JPH06235689A - 疲れ試験方法 - Google Patents
疲れ試験方法Info
- Publication number
- JPH06235689A JPH06235689A JP2102093A JP2102093A JPH06235689A JP H06235689 A JPH06235689 A JP H06235689A JP 2102093 A JP2102093 A JP 2102093A JP 2102093 A JP2102093 A JP 2102093A JP H06235689 A JPH06235689 A JP H06235689A
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- JP
- Japan
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- sample
- moment
- bending
- friction
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- Pending
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 細径試料についても正確な測定を可能にす
る。 【構成】 試料を両方向から回転させることで支持部の
フリクションによるねじり影響を除くようにした。 【効果】 太径試料の回転曲げ疲れ特性とこれ以外の試
験方法による細径試料の疲れ特性とを従来直接比較でき
る。
る。 【構成】 試料を両方向から回転させることで支持部の
フリクションによるねじり影響を除くようにした。 【効果】 太径試料の回転曲げ疲れ特性とこれ以外の試
験方法による細径試料の疲れ特性とを従来直接比較でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は材料の機械的特性の評価
試験のうち、回転曲げ疲れ試験方法に関するものであ
る。
試験のうち、回転曲げ疲れ試験方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】材料の疲れ試験にはいくつかの形式があ
るが、そのうち「回転曲げ」は代表的な試験方法であ
り、小野式、中村式、ヘイ・ロバートソン式、シェンク
式などいくつかのタイプが考案され実用に供されてい
る。
るが、そのうち「回転曲げ」は代表的な試験方法であ
り、小野式、中村式、ヘイ・ロバートソン式、シェンク
式などいくつかのタイプが考案され実用に供されてい
る。
【０００３】図５に回転曲げ疲れ試験機の一例の模式図
を示す。この図で１は試料、２は試料を回転させるため
のモータ、３，６は試料１を支える支持部、４，５は試
料１に曲げを与えるための支持部である。この方式では
支持部４，５を支持部３および６を結ぶ線からずらすこ
とにより支持部４−５間の試料に曲げモーメントを発生
させ、試料１を回転させることにより引張と圧縮の応力
を交互に発生させる。
を示す。この図で１は試料、２は試料を回転させるため
のモータ、３，６は試料１を支える支持部、４，５は試
料１に曲げを与えるための支持部である。この方式では
支持部４，５を支持部３および６を結ぶ線からずらすこ
とにより支持部４−５間の試料に曲げモーメントを発生
させ、試料１を回転させることにより引張と圧縮の応力
を交互に発生させる。
【０００４】ここで直径ｄなる円形断面の試料を試験す
る場合を考える。繰返し応力±σ0を与える曲げモーメ
ントをＭ1 とすると、曲げモーメントＭ1 としては次式
で表わされる。
る場合を考える。繰返し応力±σ0を与える曲げモーメ
ントをＭ1 とすると、曲げモーメントＭ1 としては次式
で表わされる。
【０００５】Ｍ1 ＝σ0 ×Ｚ1 ここでＺ1 は試料の断面係数であって、
【数１】 である。また、線径ｄ／２なる試料に繰返し応力±σ0
を与える曲げモーメントをＭ2 、試料の断面係数をＺ2
とすると、曲げモーメントＭ2 としては次式で表わされ
る。
を与える曲げモーメントをＭ2 、試料の断面係数をＺ2
とすると、曲げモーメントＭ2 としては次式で表わされ
る。
【０００６】Ｍ2 ＝σ0 ×Ｚ2 ここで、
【数２】 であることから、
【数３】 となる。
【０００７】以上の議論は試験機各部の摩擦を無視した
場合であるが、実際には試料支持部にフリクションが発
生している。以下にこの影響について見積もってみる。
場合であるが、実際には試料支持部にフリクションが発
生している。以下にこの影響について見積もってみる。
【０００８】試料を回転させるとき、支持部にフリクシ
ョンがあるとこれが回転を妨げようとするため試料にね
じりモーメントが生ずる。図５において、支持部４−５
間では支持部５，６の支持部の影響を受ける。線径ｄの
試料に曲げモーメントＭ1 を与えて試験する場合、支持
部４−５間に発生するねじりモーメントがＴであるとす
ると、応力振幅σ1 は次式で表される。
ョンがあるとこれが回転を妨げようとするため試料にね
じりモーメントが生ずる。図５において、支持部４−５
間では支持部５，６の支持部の影響を受ける。線径ｄの
試料に曲げモーメントＭ1 を与えて試験する場合、支持
部４−５間に発生するねじりモーメントがＴであるとす
ると、応力振幅σ1 は次式で表される。
【０００９】
【数４】 ここで、Ｔの大きさがＭ1 の１／１０（Ｔ＝０．１
Ｍ1 ）であると仮定すると、応力振幅σ1 としては、
Ｍ1 ）であると仮定すると、応力振幅σ1 としては、
【数５】 となる。
【００１０】すなわち、線径ｄの試料を試験する際、曲
げモーメントの１／１０と仮定したねじりモーメントを
