JP7611561B2 - クリープ試験機及びクリープ試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、試験片に荷重を付加して前記試験片の変形量を計測するクリープ試験機及びこのクリープ試験機を用いたクリープ試験方法に関する。

火力発電設備、原子力発電設備等のプラント、ジェットエンジンやロケットエンジン等の部品の寿命を確認するためや、各種の新素材や複合材料の強度を測定するための試験として、一定荷重下で試験片の歪量と荷重付与時間とを測定して解析を行うクリープ試験が知られている（例えば特許文献１参照）。
また、このようなクリープ試験においては、所定歪量または所定時間ごとに荷重を一定量ずつ増加又は減少させて、荷重と歪量の時間変化を測定することも行われていて、例えば、前記試験片の歪量が予め設定された第１の歪量に達するまでの時間をひとつのデータとして採取し、次いで、予め設定された量だけ荷重を増加又は減少させて試験片の歪量が第２の歪量に達するまでの時間を次のデータとして採取し、この作業を繰り返すことで連続的なデータを求めて解析を行なうようにしている。

特開平８－４３２８１ 号公報 実開平６－８０１５９号公報 特表平２００７－５１０１５１ 号公報

このような荷重を増減させて行うクリープ試験において高精度な試験結果を得るには、荷重の増減は連続的に、かつ、試験片に衝撃を加えないように静的に行わなければならないうえ、試験片の両側に付加させる荷重の増減は同量かつ同時に行わなければならない。
しかし、特許文献１に記載されたクリープ試験機では、試験片を両側から引っ張って前記試験片に負荷荷重を付与する一対の錘４０の数を増減することで、荷重を増減させることはできるが、上記の要件を全て満たしつつ荷重の増減を行うことは極めて困難であるという問題がある。

また、特許文献２に記載のてこ式定荷重試験機では、てこ２に沿って移動できる移動式重錘３が設けられていて、ハンドル９によってねじ棒４を回すことで移動式重錘３がてこ２に沿って移動することで、力点の位置を変えることができるようにしていて、荷重の増減は静的かつ連続的に行うことができるものの、試験片の両側に付加させる荷重の増減は同量かつ同時に行うことは難しいという問題がある。また、特許文献２に記載のてこ式定荷重試験機では、移動式重錘３の重量に対応した分しか荷重の増減を行うことができないうえ、てこ２の長さが長くなるとてこ式定荷重試験機が大型化するという問題がある。

さらに、特許文献３に記載の多軸万能試験機では、錘の代わりにモータで試験片に負荷を掛けるようにしていて、対となる二つのモータの駆動を同期させることで、試験片の両側で同時に荷重を増減させることができるものの、モータによる荷重の大きさには限界があり、金属などの試験片のクリープ試験を行うには大出力のモータが必要となって装置を大型化させるという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、荷重を増減させて行うクリープ試験において、荷重の増減を連続的、かつ、静的に行うことができるとともに試験片の両側での荷重の増減を同量かつ同時に行うことができるクリープ試験機であって、装置構成を簡素かつコンパクトにすることができるクリープ試験機及びクリープ試験方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載のクリープ試験機は、試験片に荷重を付加して前記試験片の変形量を計測するクリープ試験機において、基台上に立設されたレバーと、このレバーを前記基台に揺動自在に取り付ける第一の支持軸と、前記第一の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、前記試験片を把持する把持部を支持する第二の支持軸と、前記第一の支持軸及び前記第二の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、前記試験片に荷重を付加する荷重部に連結された連結部材を支持する第三の支持軸とを備え、前記第一の支持軸、第二の支持軸及び前記第三の支持軸の少なくとも一つが、前記レバーの軸線方向に進退移動な可動支持軸として構成されているとともに、前記可動支持軸を前記軸線方向に予め設定した距離だけ移動させる移動手段とを備えた荷重調整ユニットとを有し、一対の前記荷重調整ユニットが前記試験片の両端に配置され、前記移動手段は、一対の前記荷重調整ユニットのそれぞれの前記可動支持軸を同期して移動させる同期移動部を備える構成としてある。

