JPH04370740A - 管状金属材料の引張試験装置及び試験方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は管状金属材料の引張試
験方法、特に試験片に荷重を加える速度の均一化に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】機械や構造物に力が働いている場合、そ
の材料が適切に使用されているかどうかは、その材料の
機械的性質を知ることにより判断できる。この機械的性
質を試験する方法の代表的な機械試験に引張試験がある
。引張試験は試験片に徐々に引張力を加えて、機械的諸
性質を測定するものであり、材料の降伏点，耐力，引張
強さ，降伏伸び，破断伸び，絞りの測定を行う。また、
このほかに比例限界，弾性限界，弾性係数，荷重−伸び
線図なども求めることができる。これらの諸性質は構造
物等の設計の基準として用いられるばかりでなく、材料
の製造管理上の代表的品質特性として用いられる。 この引張試験においては試験片に荷重を加える速度はで
きるだけ均一であることが望ましい。そこで上降伏点，
下降伏点又は耐力の測定を行う場合には、材料に応じて
定められた応力増加率で試験片に荷重を加えて上降伏点
，下降伏点又は耐力の測定を行う。また上降伏点，下降
伏点又は耐力の測定を行わない場合又は上降伏点，下降
伏点又は耐力の測定を行った後引き続き引張り強さを求
める場合は、引張り強さの規定値に相当する荷重の１／
２荷重を超えた後の試験片平行部の歪増加率を材料に応
じて定められた範囲内、例えば鋼の場合は２０〜８０％
／ｍｉｎの範囲内の一定値になるような速度で引っ張る
。

【０００３】この歪増加率を一定に制御する方法として
標点距離制御（以下、ＧＬ制御という）やクロスヘッド
制御が行われている。ＧＬ制御は伸び計の標点距離を一
定時間毎にサンプリングし、その伸び速度が一定値にな
るようにクロスヘッドの移動速度を制御する方法である
。クロスヘッド制御はクロスヘッドの移動速度を一定値
になるように制御する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このＧＬ制御，クロス
ヘッド制御により板等の試験片のように中央に平行部が
ある場合には歪増加率を一定に制御することができる。 しかしながら、管や平行部が加工されていない短冊の試
験片の場合には平行部の長さはクロスヘッドに取り付け
たチャック間の距離になる。このように平行部のない試
験片においては必ずしも標点間で破断せず標点の外側で
破断する場合も多い。標点外で局所伸びが発生すると、
伸びを測定している標点間における伸び速度が減少する
。ＧＬ制御によりこの伸び速度が一定値になるように制
御すると、クロスヘッドの移動速度が増大し、破断時に
おけるクロスヘッドの移動速度は非常に大きくなる。

【０００５】また、クロスヘッド制御ではクロスヘッド
移動速度を正しく設定するためには平行部であるチャッ
ク間距離を正確に把握する必要がある。しかしクロスヘ
ッドの位置決めは一般に伸び計に対して精度が低く、か
つＶチャックを使用した場合は試験片の寸法により変化
してしまう。このためチャック間距離を正確に求めるこ
とは困難である。

【０００６】このため、管状試験片のように平行部のな
い試験片にＧＬ制御やクロスヘッド制御を適用すると、
歪増加率を一定に制御することができなくなり引張速度
を精度良く制御することができないという短所があった
。

