JPS5892930A - 曲げ破壊試験装置 - 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】 本発明は、曲げ破壊試験装置１１ｃｆ１．夛、特ｋ、セ
ラミック材等のように高強度および高弾性率体からなシ
弾性変形の１１破Ｓに至る試験片についての曲げ破壊試
験に使用するのに好適な曲げ破壊試験装置に関する。

従来のこの種の曲げ破壊試験装置は、１１ｇ１図および
ｌｓ２図に示すように、試験片ＩＹｒ支持可能な支持点
部４を有し、ベッド２上に載置される支持具３と、支持
翼３の上方に昇降自在に設けられ、かつ、支持点部４！
　４間に架橋されて支持された試験片ｌの上面の中央ば
接触可能な負荷点部６ｔ−有ｊ右負荷具６と、負荷具５
に荷重を加える試験機ロードセルのヘッド７゛とｔ備え
てなり、支持点部４．４間に支持された試験片ｌの負荷
点部６を介して負荷をかけ、試験片１が破壊した時のヘ
ッド７におけ本荷重から曲げ破壊強ｆｔ−得るよう罠な
っている。

しかしながら、このような従来の曲げ破壊試験装置にあ
っては、試験片の長手方向についての中心合せは比較的
容易に行なうことができるが、試験片の幅方向について
の中心合せは困難となるという欠点があった。例えば、
第２図に示すように、試験片の幅方向の中心と支持点部
および負荷点部の中心（荷重の中心に相当する。）とに
芯ずれが発生した場合、第２図ｋＡ！Ｉで示すように、
その―げ応力分布が不均一になるため、強度評価精度が
極めて低くなつ、てしまり。

ところで、構造用セランツク材は高強度および高弾性率
体であシ、弾性費形のまｔ破＃に至る。

このような性質の材料からなる試験片について曲げ破壊
試験を実施する場合、その長手方向ばかシでなく幅方向
についても試験荷ｔを均−ｋかけなければ、前記破壊形
１１１によシ強度評価精度は極めて低いものとなってし
まう。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、高い強
度評価精度が得られる曲げ破壊試験装置を提供するＫあ
る。

本発明は、負荷具案内筒をその筒心を支持具の垂直中心
１ＩｉｌＫ一致させて設けるとともに、この案内筒に負
荷具を昇降自在Ｋ１１合することＫよシ、試験片の中心
と荷重の中心との芯合せが容易かつ正確に得られるよう
にしたものである。

以下図面に即して本発明の実施例を駅明する。

第３図ないし第８図は本発明の一実施例を示すものであ
る。９３図ないし第８図において、ベッドｌｌ上にはほ
ぼ円筒形状の外筒１２が軟＆固定されてお９、外筒１２
の胴壁には適数の窓孔１２Ａが穿設されている。ベッド
ｌｌ上の外筒１２内の筒心上には下部に７ランク部１３
Ａｔ有する支持具１３が載置され、７ランク部に挿通さ
れたボルト１４でベッドＩＩＫ締付固定されている。−
支持具１３は円柱の側面を互に対向する左右において平
行かつ左右対称に切欠れて一対の平面部１３Ｂ、１３Ｂ
をそれぞれ形成され、両平面部Ｋ　Ｆｉｔ’！は長方形
の平盤をなす一対の支持点ローラ保持板１５．１５がそ
れぞれ娼接されてボルト１６によル締付固定されている
。両保持板１５０前彼方向の中心線上には負荷点ローラ
案内溝１５Ａが前記支持具１３の中心線と平行に縦方向
にそれぞれ切設されてお）、両保赫板１５０案内＄１５
Ａの両脇下部位置には一対の支持点ローラ恢入孔１５Ｂ
。

１５Ｂが案内溝に対し前後対称にそれぞれ穿設されてい
る。両保持板において互に対向する嵌入孔１５Ｂ相互に
＃Ｌｉ、セランツク材勢超硬度材料からなる丸棒形状の
一対の支持点ロー５１７，１７０両端部が十れぞれ着脱
自在嵌入され、両ローラ祉前記支持Ａ１３の上面に＃１
ぼ接した状態で横断架橋している。蜆支持点Ω−ラ１７
，１７は、前記するように嵌入孔が案内溝に対し前後対
称に、かつ案内溝が固定板の中心に％同定板の中心が支
持具の中心と直交する線上にそれぞれ設けられているこ
とから、支持Ａ１３の上１ｉ１において左右方向に延長
する中心ＩＮＫ対し前後対称にそれぞれ位置している。

