JPH0346775B2 - - Google Patents
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- JPH0346775B2 JPH0346775B2 JP57017489A JP1748982A JPH0346775B2 JP H0346775 B2 JPH0346775 B2 JP H0346775B2 JP 57017489 A JP57017489 A JP 57017489A JP 1748982 A JP1748982 A JP 1748982A JP H0346775 B2 JPH0346775 B2 JP H0346775B2
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- JP
- Japan
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- cell
- powder
- shear
- load
- granular material
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
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- 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］
本発明は粉粒体用剪断試験機に関する。
［従来の技術］
粉粒体を取扱う工業においては、設備の設計
上、操業上等の点から粉粒体の物理的諸性質を正
確に知る必要がある。これらの諸特性は種々の試
験によつて測定されるが、それらのうちでも粉粒
体の剪断試験は粉粒体の重要な力学的物性（例え
ば付着力、内部摩擦角、壁面摩擦角など）を測定
する上でも特に重要である。
上、操業上等の点から粉粒体の物理的諸性質を正
確に知る必要がある。これらの諸特性は種々の試
験によつて測定されるが、それらのうちでも粉粒
体の剪断試験は粉粒体の重要な力学的物性（例え
ば付着力、内部摩擦角、壁面摩擦角など）を測定
する上でも特に重要である。
このため従来から種々の粉粒体用剪断試験機が
知られているが、その典型例として水平方向に分
離可能な上部セルと下部セルとを備えた試験機が
ある。このような試験機を使用して剪断試験を行
う場合には、上下セルから形成される空間内に試
験すべき粉粒体を充填し、これに上部セルの解放
した頂部から垂直荷重を加えて、上部セルまたは
下部セルを水平方向に引いて、粉粒体が両セルの
境界面で大きく辷り始めた時の水平引張力から剪
断応力を求めている。
知られているが、その典型例として水平方向に分
離可能な上部セルと下部セルとを備えた試験機が
ある。このような試験機を使用して剪断試験を行
う場合には、上下セルから形成される空間内に試
験すべき粉粒体を充填し、これに上部セルの解放
した頂部から垂直荷重を加えて、上部セルまたは
下部セルを水平方向に引いて、粉粒体が両セルの
境界面で大きく辷り始めた時の水平引張力から剪
断応力を求めている。
そして、粉粒体の付着力についてみると、剪断
力（Ｙ）と粉粒体の剪断面にかかる垂直力（Ｘ）
および粉粒体の付着力（Ｃ）との間には、一般に
下記の式 Ｙ＝aX＋Ｃ (1) 式中、ａ：粉粒体の種類による係数の関係が成
立することが知られている。
力（Ｙ）と粉粒体の剪断面にかかる垂直力（Ｘ）
および粉粒体の付着力（Ｃ）との間には、一般に
下記の式 Ｙ＝aX＋Ｃ (1) 式中、ａ：粉粒体の種類による係数の関係が成
立することが知られている。
したがつて、上記式(1)おいて、粉粒体の剪断面
にかかる垂直力（Ｘ）を横軸にとり、該垂直力
（Ｘ）を順次変化させてその際の剪断力（Ｙ）を
縦軸にプロツトしてグラフを作成すると一定の勾
配を有する直線が得られる。そして、その直線を
延長して直線が縦軸と交わる点（すなわちＸ＝０
であつてＹ＝Ｃになる点）における剪断力（Ｙ）
を求めるとその値がそのまま粉粒体の付着力
（Ｃ）として正確に求められ、そしてこの付着力
（Ｃ）をセルの横断面積で除した値が単位面積当
りの付着力となる。
にかかる垂直力（Ｘ）を横軸にとり、該垂直力
（Ｘ）を順次変化させてその際の剪断力（Ｙ）を
縦軸にプロツトしてグラフを作成すると一定の勾
配を有する直線が得られる。そして、その直線を
延長して直線が縦軸と交わる点（すなわちＸ＝０
であつてＹ＝Ｃになる点）における剪断力（Ｙ）
を求めるとその値がそのまま粉粒体の付着力
（Ｃ）として正確に求められ、そしてこの付着力
（Ｃ）をセルの横断面積で除した値が単位面積当
りの付着力となる。
また、内部摩擦角は、上記剪断試験機を使用し
て同様に剪断面における垂直応力を変えてゆき各