前記可動支持軸は、前記第一の支持軸、第二の支持軸及び前記第三の支持軸のいずれであってもよく、また、二つ以上の支持軸を可動支持軸としてもよいが、請求項２に記載するように前記第三の支持軸とするのが好ましい。
前記可動支持軸は、請求項３に記載するように、レバーに形成されたガイド部と、このガイド孔に沿って移動するスライダとによって支持されるように構成するとよく、また、前記可動支持軸又は前記スライダに螺合された螺旋軸を備え、この螺旋軸の回転によって前記可動支持軸を移動させるように前記移動手段を構成してもよい。

また、前記移動手段は手動によるものであってもよいが、請求項４に記載するように、 サーボモータなどの駆動体と、この駆動体の駆動を制御する制御手段とを備える構成とし てもよい。
請求項５に記載するように、前記荷重部を支持する昇降自在な荷重支持台と、一対の前 記荷重調整ユニットにおいて対となる前記荷重支持台を同期して昇降させる昇降駆動手段とを さらに設けてもよい。

本発明のクリープ試験方法は、請求項６に記載するように、基台上に立設されたレバーと、このレバーを前記基台に揺動自在に取り付ける第一の支持軸と、前記第一の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、試験片を把持する把持部を支持する第二の支持軸と、前記第一の支持軸及び前記第二の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、前記試験片に荷重を付加する荷重部に連結された連結部材を支持する第三の支持軸とを有するクリープ試験機を準備し、前記第一の支持軸、第二の支持軸及び前記第三の支持軸の少なくとも一つを、前記レバーの軸線方向に進退移動な可動支持軸とするし、前記可動支持軸を移動させることで、前記試験片に付与する荷重を変化させつつクリープ試験を行う方法である。

荷重を変化させてクリープ試験を行う方法としては、クリープ試験ごとに付与する荷重を変化させて行うものとしてもよいし、一回のクリープ試験の中で段階的に、又は、連続的に付与する荷重を変化させて行うようにしてもよい。例えば請求項７に記載するように、前記試験片に第一の荷重を付加しつつクリープ試験を行った後、一対の前記荷重調整ユニットの前記可動支持軸を同期させながら移動させて所定位置に位置決めし、前記試験片に第二の荷重を付加しつつクリープ試験を行うようにしてもよいし、また、例えば請求項８に記載するように、一対の前記荷重調整ユニットの前記可動支持軸を同期させながら連続的に移動させ、前記試験片に付与する荷重を変化させながらクリープ試験を行うようにしてもよい。

請求項９に記載するように、前記荷重部を支持する昇降自在な荷重支持台と、一対の前 記荷重調整ユニットにおいて対となる前記荷重支持台を同期して昇降させる昇降駆動手段とを 準備し、前記クリープ試験の途中で前記荷重支持台を同期して昇降させることで、前記試 験片に付与する荷重を一時的に０になるようにしてもよい

本発明は上記のように構成されているので、前記可動支持軸を移動させることで前記試験片に付与する荷重を大きく増減させることができるうえ、荷重の増減も連続的かつ静的に行うことが可能である。また、レバーが基台上に立設された構成であるので、対となる二つの荷重調整ユニットを近接させることができ、装置構成をコンパクトにすることができるほか、人手によって荷重の増減を行う場合も、対となる二つの荷重調整ユニットの移動手段の操作を同時かつ同量だけ行うことが容易になる。

特に、移動手段としてサーボモータ等の駆動体を用い、制御手段によって駆動制御を行うようにすれば、対となる二つの荷重調整ユニットの移動手段の操作を高精度に行うことができるようになる。なお、このような駆動体をレバーの内部に収容することで、装置構成を大型化することもない。
また、本発明によれば、クリープ試験中に試験片Ｔに対して段階的に荷重の大きさを変えて付加することが容易になるほか、クリープ試験中に連続的に荷重の大きさを変えるなど、多様なクリープ試験が可能になる。途中で一時的に荷重を０とすることも可能である。

そのため、本発明では、従来の試験機や試験方法では直接的に測定できなかった試験片の応力変動時の変形特性や硬化特性を測定することが可能となり、例えば前記試験片の変形特性やクリープ特性を数式表現する際の硬化変数を決定することが容易になる。そして、クリープ試験で得られた適切な硬化変数や硬化モデルを用いることで、数値シミュレーションの精度が向上し、これによって長期使用時の変形予測を高精度化することが可能となり、より安全性の高い機器や設備の設計に寄与することができる。