【０００７】この発明はかかる短所を解決するためにな
されたものであり、平行部のない試験片の引張速度を高
精度に制御することができる引張試験方法を得ることを
目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る管状金属
材料の引張試験装置は、あらかじめ設定されたクロスヘ
ッド移動速度で試験片の引張りを行ったとき測定した標
点間の伸び量から歪増加率を演算する歪増加率演算手段
と、演算した歪増加率とあらかじめ設定されたクロスヘ
ッド移動速度及び歪増加率の目標値とからクロスヘッド
移動速度の補正値を演算する補正値演算手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００９】また、この発明に係る管状金属材料の引張
試験方法は、あらかじめ設定されたクロスヘッド移動速
度で試験片の引張りを行い、そのときの標点間の伸び量
を測定して歪増加率を算出し、算出した歪増加率とあら
かじめ設定されたクロスヘッド移動速度及び歪増加率の
目標値とからクロスヘッド移動速度の補正値を算出し、
算出したクロスヘッド移動速度の補正値で試験片の引張
りを行うことを特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明においては、所定の歪増加率で引張試
験を行うときに、あらかじめ設定されたクロスヘッド移
動速度の初期値で試験片の引張りを行い、そのとき測定
した標点間の伸び量から歪増加率を算出し、算出した歪
増加率とあらかじめ設定されたクロスヘッド移動速度の
初期値及び歪増加率の目標値とから歪増加率の目標値に
応じたクロスヘッド移動速度の補正値を算出する。この
算出したクロスヘッド移動速度の補正値によりクロスヘ
ッドを移動させて試験片の引張りを行う。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例のクロスヘッド移
動制御部を示すブロック図である。図に示すように、ク
ロスヘッド移動制御部は条件設定手段１と伸び計２，歪
増加率演算手段３，補正値演算手段４及びクロスヘッド
移動手段５を有する。条件設定手段１には引張速度の応
力増加率と歪増加率の目標値Ｖや所定の歪増加率で試験
片の引張りを行うときのクロスヘッド移動速度の初期値
ＶＣＯ等が設定されている。伸び計２は、図２に示すよ
うに、つかみ部２２に心金２３を挿入して試験機の上部
クロスヘッド２４と下部クロスヘッド２５のチャック２
６にセットした管状試験片２１の標点２７，２８間の伸
びを計測する。歪増加率演算手段３は伸び計２で計測し
た伸び量ΔＬと元の標点距離及び時間信号発生手段６か
ら送られる単位時間Ｔにより標点２７，２８間の歪増加
率ＶＧＬを演算する。補正値演算手段４は歪増加率演算
手段３で算出した歪増加率ＶＧＬと条件設定手段１に設
定された歪増加率の目標値Ｖとクロスヘッド移動速度の
初期値ＶＣＯを入力してクロスヘッド移動速度の補正値
ＶＣを算出しクロスヘッド移動手段５に送る。

【００１２】上記のように構成された実施例の動作を説
明するにあたり、まずこの実施例の動作原理を説明する
。クロスヘッド移動速度の初期値ＶＣＯで試験片２１を
引張っているとき、歪増加率ＶＧＬは標点２７，２８間
の伸びεの単位時間Ｔ当りの量で与えられる。この伸び
εは試験片２１に引張荷重を徐々に増加して加えた状態
における標点２７，２８間の長さＬと元の標点距離Ｌ０
との差ΔＬを標点距離Ｌ０に対する比ΔＬ／Ｌ０で表さ
れる。したがって歪増加率ＶＧＬはＶＧＬ＝ΔＬ／Ｌ０
・Ｔになる。このときチャック間距離ＬＣＫが全て平行
部になっている管状試験片２１のチャック間における全
伸び量をΔＬＣＫとすると、クロスヘッド移動速度ＶＣ
ＯはＶＣＯ＝ΔＬＣＫ／Ｔで表せる。また、局部収縮が
生じていないときはΔＬＣＫ／ＬＣＫ＝ΔＬ／Ｌ０であ
るから、ＶＣＯ＝ＶＧＬ・ＬＣＫとなり、このときのチ
ャック間距離ＬＣＫはＬＣＫ＝ＶＣＯ／ＶＧＬで得られ
る。このチャック間距離ＬＣＫ＝ＶＣＯ／ＶＧＬとあら
かじめ設定されている歪増加率Ｖを使用するとクロスヘ
ッド移動速度の補正値ＶＣはＶＣ＝（ＶＣＯ・Ｖ）／Ｖ
ＧＬで得られる。この補正値ＶＣでクロスヘッド移動速
度の初期値ＶＣＯを補正することにより、所定の歪増加
率Ｖで試験片２１を引張ることができる。

【００１３】次に上記原理によるこの発明の実施例の動
作を説明する。まず、管状試験片２１を上部クロスヘッ
ド２４と下部クロスヘッド２５のチャック２６にセット
する。次に条件設定手段１に引張速度の応力増加率と歪
増加率Ｖ及びクロスヘッド移動速度の初期値ＶＣＯ等を
設定した後、設定した応力増加率で荷重を加える速度を
制御しながら試験片２１の上降伏点，下降伏点又は耐力
の測定を行う。この測定を行った後、クロスヘッド移動
速度の初期値ＶＣＯを例えば油圧装置からなるクロスヘ
ッド移動手段５に送り、この移動速度ＶＣＯで上部クロ
スヘッド２４を上昇させて試験片２１を引っ張る。この
試験片２１を引張っているときに、伸び計２は引張り開
始時の試験片２１の標点２７，２８間の距離と伸び量を
測定して歪増加率演算手段３に送る。