考慮して応力振幅を計算しても、これを無視した場合に
比べたかだか１％大きくなる程度である。
げモーメントの１／１０と仮定したねじりモーメントを
考慮して応力振幅を計算しても、これを無視した場合に
比べたかだか１％大きくなる程度である。
【００１１】ここで、同じ試験機で線径ｄ／２の試料を
試験する場合もＴ＝０．１Ｍ1 の関係が成り立つものと
して、同様に応力振幅σ2 を計算すると、
試験する場合もＴ＝０．１Ｍ1 の関係が成り立つものと
して、同様に応力振幅σ2 を計算すると、
【数６】 となる。
【００１２】すなわち、線径ｄ／２の試料を試験する際
はねじりモーメントの効果は大きく、これを考慮して応
力振幅を計算すると、無視した場合の１．４４倍にもな
る。
はねじりモーメントの効果は大きく、これを考慮して応
力振幅を計算すると、無視した場合の１．４４倍にもな
る。
【００１３】同様な計算を線径を変えて行った結果を図
６に示す。図６は、回転曲げ疲れ試験においてねじりモ
ーメントを考慮した場合（線径ｄでねじりモーメント／
曲げモーメント＝０．１とした場合）の応力計算値の無
視した場合に対する比率を示した図である。この図で明
らかなように、試料支持部のフリクションに基づくねじ
りモーメントの効果は細径の試料で顕著に現れ、試験結
果に大きな影響を及ぼす。
６に示す。図６は、回転曲げ疲れ試験においてねじりモ
ーメントを考慮した場合（線径ｄでねじりモーメント／
曲げモーメント＝０．１とした場合）の応力計算値の無
視した場合に対する比率を示した図である。この図で明
らかなように、試料支持部のフリクションに基づくねじ
りモーメントの効果は細径の試料で顕著に現れ、試験結
果に大きな影響を及ぼす。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このように、回転曲げ
疲れ試験機で細径試料を試験すると結果にバラツキが大
きくなって正確なデータが得られず、市販の試験機では
鋼線においてφ２mm程度が試験の限界であった。このた
め、φ２mm未満の細線については例えばカンチレバー式
の疲れ試験機で評価せざるを得ず、太径試料についての
疲れ特性とは直接比較することができなかった。
疲れ試験機で細径試料を試験すると結果にバラツキが大
きくなって正確なデータが得られず、市販の試験機では
鋼線においてφ２mm程度が試験の限界であった。このた
め、φ２mm未満の細線については例えばカンチレバー式
の疲れ試験機で評価せざるを得ず、太径試料についての
疲れ特性とは直接比較することができなかった。
【００１５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、細径試料についても正確な測定を可
能にした疲れ試験方法を提供することにある。
その目的としては、細径試料についても正確な測定を可
能にした疲れ試験方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、試料を曲げながら回転させることにより繰返しの荷
重を負荷する方式の疲れ試験において、本発明は、試料
のうちの繰返しの荷重を与える部分に対し両方向から回
転力を導入することを要旨とする。
め、試料を曲げながら回転させることにより繰返しの荷
重を負荷する方式の疲れ試験において、本発明は、試料
のうちの繰返しの荷重を与える部分に対し両方向から回
転力を導入することを要旨とする。
【００１７】
【作用】疲れ試験のうち、回転曲げ疲れ試験は高速であ
るなどの利点があるため広く利用されているが、この試
験により鋼線の耐疲れ特性を評価した際、φ２．３mmに
比べφ１．８mmの鋼線でデータのバラツキが大きいこと
に着目した。この差異について検討した結果、試料が細
径になると試験機各部の摩擦の影響が強く現れるのでは
ないかと推定され、試算を行ったところ、細線試料では
試料支持部のフリクションに起因するねじりモーメント
が無視し難いことが明らかとなった。
るなどの利点があるため広く利用されているが、この試
験により鋼線の耐疲れ特性を評価した際、φ２．３mmに
比べφ１．８mmの鋼線でデータのバラツキが大きいこと
に着目した。この差異について検討した結果、試料が細
径になると試験機各部の摩擦の影響が強く現れるのでは
ないかと推定され、試算を行ったところ、細線試料では
試料支持部のフリクションに起因するねじりモーメント
が無視し難いことが明らかとなった。
【００１８】回転曲げ試験では試料に曲げと回転が与え
られるが、従来の試験機では回転は試料の一端から導入
されるのが通例である。この場合、試料は回転導入側と
反対の側でも支持せざるを得ないことから、この部分の
フリクションに起因するねじりモーメントが生じるのは
避けられない。もちろん、この部分のフリクションを軽
減する努力はなされているが、原理上０とすることは不
可能であり、現状ではφ２mmより細い線の試験は困難な
状況である。
られるが、従来の試験機では回転は試料の一端から導入
されるのが通例である。この場合、試料は回転導入側と
反対の側でも支持せざるを得ないことから、この部分の
フリクションに起因するねじりモーメントが生じるのは
避けられない。もちろん、この部分のフリクションを軽
減する努力はなされているが、原理上０とすることは不
可能であり、現状ではφ２mmより細い線の試験は困難な
状況である。
【００１９】そこで、本発明では試料を両方向から回転
させることで支持部のフリクションによるねじり影響を
除くようにした。
させることで支持部のフリクションによるねじり影響を
除くようにした。