この支持具１３の上面上の前後端１ｋｌは、一対の試験
片ホルダ１８．１８が支持Ａ１３Ｋｌｌ［合締付する適
数本のボルト１９【介して位置決め自在に権付けられ、
このホルダ１８．１８は支持点ローラ１７，１７間に架
橋載置され九試験片１の長手方向および幅方向双方の崗
ｊｌｌｆｆｉＫそれぞれ嶋接することＫより、試験片１
の長方向および幅方向双方の中心＊１−、支持具１３０
上面における前後および左右方向双方の中心ＩＩ！＃／
ｃそれぞれ一致し得るように１位置調節される０両保持
板１５の一対の上隅部にはボール収容孔１５Ｃ，１５Ｃ
がそれぞれ穿設され、この収容孔１５Ｃ内にはボール２
０がその一部を内面から突出した状態で収容され、この
ボール２０はこの孔１５Ｃの外細部分に螺着されたボル
ト栓２１に一端を保持された押スプリング２２によって
常時内方向に付勢されている。このボールは後述の負荷
点ローラ保持板の外周に付勢力下でそれぞれ自装する。

前記外筒１２の上端には二段円筒形状に形成された負荷
具案内筒２３が大径筒部を外鉄して載置され、ボルト等
によって固着されている。この筒２３１２）筒心は、外
筒１２の筒心が支持具１３の中心線に一致していること
から、支持具１３の中心線に一致している。案内筒２３
Ｃ）小径筒部内ＫＵはは円柱形状をなす負荷具２４がそ
の中心を筒心に一致されて昇＃Ｉ自在に押通されてお）
、負荷＾２４０中心１Ｉｌｔａ支持具１３の中心延長線
上に位置している。案内筒２３Ｃ）小径筒部の上部に祉
、少なくとも３本のボール収容孔２３Ａが径方向にそれ
ぞれ穿設され、この収容孔２８Ａ内にはボール２５がそ
の一部を内周面から突出した状態て収容され、このボー
ル２５はこの孔２３Ａの外側部分に螺着されたボルト栓
２７に一端を保持された押スプリング２６によって常時
内方向に付勢されている。各ボール２５は案内筒２３内
に嵌合した負荷具２４の円周ｉ［［等角放射位置におい
て！！！Ｉ接し、放射内方向にスプリング２６の付勢力
ヲ鳴って押すことｋよル、負荷具２４と案内筒２３との
芯合せを確実に保持している。

前記負荷Ａ２４の下端部は、第７図および第８１１に示
すように１大径の円柱の＠面を互に対向する左右（第７
図Ｆｉ１１面図であるので図上では前後となっている。

）ｋおいて平行かつ左右対称に切欠されて一対の平面部
２４Ａ、２４Ａをそれぞれ形成され、鉤子面部には下端
辺中央に突出部２８ムを有するほぼ長方形の平盤をなす
一対の負荷具ローラ保持板２８．２８がそれぞれ尚嫉さ
れてボルト２９によル締付固定されている１両保持板２
８０突出部２８ＡＫは負荷点ローラ嵌入孔２８Ｂ。

２８Ｂがそれぞれ穿設され、両嵌入孔２８Ｂ相互には、
セラきツク付勢超硬度材料からなる丸棒形状の負荷点ロ
ーラ３０の両端部が着脱自在ＫＮ入されている。このロ
ーラ３０は前記負荷具２４の下面にほぼ接した状態で横
断架橋しておル、このローラ３０は、負荷具２４の下面
において負荷具２４の垂直中心と直交し、かつ、左右方
向に延長する水平中心線と一致するように＆つている。

したがって、負荷点ローラ２４の中心線は、前記するよ
うに負荷Ａ２４の中心が支持具１３の中心に一致し、か
つ、支持具１３の中心に試験片１０両方向Ｏ中心ＩＩが
直交することから、試験片１の中心−と一致するようｋ
なっている。

負荷具２４の上端部ｌＩＣは、上下端に７ランク部３１
Ａ、３１Ｂをそれぞれ有する負荷真吊夛具３１が取嵌さ
れ、ボルト３２によシ締付固定されてお〕、負荷具の上
端面にはボール保持穴２４Ｂが没゛１ 設され、この大２４Ｂ゛内にはボール３２が収納されて
いる。

