JPH0650759Y2 - 動的剪断強度試験機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、高分子材料の動的剪断強度の測定に適した動
的剪断強度試験機に関する。

〔従来の技術〕

近年、自動車、家電製品を始めとする工業材料分野にお
いて、特に構造部材として金属からプラスチックへの代
替えの動きが急である。

しかし、これらの製品においては、製品輸送時、使用時
に衝撃や振動などの動的負荷条件が加えられることが多
く、これらを考慮した強度設計が必要である。このため
には、製品の応力解析により衝撃時などの最大応力値を
推定することが必要であるが、一方では材料の許容応力
を如何に正確に把握するかが重要である。

従来、高分子材料の剪断特性を求める方法として、JISK
7214の打抜き試験が知られているが、この方法では、純
粋な剪断変形を起こしにくいという問題があった。

そこで、治具を利用した試験片を用い、インストロン形
試験機（引張速度10^-5〜10^-2m/sec）にて静的剪断強度
を評価する方法が提案されている。この方法は、第３図
（Ａ）（Ｂ）に示す如く、略45゜の切込溝１によって分
割された鋼製の一対の治具片2A,2Bの間の試験片３を前
記切込溝１を跨いで位置させ、これを当て板4A,4Bおよ
びボルト5A,5Bによって固定した後、一対の治具片2A,2B
にインストロン形試験機で第３図中上下方向への引張荷
重を加えるようにしたものである。試験片３は、第４図
に示す如く、厚みが一様な板材６の幅方向両側縁に円弧
状の切り欠き7A,7Bを形成し、この切り欠き7A,7Bの間の
最小断面部の表裏面側に円弧状の切り欠き溝8A,8Bを幅
方向に沿って形成したものである。

しかし、この方法にしても、静的剪断強度を評価するに
すぎず、動的剪断強度を測定するものではなかった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このように、従来では動的剪断強度の測定は行われてい
なかったが、第３図および第４図に示すような治具を利
用した試験片を用い、ピストン形高速引張試験機（引張
速度10^-2〜10m/sec）を利用すれば、動的剪断強度を測
定できるものと考えられる。

しかし、従来のピストン形高速引張試験機は、第５図に
示す如く、脚台11の上面に一対の支柱12A,12Bを互いに
平行に立設するとともに、この両支柱12A,12Bの中間位
置にシリンダ13を設け、このシリンダ13のピストンロッ
ド14の上端にチャックホルダ15を介して下部チャック16
を取り付ける一方、前記両支柱12A,12Bの上部間にクロ
スヘッド17を架け渡し、このクロスヘッド17の中央位置
に昇降軸18を介して上部チャック19を取り付けた構造で
あった。

従って、両チャック16,19間に第３図の状態の試験片３
を固定した後、シリンダ13の作動によりピストンロッド
14を下降させると、ピストンロッド14が一定量下降した
とき、つまり下降速度が一定速度に達したとき、チャッ
クホルダ15と係合し、そのチャックホルダ15を介して下
部チャック16が下降される。このとき、試験片３には、
引張方向に対して45゜方向の引張力が作用する。する
と、その引張力の分力によって両チャック16,19には引
張方向に対し直角方向の曲げモーメントが作用するの
で、特に下部チャック16が横方向へ動き、純粋な剪断破
壊を起こしにくいという問題があった。

ここに、本考案の目的は、このような従来の問題を解決
すべくなされたもので、曲げモーメントによるチャック
の引張方向以外の動きを拘束し、純粋な剪断破壊試験を
可能とする動的剪断強度試験機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本考案では、本体に設けられた一対のチャッ
ク間に試験片を固定し、いずれか一方のチャックを他方
のチャックに対して離れる方向へ引っ張って、試験片の
動的剪断強度を測定する動的剪断強度試験機において、
前記本体にサポート板を介して一対のガイドシャフトを
前記一方のチャックの引張方向と平行に設け、この一対
のガイドシャフト間に前記一方のチャックを保持したス
ライダを摺動可能に設けた構成としてある。

〔作用〕

一対のチャック間に試験片を固定し、いずれか一方のチ
ャックを他方のチャックに対して離れる方向へ引っ張る
と、一方のチャックはガイド機構によって引張方向への
移動のみ許容されているから、つまり引張方向とは異な
る方向への動きが拘束されているので、純粋な動的剪断
強度を測定することができる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面について説明する。

第１図および第２図に本実施例の動的剪断強度試験機の
要部を示す。同試験機は、第５図のピストン形高速引張
試験機の本体に、下部チャック16をその引張方向へ移動
可能に案内するガイド機構21を設けたものである。従っ
て、その他の構成については、第５図と同一であるの
で、その説明を省略する。

ガイド機構21は、第１図および第２図に示す如く、前記
本体を構成する両支柱12A,12Bにそれぞれ設けられた４
つのサポート板22A,22Bと、この上下のサポート板22A,2
2Bの内端に前記下部チャック16の移動方向と平行に設け
られたガイドシャフト23A,23Bと、この両ガイドシャフ
ト23A,23Bに沿って摺動可能に設けられかつ前記下部チ
ャック16を保持するスライダ24A,24Bとから構成されて
いる。