応力に対してすべり始める時の水平力から求めた
剪断応力を結んだ点を包絡して形成される線（破
壊包絡線）の水平とのなす角として求めることが
できるが、この場合も粉粒体内部における垂直応
力を正確に求める必要がある。
て同様に剪断面における垂直応力を変えてゆき各
応力に対してすべり始める時の水平力から求めた
剪断応力を結んだ点を包絡して形成される線（破
壊包絡線）の水平とのなす角として求めることが
できるが、この場合も粉粒体内部における垂直応
力を正確に求める必要がある。
更に、壁面摩擦角は、通常、上部セルの底部に
壁面に相当する材料からなる板を配置し、上部セ
ルと板とにより形成される空間内に粉粒体を充填
し、上記と同様にして各応力に対してすべり始め
る時の水平力から求めた剪断応力を結んだ点を包
絡して形成され線（壁面破壊包絡線）の水平との
なす角として求められるが、この場合にも粉粒体
内部における垂直応力を正確に知ることが必要で
ある。
壁面に相当する材料からなる板を配置し、上部セ
ルと板とにより形成される空間内に粉粒体を充填
し、上記と同様にして各応力に対してすべり始め
る時の水平力から求めた剪断応力を結んだ点を包
絡して形成され線（壁面破壊包絡線）の水平との
なす角として求められるが、この場合にも粉粒体
内部における垂直応力を正確に知ることが必要で
ある。
そこで、かかる剪断試験について第１図に示し
た従来の剪断試験機を参照して具体的に説明する
と、被測定用粉粒体１がボール２を介して配置さ
れた上部セル３および下部セル４から形成される
空間内に充填され、粉粒体の頂部からは垂直に所
定の荷重５が加えられて粉粒体に垂直応力が生ず
る。次いで引張装置によりワイヤ６およびロード
セル７を介して上部セル３を水平方向に引張る。
そして水平方向引張力を徐々に増加させて上部セ
ル３と下部セル４とが剪断面Ａ−Ａにおいてずれ
る瞬間までの水平引張力をロードセル７で検出す
る。ロードセル７の出力を例えば記録計８で記録
しておくと剪断時の引張力（剪断力）を容易に知
ることができる。この場合に剪断力をセル空間の
断面積で割ると所定の垂直応力における剪断応力
を求めることができる。
た従来の剪断試験機を参照して具体的に説明する
と、被測定用粉粒体１がボール２を介して配置さ
れた上部セル３および下部セル４から形成される
空間内に充填され、粉粒体の頂部からは垂直に所
定の荷重５が加えられて粉粒体に垂直応力が生ず
る。次いで引張装置によりワイヤ６およびロード
セル７を介して上部セル３を水平方向に引張る。
そして水平方向引張力を徐々に増加させて上部セ
ル３と下部セル４とが剪断面Ａ−Ａにおいてずれ
る瞬間までの水平引張力をロードセル７で検出す
る。ロードセル７の出力を例えば記録計８で記録
しておくと剪断時の引張力（剪断力）を容易に知
ることができる。この場合に剪断力をセル空間の
断面積で割ると所定の垂直応力における剪断応力
を求めることができる。
ここで問題なのは、被測定粉粒体と上部セル３
の内壁面との間には常に摩擦力等が生じているた
めに、荷重５と同じ力が該剪断面Ａ−Ａにそのま
ま作用しておらず、剪断面Ａ−Ａにおける真の垂
直力がそれとは異なつているということである。
の内壁面との間には常に摩擦力等が生じているた
めに、荷重５と同じ力が該剪断面Ａ−Ａにそのま
ま作用しておらず、剪断面Ａ−Ａにおける真の垂
直力がそれとは異なつているということである。
しかしながら、第１図におけるような従来の剪
断試験機では、剪断面Ａ−Ａにおける真の垂直力
を測定するようになつていないため、荷重５の値
をそのまま直接採用使用して剪断面Ａ−Ａにおけ
る剪断応力等を求めており、その結果、粉粒体の
物性を正確に測定できなかつた。
断試験機では、剪断面Ａ−Ａにおける真の垂直力
を測定するようになつていないため、荷重５の値
をそのまま直接採用使用して剪断面Ａ−Ａにおけ
る剪断応力等を求めており、その結果、粉粒体の
物性を正確に測定できなかつた。
［発明の内容］
本発明は、かかる従来の粉粒体剪断試験機にお
ける欠点がなく、剪断面にかかる垂直応力を正確
に測定でき、その結果粉粒体の付着力、内部摩擦
角、壁面摩擦角等の物性を正確に求めることがで
きる剪断試験機を求めて開発されたものである。
ける欠点がなく、剪断面にかかる垂直応力を正確
に測定でき、その結果粉粒体の付着力、内部摩擦
角、壁面摩擦角等の物性を正確に求めることがで
きる剪断試験機を求めて開発されたものである。
すなわち、本発明は、
上下両端が解放された筒状の上部セルおよび上
端が解放された有底筒状下部セルからなり、ここ
で上部セルと下部セルとは互いに水平方向に分離
可能であり且つ両者が一緒になつて粉粒体充填用