以下、本発明のクリープ試験機の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のクリープ試験機の一実施形態にかかり、その全体構成を説明する側面図、図２は、図１のクリープ試験機の平面図、図３は、荷重調整ユニットの詳細を説明する拡大図で（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ－Ｉ断面図、図４は、図３の荷重調整ユニットの変形例を示す部分図、図５は、本発明のクリープ試験機を用いたクリープ試験の一例の概略説明図で、（ａ）は時間と負荷との関係を示すグラフ、（ｂ）は時間と試験片のひずみとの関係を示すグラフ、図６は、この実施形態のクリープ試験機に用いられる試験片を説明する図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ－ＩＩ方向断面図である。

［試験片］
この実施形態のクリープ試験機１を用いてクリープ試験を行う試験片Ｔは、図８に示すような十字形のもので、その形態は特許文献１の図４などにも記載されているように公知のものである。例えば発電所や工場などの圧力容器や圧力配管、ジェットエンジンのタービンブレード等においてその正確な強度を求めるに当たっては、材料の二軸応力下の応力－ひずみ特性が必要になる。図８に示すような十字形の試験片Ｔは、このような二軸応力下の応力－ひずみ特性を求める際に用いられるものである。
試験片Ｔは鋼材や超耐熱合金材から形成することができるが、実際の圧力容器や圧力配管などから採取した既損傷材料で形成することも可能である。また、試験片Ｔは非鉄金属の応力－ひずみ特性を求めるためにも用いることができ、例えば強化繊維を含有するエンジニアリングプラスチック等の異方性材料で試験片Ｔを形成してもよい。

この実施形態において試験片Ｔは、図８に示すように、クリープ試験の試験対象となる試験片本体部Ｔａが中央に形成され、この試験片本体部Ｔａから直交する四方向に延びる被把持部Ｔｂを有するもので、一辺の長さｌが５０ｍｍ程度、被把持部Ｔｂの幅ｓが８．４ｍｍ程度のものを使用することができる。
被把持部Ｔｂは、後述する荷重調整ユニット１０の把持部１０６（図３参照）に把持させるためのもので、この被把持部Ｔｂには、荷重付与方向に対して、Ｘ、Ｙ方向の変形が互いを拘束しないように、複数本のスリットＴｃが平行に形成されている。

なお、本発明のクリープ試験機１では、上記したような二軸応力下でクリープ試験を行う十字形の試験片Ｔに限らず、一軸応力下でクリープ試験を行う一文字形の試験片にも適用が可能である。また、本発明のクリープ試験機１では、荷重調整ユニット１０の数を増やすことで、例えば試験片本体部Ｔａから八方向に延びる八つの被把持部Ｔｂを有する試験片を用いた多軸応力下でのクリープ試験も可能になる。

［クリープ試験機の全体構成］
図１及び図２に示すようにこの実施形態のクリープ試験機１は、水平な床面やテーブルなどの上に載置又は固定される架台１２と、この架台１２の基台１２２に支持される複数（この実施形態では四つ）の荷重調整ユニット１０と、複数の荷重調整ユニット１０の中央に配置された試験片Ｔに荷重を付与するための重錘１２８ａと、荷重調整ユニット１０と重錘１２８ａとを連結するワイヤ１２６とを有している。
また、荷重調整ユニット１０の中央には、試験片Ｔを収容してクリープ試験の際に試験片Ｔを予め設定された温度に加熱する加熱炉１３が設けられる。

［架台の構成］
図２に示すように、この実施形態において架台１２の基台１２２には、対となる荷重調整ユニット１０が二組、すなわち、四つの荷重調整ユニット１０が、直交するＸ軸線上及びＹ軸線上に相対向して均等間隔で配置される。
架台１２は、水平な床面やテーブルなどの上に載置又は固定される支持台１２０と、この支持台１２０の上に立設される複数本の脚１２１とを有していて、基台１２２は脚１２１の上端に設けられる。