【００２０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００２１】図１は本発明の第一の実施例であって、１
１は試料、１２は試料把持用のチャックを設けたモー
タ、１３は試料支持部、１４，１４’及び１５，１５’
はそれぞれ噛み合って回転を伝達する歯車であって、歯
車１５には試料把持のためのチャックを取付けてある。
また、１６は歯車１４’の回転を歯車１５’に伝達する
伝導軸である。ここで、試料支持部１３は、試料１１に
対してベアリングを介して結合されており、この結果、
試料１１としては、この試料支持部１３によって位置の
み固定され、試料支持部１３に対して回転可能となって
いる。
１は試料、１２は試料把持用のチャックを設けたモー
タ、１３は試料支持部、１４，１４’及び１５，１５’
はそれぞれ噛み合って回転を伝達する歯車であって、歯
車１５には試料把持のためのチャックを取付けてある。
また、１６は歯車１４’の回転を歯車１５’に伝達する
伝導軸である。ここで、試料支持部１３は、試料１１に
対してベアリングを介して結合されており、この結果、
試料１１としては、この試料支持部１３によって位置の
み固定され、試料支持部１３に対して回転可能となって
いる。
【００２２】この実施例では、モータ１２が回転する
と、歯車１４，１４’，１５’を介して歯車１５も同一
の回転をするので、試料１１にねじりモーメントが発生
することを防止することができる。もし、従来の試験機
のように歯車１４，１４’，１５’，１５という伝達機
構がない場合、試料１１はモータ１２側のみから回転力
を与えられることとなり、支持部１３でのフリクション
がこの回転を妨げるように働くため、モータ１２と試料
支持部１３との間にねじりモーメントが発生する。
と、歯車１４，１４’，１５’を介して歯車１５も同一
の回転をするので、試料１１にねじりモーメントが発生
することを防止することができる。もし、従来の試験機
のように歯車１４，１４’，１５’，１５という伝達機
構がない場合、試料１１はモータ１２側のみから回転力
を与えられることとなり、支持部１３でのフリクション
がこの回転を妨げるように働くため、モータ１２と試料
支持部１３との間にねじりモーメントが発生する。
【００２３】なお、上述した伝達機構の構成としては、
上記実施例のものに限定されるものではなく、例えば図
２の第二の実施例に示す如く、試料１１の両端を試料支
持部１３で支持しておき、モータ１２の回転を伝導軸２
５および歯車２６’，２７’を介して歯車２６，２７に
伝達して歯車２６，２７を同一回転させるようにしても
よい。
上記実施例のものに限定されるものではなく、例えば図
２の第二の実施例に示す如く、試料１１の両端を試料支
持部１３で支持しておき、モータ１２の回転を伝導軸２
５および歯車２６’，２７’を介して歯車２６，２７に
伝達して歯車２６，２７を同一回転させるようにしても
よい。
【００２４】図３は本発明の第三の実施例であって、３
１は試料、３２及び３２’は互いに同期をとって回転す
るモータ、３３，３４は試料支持部である。ここで、試
料支持部３３，３４は、試料３１に対してベアリングを
介して結合されており、この結果、試料３１としては、
この試料支持部３３，３４によって位置のみ固定され、
試料支持部３３，３４に対して回転可能となっている。
１は試料、３２及び３２’は互いに同期をとって回転す
るモータ、３３，３４は試料支持部である。ここで、試
料支持部３３，３４は、試料３１に対してベアリングを
介して結合されており、この結果、試料３１としては、
この試料支持部３３，３４によって位置のみ固定され、
試料支持部３３，３４に対して回転可能となっている。
【００２５】本実施例においては、試料支持部３３，３
４間でフリクションに差がなければねじりモーメントも
発生しないことに着目して、両者のフリクションを実効
上揃えることで、ねじりモーメントの影響を防止するこ
とができる。
４間でフリクションに差がなければねじりモーメントも
発生しないことに着目して、両者のフリクションを実効
上揃えることで、ねじりモーメントの影響を防止するこ
とができる。
【００２６】図４は、本発明の第四の実施例であって、
試料３１の回転をセンサ４７及び４７’で検出し、パー
ソナルコンピュータ４８において両者の回転が一致する
ようにモータ回転コントローラ４４を制御するようにし
たものである。
試料３１の回転をセンサ４７及び４７’で検出し、パー
ソナルコンピュータ４８において両者の回転が一致する
ようにモータ回転コントローラ４４を制御するようにし
たものである。
【００２７】したがって、本実施例によれば、センサ４
７及び４７’の位置での試料３１は同一の回転をするた
め試料３１にねじりモーメントが発生することを防止す
ることができる。
７及び４７’の位置での試料３１は同一の回転をするた
め試料３１にねじりモーメントが発生することを防止す
ることができる。
【００２８】なお、図４において図３における同一要素
には同一符号を付すものとする。
には同一符号を付すものとする。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試料を両方向から回転させることで支持部のフリクショ
ンによるねじり影響を除くようにしたので、試料に生じ
るねじりモーメントを除去することができ、もって細径
試料の回転曲げ疲れ試験を正確に行うことができる。加
えて、公知のように疲れ特性は試験方法に依存するた
め、太径試料の回転曲げ疲れ特性とこれ以外の試験方法
による細径試料の疲れ特性とは従来直接比較できなかっ
たが、本発明によれば、直接比較が可能となる。
試料を両方向から回転させることで支持部のフリクショ
ンによるねじり影響を除くようにしたので、試料に生じ