負荷具２４の上穴には中間部外周Ｊ：　Ｋ　７ランク部
を有するロードセル連結棒（ヘッドに和尚するρ３３が
設けられ、この連結棒３３の上端部には、図示しない試
験機ロードセルが螺合等の手段によ〕連結される。この
連結棒３３の７フランク部３３ムには適数のボルト３４
が下向１１に螺着されてお）、このボルトの下端には引
張スプリング３５の一端が係止されている。このスプリ
ング３５の他端は、前記吊り具３１の上端フランジ部３
１ＡＫ上向きに螺着された各ボルト３６の上端にそれぞ
れ係止されている。したがって、負荷Ｊｊ−２４は連結
棒３３にスプリングを介して懸架された状１ＩｌｌＫな
っている。また、連結棒３３の下端面は負荷具２４上の
ボール３２＃／ｃ尚接自在になっておシ、ボール３２を
介してロードセルの荷重を負荷Ａ２４に加えるようｋな
っている。

次に使用方法並びに作用効果を説明する。

まず、セラミック材等から所定の棒状に形成され九試験
片ｉｔ−支持Ａ１３上の支持点ローラ１７゜１７間に架
橋状態に載置する。このとき、試験片ホルダ１８．１８
を支持具１３の上面において前後および左右対称にあら
かじめ位置決めしておけば、このホルダが形成する中央
空間内に試験片１を落し込むだけ、で、試験片１の長手
方向および幅方向の中心！Ｉを支持点ローラ上において
支持ＡＩ３上面における前後方向および幅方向の中心線
にそれぞれ一致させることができる。したがって、その
芯合せ作業は極めて容易である。

続いて、連結棒３３．スプリング３５．吊夛具３１を介
して試験機ロードセルに吊持された負荷具２４を案内筒
２３を案内としクク静かに下降させ、負荷Ａ２４の下面
に配された負荷点ロー５３０を試験片１の上面に靜かに
尚接せしめる。このとき、負荷点ν−ラ３０の前後およ
び左右方向の中心線は負荷具２４０ｆｉ該中心線と一致
し、かつこの負荷具２４の中心Ｓａ前記支持臭１３０当
該中心線と一致し、また、こむ支持具１３の中心Ｉｉｌ
＃′ｉ前述し良ように試験片１の尚該中心線に一致して
いるので、負荷点ローラ３００前後および左右方向の中
心線は試験片１の尚該中心線に必然的に一致する。した
がって、その芯合せ作業は極めて容易である。

その後、連結棒３３の下端を負荷具２４上のボール３２
ＫＩＡ接せしめ、試験機ロードセルにより所定Ｏ荷１ｉ
をかけると、荷！鉱負荷点ローラ３０【経て試験片１に
加わシ、強度を超え九負荷力Ｉ加わると、試験片１は破
壊する。この破壊時の荷重に基づき、−試験片１０強度
を得ることができる。

前述するように１負荷点ローラ３０は試験片１の中心Ｋ
ＩＡ接し、また、連結棒３３が芯ずれを起して下降した
としても、負荷具２４と連結棒３３とはボール３２によ
シ切離され、かつ、負荷具Ｕは案内筒２３により案内さ
れて姿勢を規定されつつ芯出しされた状態で垂直に下降
することにより、前記芯ずれを吸収するので、ローラ３
０Ｃ）試験片ＩＫ対するモーメントアームの精度は、ロ
ードセルの下降精［Ｋかかわらず、長手方向および幅方
向のいずれについても良好となあ、シたがって、試験片
ＩＫおける曲げ応力はいずれの方向についても均一とな
り、強度評価精度は極めて高くなる。

しかも、負荷具２４は案内筒２３の内周部に放射状に配
されえ複数のスプリング２６の付勢力を放射内方向に受
けた状態で下降するため、前記垂直下降精度は一層高く
なる。

ところで、セラミック材はその硬度が１５００ｗ　Ｈｉ
以上のものもあシ、このような超硬度の材料からなる試
験片上連続して破壊試験すると、各ローラ１７，３０が
摩耗し、試験片と各ローラとの接触において正常の線接
触が得られなくなるとともに、当＃接触面における摩擦
係数が増大するため、理想的な試験条件が得られない。