基台１２２は、図２に示すように十字状に形成されていて、十字を形成する四つの突出部のそれぞれに、四つの荷重調整ユニット１０が配置されている。前記突出部の先端部分は、上方に屈曲させてアーム１２３として形成されていて、アーム１２３の上端には滑車１２４が回転自在に支持されている。そして、荷重調整ユニット１０に連結されたワイヤ１２６がこの滑車１２４から垂下され、その先端にロッド１２７を介して一つ又は複数個の重錘１２８ａが吊り下げられる。ロッド１２７及び重錘１２８ａが、試験片Ｔに対して荷重を付与する荷重部１２８を構成する。

また、基台１２２には、四つの荷重調整ユニット１０の配置位置に合わせて貫通孔１２２ａが形成され、荷重調整ユニット１０の各々は貫通孔１２２ａに挿通させた状態で基台１２２に支持される。

符号１２５は重錘１２８ａを支持する荷重支持台としての重錘支持台で、重錘１２８ａを載置した状態で昇降可能な昇降テーブル１２５ａを備えている。対向する一対の荷重調整ユニット１０の重錘支持台１２５においては、例えば図１に示すように二つの昇降テーブル１２５ａを連結部バー１２５ｂで連結し、一つの油圧ジャッキで二つの昇降テーブル１２５ａが同期して昇降するようにするとよい。クリープ試験前の初期状態では、一対の荷重調整ユニット１０の二つの昇降テーブル１２５ａは上昇していて重錘１２８ａを載置し、対となる二つの荷重調整ユニット１０に荷重がかからないようにしているが、二つの荷重調整ユニット１０に試験片Ｔを取り付けてクリープ試験を開始する際には、前記油圧ジャッキを駆動させて二つの昇降テーブル１２５ａを同時にゆっくりと下降させることで、試験片Ｔの両側から同時に同量の荷重を静的に付与することができる。また、二つの昇降テーブル１２５ａを同時に上昇させ、二つの昇降テーブル１２５ａのそれぞれに同時に重錘１２８ａを載せることで、クリープ試験の終了時だけでなくクリープ試験の途中であっても、試験片Ｔに作用する負荷を０とすることができる。

［荷重調整ユニットの構成］
荷重調整ユニット１０は、基台１２２にボルトなどで固定された台座１１０に、第一の支持軸１０８によって揺動自在に立設されたレバー１００を有している。レバー１００の下端側は、基台１２２の貫通孔１２２ａを挿通して基台１２２の下方に延び、その一端には、無負荷状態において支持軸１０８を支点として、レバー１００を垂直姿勢に保つためのバランサ１１２が取り付けられている。
第一の支持軸１０８から距離Ｌ２だけ離間した上方には、第一の支持軸１０８と平行かつ同方向に第二の支持軸１０７が設けられ、この第二の支持軸１０７を介して、第二の支持軸１０７から水平方向に対向する他方の荷重調整ユニット１０に向けて延びる取付アーム１０５が、レバー１００に揺動自在に取り付けられる。取付アーム１０５の先端の先端には、連結ピン１０６ａを介して把持部１０６が取り付けられ、この把持部１０６の先端に試験片Ｔの被把持部Ｔｂが把持される。

なお、取付アーム１０５は、ハンドル１０５ａによって軸線方向に進退移動が可能で、対向する二つの荷重調整ユニット１０の把持部１０６，１０６間の間隔を長短調整することでき、試験片Ｔを取り付ける際に試験片Ｔを取り付け易くするとともに、その長さに応じた適切な間隔に調整することができるようになっている。

第二の支持軸１０７から距離Ｌ１だけ離間した上方には、第一の支持軸１０８及び第二の支持軸１０７と平行かつ同方向に第三の支持軸１０９が設けられている。この第三の支持軸１０９から水平方向かつ取付アーム１０５とは反対方向に連結部材１０２が延設され、第三の支持軸１０９を介してレバー１００に揺動自在に取り付けられている。連結部材１０２の先端にはワイヤ連結孔１０２ａが形成され、このワイヤ連結孔１０２ａにワイヤ１２６の一端が連結される。