空間を形成するように構成され、更に、 該空間内に充填された粉粒体に圧力をかけるた
めの上部セルの解放上端に配置される荷重、 下部セル水平方向移動装置、ならびに 下部セルの水平方向移動によつて粉粒体充填用
空間内に充填された粉粒体が剪断される際の水平
引張力を測定する剪断引張力測定装置 を備えた粉粒体用の剪断試験機において、該剪断
試験機が、 上部セル用の固定支持体、および 下部セルが載置される荷重計 を備えていることを特徴としている。
端が解放された有底筒状下部セルからなり、ここ
で上部セルと下部セルとは互いに水平方向に分離
可能であり且つ両者が一緒になつて粉粒体充填用
空間を形成するように構成され、更に、 該空間内に充填された粉粒体に圧力をかけるた
めの上部セルの解放上端に配置される荷重、 下部セル水平方向移動装置、ならびに 下部セルの水平方向移動によつて粉粒体充填用
空間内に充填された粉粒体が剪断される際の水平
引張力を測定する剪断引張力測定装置 を備えた粉粒体用の剪断試験機において、該剪断
試験機が、 上部セル用の固定支持体、および 下部セルが載置される荷重計 を備えていることを特徴としている。
本発明の剪断試験機について第２図に示された
装置を例に挙げて具体的に説明する。
装置を例に挙げて具体的に説明する。
本発明の剪断試験機は、従来の装置と同様に上
下両端が解放された筒状の上部セル１０および上
端が解放された有底筒状下部セル１１を備え、か
かる上部セル１０と下部セル１１とは互いに水平
方向に分離可能であり且つ両者が一緒になつて粉
粒体充填用空間を形成している。上部セル１０と
下部セル１１との間の間〓には必要に応じてスペ
ーサを介在させることにより該間〓を０mmから任
意の値にまで変えることができる。上部セル１０
は固定されたフレーム１２にボルト等の固着手段
によつて固着され一定位置に固定されている。下
部セル１１は、例えば複数個のローラ１３および
フレーム１２に係止された台板１４を介して荷重
計であるロードセル１５上に水平方向に移動可能
に載置される。すなわち、下部セル１１は図示さ
れていない引張装置によりワイヤ６およびロード
セル７を介して台板１４上をローラ１３に支持さ
れて水平方向に移動可能になつている。上下セル
により形成される空間内に充填された粉粒体１に
圧力をかけるために上部セル１０の解放上端に荷
重５が配置される。荷重５を配置した状態で可逆
可変モータ等を使用した引張装置によりワイヤ６
およびロードセル７を介して下部セル１１を水平
方向に引き、該空間内に充填された粉粒体がＡ−
Ａ面で水平方向に剪断される際の引張力を記録計
８で測定する。この場合に、荷重５による垂直力
は被測定用粉粒体１と上部セル１０の内部壁面と
の間の摩擦力によつてその一部が消費されその残
部が剪断面Ａ−Ａ面に伝達される。
下両端が解放された筒状の上部セル１０および上
端が解放された有底筒状下部セル１１を備え、か
かる上部セル１０と下部セル１１とは互いに水平
方向に分離可能であり且つ両者が一緒になつて粉
粒体充填用空間を形成している。上部セル１０と
下部セル１１との間の間〓には必要に応じてスペ
ーサを介在させることにより該間〓を０mmから任
意の値にまで変えることができる。上部セル１０
は固定されたフレーム１２にボルト等の固着手段
によつて固着され一定位置に固定されている。下
部セル１１は、例えば複数個のローラ１３および
フレーム１２に係止された台板１４を介して荷重
計であるロードセル１５上に水平方向に移動可能
に載置される。すなわち、下部セル１１は図示さ
れていない引張装置によりワイヤ６およびロード
セル７を介して台板１４上をローラ１３に支持さ
れて水平方向に移動可能になつている。上下セル
により形成される空間内に充填された粉粒体１に
圧力をかけるために上部セル１０の解放上端に荷
重５が配置される。荷重５を配置した状態で可逆
可変モータ等を使用した引張装置によりワイヤ６
およびロードセル７を介して下部セル１１を水平
方向に引き、該空間内に充填された粉粒体がＡ−
Ａ面で水平方向に剪断される際の引張力を記録計
８で測定する。この場合に、荷重５による垂直力
は被測定用粉粒体１と上部セル１０の内部壁面と
の間の摩擦力によつてその一部が消費されその残
部が剪断面Ａ−Ａ面に伝達される。
そして、下部セルの底部に荷重計を設けた本発
明の剪断試験機を使用して測定した場合には、破
断面Ａ−Ａに実際にかかつている上記式(1)で示し
た真の垂直力（Ｘ）は、下記の式により求められ
る。
明の剪断試験機を使用して測定した場合には、破
断面Ａ−Ａに実際にかかつている上記式(1)で示し
た真の垂直力（Ｘ）は、下記の式により求められ
る。
Ｗ＝Ｘ＋W1＋W2 (2)
但し、
Ｗ：荷重計における荷重測定値
Ｘ＝σe・Ａ
σe：垂直応力
