JPS60196643A - 脆性材料の強度測定方法 - Google Patents
脆性材料の強度測定方法Info
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- JPS60196643A JPS60196643A JP5231584A JP5231584A JPS60196643A JP S60196643 A JPS60196643 A JP S60196643A JP 5231584 A JP5231584 A JP 5231584A JP 5231584 A JP5231584 A JP 5231584A JP S60196643 A JPS60196643 A JP S60196643A
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- stress
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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
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
- G01N2203/0441—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils with dampers or shock absorbing means
-
- G—PHYSICS
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- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、セラミックス等の脆性材料の強度測定方法に
関する。
関する。
発明の技術的背景とその問題点）
近年、窒化けい素、アルミナ等のファインセラミックス
は自動車エンジン部品をはじめ、各種エネルギー機器の
構造材料としてのニーズが高まり工業ベースでの実用化
が進みつつある。
は自動車エンジン部品をはじめ、各種エネルギー機器の
構造材料としてのニーズが高まり工業ベースでの実用化
が進みつつある。
したがって、そのためには材料の基本的な特性である引
張強度等の強度を知ることは設計上の観点からもまた、
材石間発の面からも非常に市川である。しかしながら、
脆性材料であるセラミックスは塑性変形をはと／νど生
じないため、例えば引張試験においては試験に供する供
試体の中心軸と試験機の中心軸の不一致による偏心荷重
や供試体と掴み治具との接触部に発生しやすい集中荷重
により試験片に、亀裂が入ったり破壊したりして引張強
度等を精度よく測定することは容易でなかった。
張強度等の強度を知ることは設計上の観点からもまた、
材石間発の面からも非常に市川である。しかしながら、
脆性材料であるセラミックスは塑性変形をはと／νど生
じないため、例えば引張試験においては試験に供する供
試体の中心軸と試験機の中心軸の不一致による偏心荷重
や供試体と掴み治具との接触部に発生しやすい集中荷重
により試験片に、亀裂が入ったり破壊したりして引張強
度等を精度よく測定することは容易でなかった。
発明の目的）
本発明は、セラミックス等の脆性材料の強度を精度よく
簡便に測定できる方法を提供する。
簡便に測定できる方法を提供する。
（発明の概要）
本発明は、セラミックスのような脆性（４石でなる供試
体に強度測定のための応力を加えるに際し、該応力によ
り変形を生ずる支持部材を介して応力を加えることを特
徴とづる。セラミックスは脆いため強度測定法が限られ
ていたが、本発明方法によればセラミックスの引張強度
等を容易にかつ正確に測定づることがでいる。支持部材
は供試体に応力を加えたときに適切に変形して供試体に
損傷を与えないものがよい。特にΩ荷を与える初期に供
試体にががる曲げ応力を緩和するものが好ましい。この
ために支持部材は供試体より弾性定数が低くかつ塑性変
形能に優れｌＪものが有効である。例えばアルミニウム
等の軟金属で構成したものがよい。更に管状体のように
内部に空間を有するものが適切な変形をもたらず。なお
、本発明方法は、引張試験のように応力がイハ試体の軸
方向に沿うものである場合特に有効である。
体に強度測定のための応力を加えるに際し、該応力によ
り変形を生ずる支持部材を介して応力を加えることを特
徴とづる。セラミックスは脆いため強度測定法が限られ
ていたが、本発明方法によればセラミックスの引張強度
等を容易にかつ正確に測定づることがでいる。支持部材
は供試体に応力を加えたときに適切に変形して供試体に
損傷を与えないものがよい。特にΩ荷を与える初期に供
試体にががる曲げ応力を緩和するものが好ましい。この
ために支持部材は供試体より弾性定数が低くかつ塑性変
形能に優れｌＪものが有効である。例えばアルミニウム