レバー１００の上部には、上下方向に長軸を有する長孔状のガイド孔１０３が貫通形成され、このガイド孔１０３に沿って昇降するスライダ１１５がガイド孔１０３内に挿入されている。第三の支持軸１０９は、このスライダ１１５に支持されていて、スライダ１１５とともにガイド孔１０３に沿って、図３に示す上限位置(i)と下限位置(ii)との間で昇降可能である。この実施形態では、第三の支持軸１０９が可動支持軸である。
レバー１００の上端には、ガイド孔１０３の上端開放部分を閉塞するように上端部材１０４が取り付けられている。この上端部材１０４には、ガイド孔１０３まで貫通する貫通孔１０４ａが形成され、この貫通孔１０４ａを挿通して螺旋軸１０１がガイド孔１０３内まで延びている。

螺旋軸１０１の上端には軸頭部１０１ａが形成され、上端部材１０４の上方に位置している。軸頭部１０１ａと上端部材１０４との間には、軸頭部１０１ａを回転自在に支持しつつ螺旋軸１０１が貫通孔１０４ａからガイド孔１０３に落下しないようにするための軸受１０１ｂが設けられている。螺旋軸１０１は、第三の支持軸１０９の中央に貫通形成された螺旋孔１０９ａに螺入されていて、軸頭部１０１ａを介して螺旋軸１０１を回転させることで、第三の支持軸１０９がガイド孔１０３に沿って昇降させる。

以上の構成により、スパナなどの工具やハンドルを軸頭部１０１ａに係合させて軸頭部１０１ａを図中Ｃ方向に回転させると、螺旋軸１０１が回転し、この螺旋軸１０１に螺合する第三の支持軸１０９がガイド孔１０３に沿って昇降する。これにより、第二の支持軸１０７と第三の支持軸１０９との間の距離Ｌ１を長短変化させることができる。
なお、長短変化させる距離Ｌ１の大きさを視認できるようにするために、ガイド孔１０３に沿って目盛りを付するとよい。

この実施形態では、第三の支持軸１０９に形成された螺旋孔１０９ａと螺旋軸１０１とが、可動支持軸を移動させる移動手段Ｐを構成する。また、この実施形態では、第一の支持軸１０８を支点とし、第二の支持軸１０７を作用点とし、第三の支持軸１０９を力点とするレバー１００が、てこの作用により、荷重部１２８の荷重を距離Ｌ１，Ｌ２に応じた比で増幅して、試験片Ｔに伝達する。
上記構成の荷重調整ユニット１０は、試験片Ｔの両端側に対をなして二つが基台１２２に配置される。この実施形態では、十字状の試験片Ｔのクリープ試験を行うことができるように、二対（四つ）の荷重調整ユニット１０が基台１２２に配置される。

［荷重調整ユニットの別の実施形態］
図４に、荷重調整ユニットの別の実施形態を示す。
図３の荷重調整ユニット１０は、スパナ等の工具やハンドルを用いて手動により螺旋軸１０１を回転させるものである。本発明のクリープ試験機１は、レバー１００を立設させた構成であるので、対となる二つの荷重調整ユニット１０を近接して配置することができる。この実施形態では、一辺の長さｌが５０ｍｍ程度の小さな試験片Ｔを用いることで、対となる荷重調整ユニット１０の間隔を４０ｃｍ前後とすることができ、装置の大きさも一辺の長さＨ（図２参照）も６０ｃｍ程度の範囲内に収めることができる。そのため、一人の作業者が両手で同時に二つの荷重調整ユニット１０の螺旋軸１０１を操作することが容易になり、二つの荷重調整ユニット１０の螺旋軸１０１の回転角度を同じにすることも容易である。
しかし、より精密に二つの荷重調整ユニット１０の第三の支持軸１０９を昇降させるには、サーボモータ等の駆動体を用いて螺旋軸１０１を回転させるのが好ましい。

図４に示す実施形態の荷重調整ユニット１０′では、螺旋軸１０１′をサーボモータ等の駆動体Ｍの回転軸に連結し、駆動体Ｍの駆動により螺旋軸１０１′を回転させるようにしている。駆動体Ｍの駆動は、荷重調整ユニット１０′の外に設けられた図示しない制御部によって制御することが可能で、例えば予め設定された時間経過ごとや予め設定された歪み量に到達した後に、螺旋軸１０１′を予め設定された回転角度だけ回転させる指令を駆動体Ｍに出力することで、対となる二つの荷重調整ユニット１０′において同期させて同量だけ第三の支持軸１０９を昇降させることができる。