そこで、続いて破壊試験を行なう場合には、各μｍ５１
７，３０を新規のＩＣｌ−ラと交換する。

この交換紘各ローラが着脱自在にそれぞれの保持板に取
付けられているから容易に行なうことができる。特に１
本夾施例では、旧ローラを嵌入孔から引き抜いた彼イ新
ローラを嵌入孔に挿入するだけでよい。　　　　：１ 第９図および＃１０図れ本発明の他の実施例を示す部分
図であり、前記実ＭＮと異表る点は、負荷点ローラ３０
を２本とし、４点曲げ破壊試験が−１で１１委ようｋし
た点だけである。負荷点ローラ３０【２本としたことに
゛よ）、嵌入孔２８Ｂ＆よび支持具−の保持板１５にお
杖る案内擲１６Ａ（不図示）が−組づつ増設され、これ
ら轄負荷具２４および支持具１３の左右方向に延長する
中心ｌＩを挾んで前彼対称に配設される。

なお、前記実施例では、゛負荷具を案内筒内においてス
プリングの放射内方向の付勢力下で維持した場合につき
説明したが、この・ような付勢力線ゴムりング等の弾性
体によって得るようにしてもよいし、いわゆる静圧軸受
機構によって得るようにしてもよいし、さらｋは、案内
筒と負荷具との接触面精度を高めることによシ、これら
Ｏ付勢男手Ｒｔ−省略してもよい。

ま喪、支持点部〉よび負荷点部をローラで構成し九場合
につきＩｉ５＋！明し九が、これに限らず、例えに、支
持具、負荷具に一体的に装設してもよい。

さらに、このような支持点部および負荷点部を例えば、
竜うンツク材勢Ｏ超硬度の材料で形成した場合、支持点
部および負荷点部の剛性は極めて良好となるので、試験
片に一負荷力および反力を歪みなく全て加えることが・
でき、そのため、一層高いｎ度の曲げ破壊試験を実施す
ることができる。

以上説明するよう°に、本発明によれば、支持点部間お
よ−び負荷点部の中心と試験片の中心とについての芯合
せを容易かつ正確に行なうことができるので、試験片が
セラミック材部のように高硬度で、高弾性率体から・な
る場合であっても、高い強度評価精度を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示す正面図および側面図
、餉３図ないし第８図は本発明の一実施例を示すもので
、餉３図ａ＃Ｅ４図のトｌ線に沿う正断面図、第４図は
第３図のｙ−ｙ＠に沿う平断面図、第５図は第４図のＶ
−■線に沿う一部省略側断面図、第６図鉱支持具部分の
飼向図、第７図は負荷具部分の＠面図、第８図れ第７図
の底面図、第９図および第１θ図は本発明の他の実施例
を示すもので、第７図および第８図にそれぞれ和尚する
部分ｌ１ｌｌｒｊｊＪ図および部分底面図である。 １・・試験片、１１・・ベッド、１２・・外筒。 １３・・支持具、１５ｅ・支持点ローラ保持板、１５ム
・・負荷点ローラ案内溝、１５Ｂ・・支持点ローラ恢入
孔、１７・・支持点ローラ、１８・・試験ホルに１９・
・ホルダ締付用ボルト、２３・・案内筒。 ２４・・負荷臭、２５・・ボール、２６・・スプリング
。 ２７・拳ボルト栓、３００負荷点ローラ、２８・・負荷
点ローラ保持板、３１・・負荷具用ｐ具、３２・・ボー
ル、３３・・ロードセル連結棒、３５・・引張スプリン
グ。 代理人　　鵜　沼　辰　之 （＃量か２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 −４ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、　ＩＸＸ外片支持可能な一対の支持点部を有す
   る支持具と、支持具の上方に昇降自在に設けられ、かつ
   、支持点部に支持される試験片の上ｍｌにおける両支持
   点部間に！１触訂能な少なくとも１個の負荷点部を有す
   る負荷ｉ１、負荷ｉｋ荷重をがえるヘッドとを備えた曲
   げ破壊試験装置において、前記支持具の上面Ｉ／Ｃ：前
   記試験片の中心線をこの支持具上面の中心線に一致させ
   る一対Ｏ試験片ホルダをそれぞれ位蓋決め自在に設け、
   また、この支持具の上方に案内筒をその筒心を前記上面
   の中心線の直交点を通る垂直１１に一致せしめて設け、
   この案内筒内に前記負荷具を昇降自在に嵌合したことを
   ％黴とする曲は破壊試験装置＝