Ａ：剪断面の横断面積
W1：下部セルおよびその付属物の重量
W2：下部セル内の粉粒体の重量
したがつて、上記式(2)から本発明では剪断面Ａ
−Ａにかかる真の垂直力（Ｘ）を正確に求めるこ
とができ、その結果、剪断面における垂直応力
（σe）をも正確に求めることができる。
−Ａにかかる真の垂直力（Ｘ）を正確に求めるこ
とができ、その結果、剪断面における垂直応力
（σe）をも正確に求めることができる。
そして、式(2)により求めた剪断面Ａ−Ａにかか
る真の垂直力（Ｘ）の値を先の式(1)に代入する
と、正確な粉粒体の付着力（Ｃ）を求めることが
でき、更に上記した内部摩擦角や壁面摩擦角等を
も正確に求めることができる。
る真の垂直力（Ｘ）の値を先の式(1)に代入する
と、正確な粉粒体の付着力（Ｃ）を求めることが
でき、更に上記した内部摩擦角や壁面摩擦角等を
も正確に求めることができる。
また、本発明では、上部セルに配置する荷重５
をボルト等の任意の固定手段で上部セル１０の任
意の位置に固定することができ、その場合には、
上述した定荷重剪断試験の外に、定容積剪断試験
をも行うことができる。
をボルト等の任意の固定手段で上部セル１０の任
意の位置に固定することができ、その場合には、
上述した定荷重剪断試験の外に、定容積剪断試験
をも行うことができる。
更に、上部セルの解放上端に配置される上記荷
重５の粉粒体と接する底部を、粉粒体の圧密時に
そこに含まれている空気を逃がし得る多孔板とす
るとともに該多孔板に布等のフイルターを重ねて
多孔板の孔から粉粒体が漏出しないようにする
と、粉粒体の圧密を円滑に行うことができる。
重５の粉粒体と接する底部を、粉粒体の圧密時に
そこに含まれている空気を逃がし得る多孔板とす
るとともに該多孔板に布等のフイルターを重ねて
多孔板の孔から粉粒体が漏出しないようにする
と、粉粒体の圧密を円滑に行うことができる。
そして、本発明の剪断試験機による場合は高温
など特殊な環境下でも測定可能である。
など特殊な環境下でも測定可能である。
ここで、豊浦砂（平均粒径256μｍ、密度2.64
ｇ／cm3）について、従来の剪断試験機および本発
明の剪断試験機を使用して剪断試験を行つて得ら
れた破壊包絡線を第３図に示す。
ｇ／cm3）について、従来の剪断試験機および本発
明の剪断試験機を使用して剪断試験を行つて得ら
れた破壊包絡線を第３図に示す。
第３図において、・は従来の剪断試験機を使用
して求められた剪断応力τ（ｇｆ／cm2）を垂直応
力ρ（ｇｆ／cm2）に対してプロツトしたものであ
り、そして×は、本発明の剪断試験機を使用して
求められた真の垂直応力（ｇｆ／cm2）に対する剪
断応力τ（ｇｆ／cm2）のプロツトである。第３図
の結果から、×を結ぶ破壊包絡線の水平とのなす
角（内部摩擦角）および・を結ぶ破壊包絡線から
得られる内部摩擦角との比較から、従来の剪断試
験機により得られる粉粒体の内部摩擦角が、真の
内部摩擦角からかなりずれていたことがわかる。
して求められた剪断応力τ（ｇｆ／cm2）を垂直応
力ρ（ｇｆ／cm2）に対してプロツトしたものであ
り、そして×は、本発明の剪断試験機を使用して
求められた真の垂直応力（ｇｆ／cm2）に対する剪
断応力τ（ｇｆ／cm2）のプロツトである。第３図
の結果から、×を結ぶ破壊包絡線の水平とのなす
角（内部摩擦角）および・を結ぶ破壊包絡線から
得られる内部摩擦角との比較から、従来の剪断試
験機により得られる粉粒体の内部摩擦角が、真の
内部摩擦角からかなりずれていたことがわかる。
更に、第４図は、上記と同じ豊浦砂について、
上部セルの底部にアルミニウム板またはアクリル
樹脂板を配置して本発明の剪断試験機によりその
壁面破壊包絡線を求めた結果を示す図である。図
中、はアルミニウム板を使用した場合を、そし
てはアクリル樹脂板を使用した場合を示す。
上部セルの底部にアルミニウム板またはアクリル
樹脂板を配置して本発明の剪断試験機によりその
壁面破壊包絡線を求めた結果を示す図である。図
中、はアルミニウム板を使用した場合を、そし
てはアクリル樹脂板を使用した場合を示す。
第１図は従来の粉粒体用剪断試験機を示す断面
図である。第２図は本発明の粉粒体用剪断試験機
の一実施例を示す断面図である。第３図は本発明
および従来の剪断試験機を使用して求めた粉粒体
の破壊包絡線を示す図である。第４図は本発明の
剪断試験機を使用して測定して求めた粉粒体の壁
面破壊包絡線を示す図である。 １……粉粒体、２……ボール、３……上部セ
ル、４……下部セル、５……荷重、６……ワイ
ヤ、７……ロードセル、８……記録計、１０……
上部セル、１１……下部セル、１２……フレー
ム、１３……ローラ、１４……台板、１５……ロ
ードセル。
図である。第２図は本発明の粉粒体用剪断試験機