このように、第三の支持軸１０９の昇降をサーボモータ等の駆動体Ｍにより行うことで、対となる荷重調整ユニット１０′における二つの第三の支持軸１０９の昇降を高精度に同期させ、かつ、昇降量を精密に一致させることが可能になる。
なお、図４の例のように、レバー１００の内部に空洞部を形成し、駆動体Ｍをレバー１００内に収容することで、駆動体Ｍや螺旋軸１０１′が荷重調整ユニット１０′の外側に突出せず、荷重調整ユニット１０′を先の実施形態の荷重調整ユニット１０と同じ大きさ（高さ）内に収めることができる。

［クリープ試験方法の説明］
次に、上記構成のクリープ試験機１を用いた本発明のクリープ試験方法を、上記構成のクリープ試験機１の作用とともに説明する。
まず、クリープ試験開始前の初期状態において、重錘支持台１２５の昇降テーブル１２５ａを上昇させて重錘１２８ａを載置し、対となる荷重調整ユニット１０（１０′）に荷重が掛からないようにしておく。また、この初期状態では、二つの荷重調整ユニット１０（１０′）における第二の支持軸１０７と第三の支持軸１０９との間の距離Ｌ１が同じになるように、支持軸移動手段Ｐ（Ｐ′）によりそれぞれの第三の支持軸１０９の位置を一致させておく。
次いで、図８に示す試験片Ｔを準備し、四つの被把持部Ｔｂのそれぞれを、２対四つの荷重調整ユニット１０（１０′）の把持部１０６に把持させる。
把持完了後、クリープ試験を開始するに際し、各荷重調整ユニット１０（１０′）の重錘支持台１２５の昇降テーブル１２５ａを同期して下降させ、試験片Ｔに四方向から同時に荷重を付与する。

試験片Ｔに付与する荷重Ｆの大きさは、一つ又は複数の重錘１２８ａの重重（Ｗ）と、支点である第一の支持軸１０８から作用点である第二の支持軸１０７までの距離Ｌ２と、第一の支持軸１０８から力点である第三の支持軸１０９までの距離Ｌ１＋Ｌ２とによって決定され、Ｌ２×Ｆ＝（Ｌ１＋Ｌ２）×Ｗなる関係が成立する。仮に距離Ｌ１とＬ２の比が９：１（Ｌ１：Ｌ２＝９：１）である場合は、一つ又は複数の重錘１２８ａの重量（Ｗ）の十倍の荷重が試験片Ｔに付与されることになる。

この状態で予め設定された一定時間経過後又は予め設定された歪み量に達したときに、第三の支持軸１０９を予め設定された長さαだけ移動させる。本発明のクリープ試験機１では、対となる二つの荷重調整ユニット１０の螺旋軸１０１を同期させて同時に同量だけ回転させることが容易であるし、サーボモータ等の駆動体Ｍを用いた荷重調整ユニット１０′においては、予め設定された条件で自動的に駆動体Ｍを駆動させて、二つの荷重調整ユニット１０の螺旋軸１０１を同期回転させることができるとともに、より高精度に第三の支持軸１０９を予め設定された長さαだけ移動させることが可能である。

連結部材１０２を、例えば長さαだけ上昇させて距離Ｌ１をＬ１＋αにしたとすると、上記の式はＬ２×Ｆ＝（（Ｌ１＋α）＋Ｌ２）×Ｗとなる。仮に、移動させる長さαを距離Ｌ１の１割強として、距離Ｌ１＋αと距離Ｌ２との比を１０：１にしたとすると、一つ又は複数の重錘１２８の重量（Ｗ）とほぼ同じ分だけ、試験片Ｔに付与する荷重を増大させることができる。
図５は、この実施形態のクリープ試験方法による応力（負荷）と時間との概略的な関係を示すグラフである。
このグラフに示すように、ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・と時間が経過するごとに段階的に荷重を変化させ、試験片Ｔに作用する負荷σを段階的に変化（このグラフの場合は増大）させることで、各負荷σ１，σ２，σ３・・・における試験片Ｔのひずみ（変形）を観測することができる。
なお、段階的に負荷σを変化させる際には、一時的に負荷σを０としてもよい。この場合は、対となる重錘支持台１２５の昇降テーブル１２５ａを同期させて上昇させ、昇降テーブル１２５ａの上に重錘１２８ａを載せるようにする。