等の軟金属で構成したものがよい。更に管状体のように
内部に空間を有するものが適切な変形をもたらず。なお
、本発明方法は、引張試験のように応力がイハ試体の軸
方向に沿うものである場合特に有効である。
本発明方法の実施に好適な引張試験装置を第１図に示Ｊ
゛。第１図において、引張試験（幾１は引張試験装置１
の上部の固定クロスヘッド２△に固定した荷重変換器３
に取り付（］たユニバーザルジョイン１〜４と、下部に
設（）た移動クロスヘッド２Ｂとに一対の上、下部ロッ
ド５△、５Ｂをピン６△、６Ｂで接合し、そのうえ下部
ロッド５△、５Ｂのそれぞれの下端及び上端部に前記接
合ピン６△、６Ｂとほぼ直交づるようにピン８△、８Ｂ
で試験片を支持づ゛る挾持具７△。
゛。第１図において、引張試験（幾１は引張試験装置１
の上部の固定クロスヘッド２△に固定した荷重変換器３
に取り付（］たユニバーザルジョイン１〜４と、下部に
設（）た移動クロスヘッド２Ｂとに一対の上、下部ロッ
ド５△、５Ｂをピン６△、６Ｂで接合し、そのうえ下部
ロッド５△、５Ｂのそれぞれの下端及び上端部に前記接
合ピン６△、６Ｂとほぼ直交づるようにピン８△、８Ｂ
で試験片を支持づ゛る挾持具７△。
７Ｂを上下一対接合する構造になっている。ユニバーサ
ルジョイン１〜及び直交づるピンによる接合ＩＡ３ｆｉ
のため、試験片の中心線は負荷にともなっで伺重軸につ
ねに一致することが可能である。また、上、下部［１ツ
ドは可能な範囲で長くすることにより荷重の偏心を抑え
ることができる。第２図に挾持具部分を拡大して示づ。
ルジョイン１〜及び直交づるピンによる接合ＩＡ３ｆｉ
のため、試験片の中心線は負荷にともなっで伺重軸につ
ねに一致することが可能である。また、上、下部［１ツ
ドは可能な範囲で長くすることにより荷重の偏心を抑え
ることができる。第２図に挾持具部分を拡大して示づ。
第２図において前記一対の挾持具７△は、試験片１０よ
りも弾性定数が低く、塑性変形能の大きい例えばアルミ
ニウムの円管でなる支持部材９゜９と線接触するように
Ｖ型溝７１Ａ、７１Ａを設りている。試験片１０は支持
部材９．９に線接触される。このように試験片と支持部
材を線接触さゼることにより初期変形を適切にするこ、
どができる。この支持部材９．９は引張試験時の荷重の
増加に応じて徐々に塑性変形を起こし、それに応じて試
験片１０との接触面積が増加し、良りｆかつ安定した接
触状態をもたらす。特に試験片１０の支持手段を上記の
ような構造にＪることにより、試験片１０を挟持するこ
となく、かつ、支持部（イの初１ｙＪの変形により試験
片１０にかかる曲げ応力を吸収できるので試験片１０の
不都合な破壊を防ぐことができる。また、支持部材９，
９は試験片の材質に応じて適切な材質、形態を選び負荷
能力を増減することができるので従来生じていたような
試験片１０が挟持部分で破壊づることを防ぐことが可能
となる。
りも弾性定数が低く、塑性変形能の大きい例えばアルミ
ニウムの円管でなる支持部材９゜９と線接触するように
Ｖ型溝７１Ａ、７１Ａを設りている。試験片１０は支持
部材９．９に線接触される。このように試験片と支持部
材を線接触さゼることにより初期変形を適切にするこ、
どができる。この支持部材９．９は引張試験時の荷重の
増加に応じて徐々に塑性変形を起こし、それに応じて試
験片１０との接触面積が増加し、良りｆかつ安定した接
触状態をもたらす。特に試験片１０の支持手段を上記の
ような構造にＪることにより、試験片１０を挟持するこ
となく、かつ、支持部（イの初１ｙＪの変形により試験
片１０にかかる曲げ応力を吸収できるので試験片１０の
不都合な破壊を防ぐことができる。また、支持部材９，
９は試験片の材質に応じて適切な材質、形態を選び負荷
能力を増減することができるので従来生じていたような
試験片１０が挟持部分で破壊づることを防ぐことが可能
となる。
第３図に本発明方法に適する引張試験用の試験片を示す
。試験片は前記支持部材と接する個所１１は中心軸に対
しほぼ直角に形成し、中央部に向って幅狭とする。待に
セラミックスのような脆性材料で（，１試験片中央部の
板厚を減少し、試験ハ中央部で破断Ｊる４１４造とする
ことがよい。
。試験片は前記支持部材と接する個所１１は中心軸に対
しほぼ直角に形成し、中央部に向って幅狭とする。待に
セラミックスのような脆性材料で（，１試験片中央部の
板厚を減少し、試験ハ中央部で破断Ｊる４１４造とする
ことがよい。
（発明の実施例）
第１図に示づ引張試験装置６により、窒化けい素試験片
（第３図に示すもの）３本を用いて引張試験を行なった
ところ、いヂれの試験片もほぼ試験片中央部において破
断し、挟持部分での破壊は全くなかった。なＪ５、同様
にして第３図に示す形状のうち板厚方向の減少がない試
験片（３本）に試験を施こしたどころ上記と同じよ゛
うな結果が得られた。ただ、第３図に示す試験片の方が