の一実施例を示す断面図である。第３図は本発明
および従来の剪断試験機を使用して求めた粉粒体
の破壊包絡線を示す図である。第４図は本発明の
剪断試験機を使用して測定して求めた粉粒体の壁
面破壊包絡線を示す図である。 １……粉粒体、２……ボール、３……上部セ
ル、４……下部セル、５……荷重、６……ワイ
ヤ、７……ロードセル、８……記録計、１０……
上部セル、１１……下部セル、１２……フレー
ム、１３……ローラ、１４……台板、１５……ロ
ードセル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上下両端が解放された筒状の上部セルおよび
上端が解放された有底筒状下部セルからなり、こ
こで上部セルと下部セルとは互いに水平方向に分
離可能であり且つ両者が一緒になつて粉粒体充填
用空間を形成するように構成され、更に 該空間内に充填された粉粒体に圧力をかけるた
めの上部セルの解放上端に配置される荷重、 下部セル水平方向移動装置、ならびに 下部セルの水平方向移動によつて粉粒体充填用
空間内に充填された粉粒体が剪断される際の水平
引張力を測定する剪断力測定装置 を備えた粉粒体用の剪断試験機であつて、 上部セル用の固定支持体、および 下部セルが載置される荷重計 を備えていることを特徴とする粉粒体用剪断試験
機。 ２ 上部セルの解放上端に配置される上記荷重の
粉粒体と接する底部が多孔板とフイルターとを重
ねて構成されている特許請求の範囲第１項記載の
粉粒体用剪断試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1748982A JPS58135937A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 剪断試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1748982A JPS58135937A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 剪断試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135937A JPS58135937A (ja) | 1983-08-12 |
| JPH0346775B2 true JPH0346775B2 (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=11945411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1748982A Granted JPS58135937A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 剪断試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135937A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101163117B1 (ko) | 2010-02-26 | 2012-07-06 | 건국대학교 산학협력단 | 전단시험장치 |
| FR2983298B1 (fr) * | 2011-11-30 | 2013-11-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de controle de la tenue au cisaillement d'une rotule sertie ou bouterollee |
| CN113984546B (zh) * | 2021-09-28 | 2023-08-22 | 北京建筑大学 | 一种测量道路层间剪切强度的试验机和试验方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6117406Y2 (ja) * | 1978-12-28 | 1986-05-28 | ||
| JPS5823759Y2 (ja) * | 1979-06-12 | 1983-05-20 | 日立造船株式会社 | 海上送信所 |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP1748982A patent/JPS58135937A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135937A (ja) | 1983-08-12 |
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