［クリープ試験方法の別の実施形態］
本発明のクリープ試験方法の別の実施形態では、クリープ試験を開始してから、可動支持軸である第三の支持軸１０９を、対となる荷重調整ユニット１０，１０′において同期させて、一定の速度で連続的に移動させる。前記速度は、クリープ試験の開始から終了まで等速としてもよいし途中可変（速度０を含む）としてもよい。
図６は、この実施形態のクリープ試験方法による応力（負荷）と時間との概略的な関係を示すグラフである。
このグラフに示すように、試験開始から時間ｔ４まで直線的に荷重を変化させ、試験片Ｔに作用する負荷σをσ４からσ５まで変化（このグラフでは負荷σを増大させる場合を示しているが、σ４からσ５まで負荷σを減少させることも可能）させることで、直線的な負荷の変化下における試験片Ｔのひずみ（変形）を観測することができる。

［クリープ試験方法のさらに別の実施形態］
本発明のクリープ試験方法のさらに別の実施形態では、クリープ試験を開始してから、可動支持軸である第三の支持軸１０９を、対となる荷重調整ユニット１０，１０′において同期させて、図７のグラフに示すように、試験開始から時間ｔ５までの間に負荷σを最大値σ８と最小値σ６との間で不定形的（図７の例では波形）に変化するように移動させる。最小負荷σ６は０でもよく、この場合は、対となる重錘支持台１２５の昇降テーブル１２５ａを同期させて上昇させ、昇降テーブル１２５ａの上に重錘１２８ａを一時的に載せるようにする。負荷σを変化させる速度は、クリープ試験の開始から終了まで等速としてもよいし途中可変（速度０を含む）としてもよい。

このように本発明では、支持軸のうちの少なくとも一つ（上記の実施形態では第三の支持軸１０９）を可動支持軸とし、螺旋軸やサーボモータ等の駆動体Ｍを用いて、対となる荷重調整ユニット１０，１０′の前記可動支持軸（上記の実施形態においては第三の支持軸１０９）を同期移動させることで、装置構成を複雑かつ大型化することなく大きな荷重増減効果を得ることができるだけでなく、荷重の増減も試験片Ｔの両側で同期させて同量だけ、かつ、連続的・静的に行うことが可能になる。また、クリープ試験中に試験片Ｔに対して段階的に荷重の大きさを変えて付加することが容易になるほか、クリープ試験中に連続的に荷重の大きさを変えるなど、多様なクリープ試験が可能になる。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記の説明では可動支持軸を第三の支持軸１０９として説明したが、本発明では第一の支持軸１０８や第二の支持軸１０７を可動支持軸とすることが可能であるし、これら三つの支持軸のうち二つ又は全部を可動支持軸とすることも可能である。
また、レバー１００の下端側から順に支点である第一の支持軸１０８、作用点である第二の支持軸１０７及び力点である第三の支持軸１０９を配置しているが、てこの作用を奏するのであればこれら支点、力点、作用点の配置はこの限りではない。

本発明のクリープ試験機の一実施形態にかかり、その全体構成を説明する側面図である。 図１のクリープ試験機の平面図である。 荷重調整ユニットの詳細を説明する拡大図で（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ－Ｉ断面図である。 図３の荷重調整ユニットの変形例を示す部分図である。 この実施形態のクリープ試験方法による応力（負荷）と時間との概略的な関係を示すグラフである。 別の実施形態のクリープ試験方法による応力（負荷）と時間との概略的な関係を示すグラフである。 さらに別の実施形態のクリープ試験方法による応力（負荷）と時間との概略的な関係を示すグラフである。 この実施形態のクリープ試験機に用いられる試験片を説明する図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ－ＩＩ方向断面図である。