破断個所がより確実に一定であり、精度の高い測定が可
能と考えられる。
（第３図に示すもの）３本を用いて引張試験を行なった
ところ、いヂれの試験片もほぼ試験片中央部において破
断し、挟持部分での破壊は全くなかった。なＪ５、同様
にして第３図に示す形状のうち板厚方向の減少がない試
験片（３本）に試験を施こしたどころ上記と同じよ゛
うな結果が得られた。ただ、第３図に示す試験片の方が
破断個所がより確実に一定であり、精度の高い測定が可
能と考えられる。
上記の引張試験において引張試験機１により引張荷重を
付加していくと荷重の増大に応じて金属円管で形成した
支持部材９は塑性変形して行き、それに応じて試験片１
０と挾持具７の挾持部の接触面積が増加し、良好かつ安
定した接触状態が得られる。このときの荷重変換器３で
検出される引張荷重と固定・移動クロスヘッド間の変位
の挙動を示す荷重−変位曲線に基づき支持部材の変形挙
動を模式的に第４図に示づ。
付加していくと荷重の増大に応じて金属円管で形成した
支持部材９は塑性変形して行き、それに応じて試験片１
０と挾持具７の挾持部の接触面積が増加し、良好かつ安
定した接触状態が得られる。このときの荷重変換器３で
検出される引張荷重と固定・移動クロスヘッド間の変位
の挙動を示す荷重−変位曲線に基づき支持部材の変形挙
動を模式的に第４図に示づ。
第４図に示づように支持部材の変形挙動は王。
Ｉ、Ｈの領域に区分覆ることかできる。
初期の領域工においては荷重Ｐの変位δに対ヅる上昇率
（曲線の勾配）はδととしに減少し、この領域では上部
または下部の支持部材に加わる荷重に差があるどきはそ
の変位δの増加とともに緩和される。この領域■では、
荷重Ｐによ （り試験片に／Ｌする曲は応力を緩和、吸
収し、Ｊメ後の負荷状態を安定にづる効果をもｌこら１
゜領ｊ或１にＪ３い−Ｃ【よ荷重］〕と変位δの間にほ
ぼ直線関係が成立ら、この領域では荷重Ｐの変位δに対
づる上Ｒ率は最小値をとり、この領域−Ｃ支持部材の変
形が最もＪみやかに進行して試験片と挟持具の接触面積
を増大させ良好な接触状態を形成する。領域■では、領
域■とは逆に曲線の勾配が増加りるためここでは何らか
の原因で牛 ４じた曲げ応力がさらに拡大される可能性
かあり、支持部材の破壊が発止づる領域である。以上の
ことから支持部材としては試験ハのス」法と予測される
引張強さに応じて試聞ハの破断が前記領域■の中頃から
後半に生ずるように定めるのが好ましい。
（曲線の勾配）はδととしに減少し、この領域では上部
または下部の支持部材に加わる荷重に差があるどきはそ
の変位δの増加とともに緩和される。この領域■では、
荷重Ｐによ （り試験片に／Ｌする曲は応力を緩和、吸
収し、Ｊメ後の負荷状態を安定にづる効果をもｌこら１
゜領ｊ或１にＪ３い−Ｃ【よ荷重］〕と変位δの間にほ
ぼ直線関係が成立ら、この領域では荷重Ｐの変位δに対
づる上Ｒ率は最小値をとり、この領域−Ｃ支持部材の変
形が最もＪみやかに進行して試験片と挟持具の接触面積
を増大させ良好な接触状態を形成する。領域■では、領
域■とは逆に曲線の勾配が増加りるためここでは何らか
の原因で牛 ４じた曲げ応力がさらに拡大される可能性
かあり、支持部材の破壊が発止づる領域である。以上の
ことから支持部材としては試験ハのス」法と予測される
引張強さに応じて試聞ハの破断が前記領域■の中頃から
後半に生ずるように定めるのが好ましい。
板厚３ｍ１ｌｌの窒化けい素試朕片を用いた場合支持部
伺とし−（外径的９ ＋ｕ＋＋＋、長ざ約ｉＱ＋ｎｕ＋
程度のアルミニウム円管を用いると上記の領域１を安定
して１９ることがてき良好であった。
伺とし−（外径的９ ＋ｕ＋＋＋、長ざ約ｉＱ＋ｎｕ＋
程度のアルミニウム円管を用いると上記の領域１を安定
して１９ることがてき良好であった。
発明の効果）
本発明方法によれば、破壊時に塑ｆｉ変形をほとんど伴
なわないセラミックス等の脆性材料の強度試験の際に挟
持’ｅＡ ”Ｃ’試駿ノ４が餓壊ゼず曲げ応力成分の発
生を極めて少なくづることかできる。したがって、４Ｍ
造Ｍｌ感廿の高いセラミックスなどの脆性材料の強度
計画する上での基本的な静的引張強度特性を粘度よく測
定づることができる。
なわないセラミックス等の脆性材料の強度試験の際に挟
持’ｅＡ ”Ｃ’試駿ノ４が餓壊ゼず曲げ応力成分の発
生を極めて少なくづることかできる。したがって、４Ｍ
造Ｍｌ感廿の高いセラミックスなどの脆性材料の強度
計画する上での基本的な静的引張強度特性を粘度よく測
定づることができる。
第１図は、本発明方法を適用した引張試験装置の正面図
、第２図は引張試験！ｌｉ置の試験片挟持部分を拡大し
て示づ図、第３図は本発明に用いる試躾パの一例を示づ
図、第４図は本発明方法に用いる支持部４４の変形挙動
を模式的に示すグラフである。 １・・・引張試験装置 ３・・・荷重変換器 ４・・・ユニバーサルジヨイント ７Ａ、 ７１３ ・ ・ ・ （火 持 Ｖ↓９・・・