サポート板22A,22Bは、外端に前記支柱12A,12Bに締付け
固定される２つの割り型からなる締付リング31A,31Bを
有する第１のサポート板32A,32Bと、この第１のサポー
ト板32A,32Bの内端に複数本の止めねじ33A,33Bを介して
固定された第２のサポート板34A,34Bとからなる。これ
らのサポート板32A,32B,34A,34Bには、充分な剛性をも
つように、鉄製でかつ5mm以上の板厚のものが使用され
ている。

ガイドシャフト23A,23Bも、充分な剛性をもつように、
鉄製でかつ直径が約10mm以上の断面円形の棒材が使用さ
れている。なお、長さについては、少なくとも下部チャ
ック16の移動ストローク以上の長さである。

スライダ24A,24Bは、前記ガイドシャフト23A,23Bに対し
て摺動自在に設けられたアルミニウム製のブロック41A,
41Bを有する。各ブロック41A,41Bには、その外端に前記
ガイドシャフト23A,23Bに対して摺動自在に嵌合しかつ
外端側に前記第２のサポート板34A,34Bの厚みより幅広
なスリットを有するブッシング42A,42Bが設けられてい
るとともに、内端側下部に前記下部チャック16を保持す
る一対のフック43A,43Bが互いに平行にかつ一体的に設
けられている。一対のフック43A,43Bには、前記下部チ
ャック16をブロック41A,41Bに一体的に固定する複数本
の止めねじ44A,44Bが螺合されている。なお、ブロック4
1A,41Bの高さは下部チャック16の高さと同一寸法に、ま
た一対のフック43A,43B間の間隔は下部チャック16の厚
さより僅か大きい寸法に形成されている。

このような構成において、動的剪断強度の測定を行うに
は、両チャック16,19間に、第３図に示すように試験片
３を固定した治具片2A,2Bの上下端部を固定し、シリン
ダ13の作動によりピストンロッド14を下降させる。ピス
トンロッド14の下降速度が一定速度に達すると、チャッ
クホルダ15を介して下部チャック16が下降するので、つ
まり試験片３の両端に上下方向の引張荷重が加わるの
で、これにより剪断試験が行われる。

この際、試験片３には引張方向に対して45゜方向の引張
力が作用する。すると、その引張力の分力により上下の
チャック16,19には引張方向に対し直角の曲げモーメン
トが作用するが、上部チャック19は昇降軸18によってそ
の軸方向以外の動きが拘束されているとともに、下部チ
ャック16はガイド機構21によって引張方向以外の動きが
拘束されているので、その曲げモーメントによって横方
向へ移動することがない。よって、動的剪断強度を良好
に測定することができる。

従って、本実施例では、下部チャック16をその引張方向
へ移動可能に案内するガイド機構21を設けたので、引張
方向に対し直角方向に作用する曲げモーメントによって
下部チャック16が横方向へ移動することがなく、常に動
的剪断強度を良好に測定することができる。

ちなみに、ガイド機構21の有無による具体的な効果例を
表1,表２に示す。

表１は試験片３の材料として、ハイインパクトポリスチ
レン（HIPS）を用いた例である。また、表２は試験片３
の材料として、ブロックポリプロピレンを用いた例であ
る。これらの表からみても、ガイド機構21を用いれば、
広範囲の引張速度にわたり、良好な動的剪断強度の測定
を行えることが判る。

また、ガイド機構21は、サポート板22A,22Bと、ガイド
シャフト23A,23Bと、スライダ24A,24Bとから構成したの
で、従来のピストン形高速引張試験機に付加すればよ
く、その引張試験機を改造することなくそのまま利用で
きるとともに、構成的にも簡易に構成できる。

なお、上記実施例では、スライダを左右一対のスライダ
24A,24Bによって構成したが、これらは一体的に構成し
てもよい。

また、上記実施例では、上下にチャックを有する竪形の
引張試験機に適用した例を示したが、この形式に限られ
るものでなく、一対のチャックを横方向に配置した形式
でもよい。

〔考案の効果〕

以上の通り、本考案によれば、曲げモーメントによるチ
ャックの引張方向以外の動きを拘束できるので、純粋な
剪断破壊試験が可能な動的剪断強度試験機を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す正面図、第２図はガイ
ド機構を示す斜視図、第３図（Ａ）（Ｂ）は試験片を治
具に取り付けた状態の正面図および側面図、第４図
（Ａ）（Ｂ）は試験片を示す正面図および側面図、第５
図は高速引張試験機の正面図である。 16…下部チャック、19…上部チャック、21…ガイド機
構、22A,22B…サポート板、23A,23B…ガイドシャフト、
24A,24B…スライダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本体に設けられた一対のチャック間に試験
   片を固定し、いずれか一方のチャックを他方のチャック
   に対して離れる方向へ引っ張って、試験片の動的剪断強
   度を測定する動的剪断強度試験機において、前記本体に
   サポート板を介して一対のガイドシャフトを前記一方の
   チャックの引張方向と平行に設け、この一対のガイドシ
   ャフト間に前記一方のチャックを保持したスライダを摺
   動可能に設けたことを特徴とする動的剪断強度試験機。