１ クリープ試験機
１０，１０′ 荷重調整ユニット
１００ レバー
１０１ 螺旋軸
１０１ａ 軸頭部
１０２ 連結部材
１０３ ガイド孔
１０４ 上端部材
１０４ａ 貫通孔
１０５ 取付アーム
１０５ａ ハンドル
１０６ 把持部
１０６ａ 連結ピン
１０７ 第二の支持軸
１０８ 第一の支持軸
１０９ 第三の支持軸
１１０ 台座
１１２ バランサ
１１５ スライダ
１２ 架台
１２０ 支持台
１２１ 脚
１２２ 基台
１２２ａ 貫通孔
１２３ アーム
１２４ 滑車
１２５ 重錘支持台（荷重支持台）
１２５ａ 昇降テーブル
１２５ｂ 連結バー
１２６ ワイヤ
１２７ ロッド
１２８ 荷重部
１２８ａ 重錘
１３ 加熱炉

Claims (9)

1. 試験片に荷重を付加して前記試験片の変形量を計測するクリープ試験機において、
   基台上に立設されたレバーと、
   このレバーを前記基台に揺動自在に取り付ける第一の支持軸と、
   前記第一の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、前記試験片を把持する把持部を支持する第二の支持軸と、前記第一の支持軸及び前記第二の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、前記試験片に荷重を付加する荷重部に連結された連結部材を支持する第三の支持軸とを備え、前記第一の支持軸、第二の支持軸及び前記第三の支持軸の少なくとも一つが、前記レバーの軸線方向に進退移動な可動支持軸として構成されているとともに、前記可動支持軸を前記軸線方向に予め設定した距離だけ移動させる移動手段とを備えた荷重調整ユニットと、
   を有し、
   一対の前記荷重調整ユニットが前記試験片の両端に配置され、
   前記移動手段は、一対の前記荷重調整ユニットのそれぞれの前記可動支持軸を同期して移動させる同期移動部を備えること、
   を特徴とするクリープ試験機。
2. 前記可動支持軸が前記第三の支持軸であることを特徴とする請求項１に記載のクリープ試験機。
3. 前記可動支持軸が、レバーに形成されたガイド孔と、このガイド孔に沿って移動するスライダとによって支持され、前記移動手段が、前記可動支持軸又は前記スライダに螺合された螺旋軸を備え、この螺旋軸の回転によって前記可動支持軸を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリープ試験機。
4. 前記移動手段が、駆動体とこの駆動体の駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のクリープ試験機。
5. 前記荷重部を支持する昇降自在な荷重支持台と、一対の前記荷重調整ユニットにおいて対となる前記荷重支持台を同期して昇降させる昇降駆動手段とをさらに有すること、
   を特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のクリープ試験機。
6. 基台上に立設されたレバーと、このレバーを前記基台に揺動自在に取り付ける第一の支持軸と、前記第一の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、試験片を把持する把持部を支持する第二の支持軸と、前記第一の支持軸及び前記第二の支持軸から離間した位置で前記レバーに設けられ、前記試験片に荷重を付加する荷重部に連結された連結部材を支持する第三の支持軸とを有し、前記第一の支持軸、第二の支持軸及び前記第三の支持軸の少なくとも一つが、前記レバーの軸線方向に進退移動な可動支持軸として構成され、前記可動支持軸を前記軸線方向に予め設定した距離だけ移動させる移動手段を備えた荷重調整ユニットを有するクリープ試験機を準備し、
   前記試験片の両端に配置された一対の前記荷重調整ユニットにおいて、前記可動支持軸を同期させながら移動させることで、前記試験片に付与する荷重を変化させつつクリープ試験を行うこと、
   を特徴とするクリープ試験方法。
7. 前記試験片に第一の荷重を付加しつつクリープ試験を行った後、一対の前記荷重調整ユニットの前記可動支持軸を同期させながら移動させて所定位置に位置決めし、前記試験片に第二の荷重を付加しつつクリープ試験を行うこと、を特徴とする請求項６に記載のクリープ試験方法。
8. 一対の前記荷重調整ユニットの前記可動支持軸を同期させながら連続的に移動させ、前記試験片に付与する荷重を変化させながらクリープ試験を行うことを特徴とする請求項６に記載のクリープ試験方法。
9. 前記荷重部を支持する昇降自在な荷重支持台と、一対の前記荷重調整ユニットにおいて対となる前記荷重支持台を同期して昇降させる昇降駆動手段とを準備し、
   前記クリープ試験の途中で前記荷重支持台を同期して昇降させることで、前記試験片に付与する荷重を一時的に０にすること、
   を特徴とする請求項６～８のいずれかに記載のクリープ試験方法。

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