支持部材 １０・・・試験片 代理人ブｒ埋士 側 近 憲 ｆ（ｉ （ＩＪか１名）
冶１ 図 冨２図 猶３図 （ａ） Ｉ （ｂ） 第４図 変位量Ｊ
、第２図は引張試験！ｌｉ置の試験片挟持部分を拡大し
て示づ図、第３図は本発明に用いる試躾パの一例を示づ
図、第４図は本発明方法に用いる支持部４４の変形挙動
を模式的に示すグラフである。 １・・・引張試験装置 ３・・・荷重変換器 ４・・・ユニバーサルジヨイント ７Ａ、 ７１３ ・ ・ ・ （火 持 Ｖ↓９・・・
支持部材 １０・・・試験片 代理人ブｒ埋士 側 近 憲 ｆ（ｉ （ＩＪか１名）
冶１ 図 冨２図 猶３図 （ａ） Ｉ （ｂ） 第４図 変位量Ｊ
Claims (4)
- （１）脆性材料でなる供試体に応力を加えるに際し、該
応力により変形を生ずる支持部材を介して応力を加える
ことを特徴とする脆性材料の強度測定方法。 - （２）脆性材料はけラミックスである特許請求の範囲第
１項に記載の脆性材料の強度測定方法。 - （３）支持部材は、供試体より弾性定数が低くかつ塑性
変形能に浸れたものである特許請求の範囲第１項に記載
の脆性材料の強度測定方法。 - （４）支持部材は、軟金属で形成した特許請求の範囲第
３項に記載の脆性材料の強度測定ｌＪ法。 〈５）応力は、供試体の軸方向に沿うものである特許請
求の範囲第１項に記載の脆性材料の強度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231584A JPS60196643A (ja) | 1984-03-21 | 1984-03-21 | 脆性材料の強度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231584A JPS60196643A (ja) | 1984-03-21 | 1984-03-21 | 脆性材料の強度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60196643A true JPS60196643A (ja) | 1985-10-05 |
Family
ID=12911345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5231584A Pending JPS60196643A (ja) | 1984-03-21 | 1984-03-21 | 脆性材料の強度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60196643A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6320045U (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-09 | ||
| CN104330304A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-04 | 重庆大学 | 一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构 |
| CN108760473A (zh) * | 2018-07-28 | 2018-11-06 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种用于柔性复合管拉伸性能测试的方法及试验装置 |
-
1984
- 1984-03-21 JP JP5231584A patent/JPS60196643A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6320045U (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-09 | ||
| CN104330304A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-04 | 重庆大学 | 一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构 |
| CN108760473A (zh) * | 2018-07-28 | 2018-11-06 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种用于柔性复合管拉伸性能测试的方法及试验装置 |
| CN108760473B (zh) * | 2018-07-28 | 2020-11-06 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种用于柔性复合管拉伸性能测试的方法及试验装置 |
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