るねじりモーメントを除去することができ、もって細径
試料の回転曲げ疲れ試験を正確に行うことができる。加
えて、公知のように疲れ特性は試験方法に依存するた
め、太径試料の回転曲げ疲れ特性とこれ以外の試験方法
による細径試料の疲れ特性とは従来直接比較できなかっ
たが、本発明によれば、直接比較が可能となる。
【図１】本発明の第一の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施例の構成を示す図である。
【図３】本発明の第三の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第四の実施例の構成を示す図である。
【図５】従来例を示す図である。
【図６】従来例の課題を説明するための図である。
１，１１，３１ 試料 ２，１２，３２，３２’ モータ ３，４，５，６ 支持部 １３，３３，３４ 試料支持部 １４，１４’，１５，１５’，２６，２６’，２７，２
７’ 歯車 １６，２５ 伝導軸 ４４ モータ回転コントローラ ４７，４７’ センサ ４８ パーソナルコンピュータ
７’ 歯車 １６，２５ 伝導軸 ４４ モータ回転コントローラ ４７，４７’ センサ ４８ パーソナルコンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】 試料を曲げながら回転させることにより
繰返しの荷重を負荷する方式の疲れ試験において、試料
のうちの繰返しの荷重を与える部分に対し両方向から回
転力を導入することを特徴とする疲れ試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102093A JPH06235689A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 疲れ試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102093A JPH06235689A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 疲れ試験方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235689A true JPH06235689A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12043360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102093A Pending JPH06235689A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 疲れ試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06235689A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014235039A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 大電株式会社 | 線材の疲労試験方法 |
| WO2020206829A1 (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | 中国矿业大学 | 一种径向冲击工况下钢丝的微动疲劳试验装置及方法 |
| CN113848139A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-28 | 天津大学 | 一种用于管道弯矩的循环加载疲劳实验装置 |
| CN113848134A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-28 | 天津大学 | 一种对管道循环施加弯矩的疲劳试验方法 |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP2102093A patent/JPH06235689A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014235039A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 大電株式会社 | 線材の疲労試験方法 |
| WO2020206829A1 (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | 中国矿业大学 | 一种径向冲击工况下钢丝的微动疲劳试验装置及方法 |
| CN113848139A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-28 | 天津大学 | 一种用于管道弯矩的循环加载疲劳实验装置 |
| CN113848134A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-28 | 天津大学 | 一种对管道循环施加弯矩的疲劳试验方法 |
| CN113848139B (zh) * | 2021-09-22 | 2024-05-03 | 天津大学 | 一种用于管道弯矩的循环加载疲劳实验装置 |
| CN113848134B (zh) * | 2021-09-22 | 2024-05-10 | 天津大学 | 一种对管道循环施加弯矩的疲劳试验方法 |
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