点はマルテンサイト変態開始点σＩｌｓを、線ａ３と
ａ４の交点はマルテンサイト変態終了点σｍｆをそれぞ
れ示すから、採取データから各線ａ１〜ａ４の近似式を
算出してマルテンサイト変態開始点σＩＩＳとマルテン
サイト変態終了点σ社をそれぞれ求めることもできる。
同様に、線ａ５．ａ６の交点を求めることによりオース
テナイト変態開始点σＡｓを算出できる。
テナイト変態開始点σＡｓを算出できる。
以上の実施例の構成において、ロードセル１２が荷重検
出手段を、変位計１３が変位検出手段を、加熱装置１４
Ｈと冷却装置１４Ｃが加熱冷却手段を、温度検出器１４
Ｄが温度検出手段を、制御袋！１５が制御手段およびデ
ータ処理装置をそれぞれ構成する。
出手段を、変位計１３が変位検出手段を、加熱装置１４
Ｈと冷却装置１４Ｃが加熱冷却手段を、温度検出器１４
Ｄが温度検出手段を、制御袋！１５が制御手段およびデ
ータ処理装置をそれぞれ構成する。
本実施例の形状記憶合金の試験装置では、以上のような
温度−変位特性の他に次のような特性も計測できる。
温度−変位特性の他に次のような特性も計測できる。
■荷重Ｗ ＝ Ｗ ａ一定の状態に保持するようにモー
タｌｏｅを制御しつつ温度サイクルを与え、その時の温
度−変位特性を測定する。第５図はその変位−荷重曲線
、第６図はデータ処理結果である温度−変位特性の出力
例である。
タｌｏｅを制御しつつ温度サイクルを与え、その時の温
度−変位特性を測定する。第５図はその変位−荷重曲線
、第６図はデータ処理結果である温度−変位特性の出力
例である。
■試料が一定の変位量＝Ｅｏとなるようにモータ１０ｅ
を制御して温度サイクルを試料に与え、そのときの温度
−荷重特性を測定する。第７図はその変位−荷重曲線、
第８図はデータ処理結果である温度−荷重特性の出力例
である。
を制御して温度サイクルを試料に与え、そのときの温度
−荷重特性を測定する。第７図はその変位−荷重曲線、
第８図はデータ処理結果である温度−荷重特性の出力例
である。
なお、本発明の負荷機構および制御系は上記実施例に限
定されない。
定されない。
Ｇ０発明の効果
本発明は以上のように構成したので、形状記憶合金の温
度サイクル試験を効率よく確実に行うことができる。
度サイクル試験を効率よく確実に行うことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す形状記憶合金の試験装
置の構成図である６ 第２図および第３図は本実施例における温度サイクル試
験処理の動作手順を示すフローチャートである。 第４図、第５図および第７図は試料の荷重−変位曲線図
である。 第６図および第８図は温度−荷重または変位特性の出力
例を示すグラフである。 １０：負荷機構 １１：試料 １２：ロードセル １３：変位計 １４：恒温槽 １４Ｄ：温度検出器１４Ｃ：冷却
装置 １４Ｈ：加熱装置１５：制御装置 ２２：温度コントローラ
置の構成図である６ 第２図および第３図は本実施例における温度サイクル試
験処理の動作手順を示すフローチャートである。 第４図、第５図および第７図は試料の荷重−変位曲線図
である。 第６図および第８図は温度−荷重または変位特性の出力
例を示すグラフである。 １０：負荷機構 １１：試料 １２：ロードセル １３：変位計 １４：恒温槽 １４Ｄ：温度検出器１４Ｃ：冷却
装置 １４Ｈ：加熱装置１５：制御装置 ２２：温度コントローラ
Claims (1)
- 形状記憶合金製の試料を負荷する負荷機構と、試料に働
く負荷荷重を検出する荷重検出手段と、試料の変位量を
検出する変位量検出手段と、前記試料を加熱、冷却する
加熱冷却手段と、試料の温度を検出する温度検出手段と
、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記荷重また
は変位量を一定に保ちながら試料に温度サイクルを与え
る制御手段と、前記検出信号に基づいて荷重一定制御時
には温度−変位特性を求めるとともに、変位一定制御時
は温度−荷重特性を求めるデータ処理手段とを具備する
ことを特徴とする形状記憶合金の試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34136689A JPH03202747A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 形状記憶合金の試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34136689A JPH03202747A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 形状記憶合金の試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202747A true JPH03202747A (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=18345507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34136689A Pending JPH03202747A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 形状記憶合金の試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03202747A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8706305B2 (en) | 2008-02-21 | 2014-04-22 | Canadian Space Agency | Feedback control for shape memory alloy actuators |
| TWI655431B (zh) * | 2018-02-22 | 2019-04-01 | 潘天賜 | Shape memory alloy wire shrinkage test system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57136139A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | Fatigue testing device |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP34136689A patent/JPH03202747A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57136139A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | Fatigue testing device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8706305B2 (en) | 2008-02-21 | 2014-04-22 | Canadian Space Agency | Feedback control for shape memory alloy actuators |
| TWI655431B (zh) * | 2018-02-22 | 2019-04-01 | 潘天賜 | Shape memory alloy wire shrinkage test system |
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