【００１４】歪増加率演算手段３は送られた標点２７，
２８間の距離と伸び量及び時間信号発生手段６から送ら
れる引っ張り開始時から伸び測定したときまでの時間Ｔ
より移動速度ＶＣＯで上部クロスヘッド２４を移動した
ときの歪増加率ＶＧＬを演算して補正値演算手段４に送
る。 補正値演算手段４は送られた歪増加率ＶＧＬと、条件設
定手段１に設定されているクロスヘッド移動速度の初期
値ＶＣＯ及び歪増加率の目標値Ｖとからクロスヘッド移
動速度の補正値ＶＣを式ＶＣ＝（ＶＣＯ・Ｖ）／ＶＧＬ
で演算してクロスヘッド移動手段５に送る。クロスヘッ
ド移動手段５は送られたクロスヘッド移動速度の補正値
ＶＣにより上部クロスヘッド２４を上昇させて試験片２
１を引っ張る。

【００１５】例えばクロスヘッド移動速度の初期値ＶＣ
Ｏを５０ｍｍ／ｍｉｎとし、この初期値で１分間試験片
２１を引張ったとき標点２７，２８間の距離５０ｍｍが
１７．２ｍｍ伸びたとすると、このときの歪増加率ＶＧ
Ｌは３４．４％／ｍｉｎになる。ここで歪増加率の目標
値Ｖを５０％／ｍｉｎとすると、この目標値Ｖ＝５０％
／ｍｉｎに対応するクロスヘッド移動速度の補正値Ｖは
７２．７ｍｍ／ｍｉｎになる。この補正値Ｖにより上部
クロスヘッド２４を上昇させて試験片２１を引っ張るこ
とにより、所定の歪増加率で試験片２１に荷重を加える
ことができる。

【００１６】なお、上記実施例は管状試験片２１の引張
試験を行う場合について説明したが、中央に平行部のな
い短冊型の２号試験片等の引張試験にも上記実施例と同
様に適用することができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、所定の
歪増加率で引張試験を行うときに、あらかじめ設定され
たクロスヘッド移動速度の初期値で試験片を引張り、そ
のとき測定した標点間の伸び量からそのときの歪増加率
を算出し、算出した歪増加率とあらかじめ設定されたク
ロスヘッド移動速度の初期値及び歪増加率の目標値とか
ら歪増加率の目標値に応じたクロスヘッド移動速度の補
正値を算出してクロスヘッド移動速度を補正するように
したから、所定の歪増加率で引張試験を行うことができ
る。

【００１８】また、事前に管状試験片等中央に平行部が
ない試験片のチャック間距離を測定しなくても所定の歪
増加率に応じてクロスヘッドを移動させることができ、
引張試験を精度良く行うことができる。

【００１９】さらに、引張速度を所定の歪増加率に応じ
て一定に保つことができるからＧＬ制御のように不安定
な制御に陥ることもなく、安定して引張試験を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のクロスヘッド移動制御部を
示すブロック図である。

【図２】管状試験片の取付け状態を示す説明図である。 １　　　　条件設定手段 ２　　　　伸び計 ３　　　　歪増加率演算手段 ４　　　　補正値演算手段 ２１　　管状試験片 ２４　　上部クロスヘッド ２５　　下部クロスヘッド ２６　　チャック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　あらかじめ設定されたクロスヘッド移
   動速度で試験片の引張りを行ったとき測定した標点間の
   伸び量から歪増加率を演算する歪増加率演算手段と、演
   算した歪増加率とあらかじめ設定されたクロスヘッド移
   動速度及び歪増加率の目標値とからクロスヘッド移動速
   度の補正値を演算する補正値演算手段とを備えたことを
   特徴とする管状金属材料の引張試験装置。
2. 【請求項２】　　あらかじめ設定されたクロスヘッド移
   動速度で試験片の引張りを行い、そのときの標点間の伸
   び量を測定して歪増加率を算出し、算出した歪増加率と
   あらかじめ設定されたクロスヘッド移動速度及び歪増加
   率の目標値とからクロスヘッド移動速度の補正値を算出
   し、算出したクロスヘッド移動速度の補正値で試験片の
   引張りを行うことを特徴とする管状金属材料の引張試験
   方法。