JP7750039B2 - Bending and torsion testing equipment - Google Patents
Bending and torsion testing equipmentInfo
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Description
本発明は、単一の駆動部により曲げモーメントとねじりモーメントの両方を試験体に付与する曲げ・ねじり試験装置に関する。 The present invention relates to a bending/torsion testing device that applies both bending and torsional moments to a test specimen using a single driving unit.
発電所等の配管は、内側の流体により加熱されることで熱膨張する上、内側の流体の内圧を受ける。そのような配管には、熱膨張及び内圧による曲げモーメント及びねじりモーメントが作用する。また、配管の温度及び内圧が変化することから、曲げモーメント及びねじりモーメントも変化するため、配管が疲労する。そこで、力学的な試験装置によって曲げモーメント及びねじりモーメントを配管の試験体に負荷する試験を行って、曲げモーメント及びねじりモーメントによる配管の疲労寿命を予測する必要がある。そのような試験装置としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。特許文献1に開示の試験装置は、試験体の一端を固定する治具と、試験体の軸の回りのねじり荷重を試験体の他端に負荷するねじり荷重負荷装置と、試験体の軸に直交する方向の曲げ荷重を試験体の中央部に負荷する曲げ荷重装置と、を備える。 Piping in power plants and other facilities expands thermally when heated by the fluid inside, and is also subjected to internal pressure from the fluid. Such pipes are subjected to bending and torsional moments due to thermal expansion and internal pressure. As the temperature and internal pressure of the pipes change, the bending and torsional moments also change, causing the pipes to fatigue. Therefore, it is necessary to predict the fatigue life of the pipes due to bending and torsional moments by conducting tests using mechanical testing equipment to apply bending and torsional moments to a pipe specimen. One example of such testing equipment is disclosed in Patent Document 1. The testing equipment disclosed in Patent Document 1 includes a jig that fixes one end of the specimen, a torsional load application device that applies a torsional load around the axis of the specimen to the other end of the specimen, and a bending load application device that applies a bending load perpendicular to the axis of the specimen to the center of the specimen.
特許文献1の記載の試験装置は、曲げモーメントとねじりモーメントの両方を試験体に付与するために2つのアクチュエータを必要とするため、高価なものとなってしまう。 The testing device described in Patent Document 1 is expensive because it requires two actuators to apply both bending and torsional moments to the test specimen.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、単一の駆動部によって曲げモーメントとねじりモーメントの両方を試験体に付与できる曲げ・ねじり試験装置を提供することである。 The present invention was developed in consideration of these issues, and its main purpose is to provide a bending/torsion testing device that can apply both bending and torsional moments to a test specimen using a single driving unit.
以上の課題を解決するために、第1基端から第1先端に延び、前記第1基端から前記第1先端に延びる第1中心軸の回りに回転可能に設けられ、前記第1基端において前記第1中心軸に直交する第1揺動軸の回りに揺動可能に設けられ、柱状又は中空柱状の試験体の中心軸が前記第1中心軸に直交するよう前記試験体の一端が前記第1先端に固定される第1レバーと、前記第1レバーが前記第1基端から前記第1先端に延びる方向に対して平行且つ反対の方向に第2基端から第2先端に延び、前記第2基端から前記第2先端に延びる第2中心軸の回りに回転可能に設けられ、前記第2基端において前記第2中心軸に直交する第2揺動軸の回りに揺動可能に設けられ、前記試験体の中心軸が前記第2中心軸に直交するよう前記試験体の他端が前記第2先端に固定される第2レバーと、前記試験体の中心軸の方向に互いに離れ、前記試験体が前記試験体の中心軸の回りに回転可能となるよう前記試験体のラジアル荷重を支持する一対の治具と、前記第1レバー及び前記第2レバーをそれぞれ前記第1揺動軸及び前記第2揺動軸の回りに揺動させるよう前記試験体の中心軸の直交方向に前記一対の治具を変位させる駆動部と、を備える曲げ・ねじり試験装置が提供される。 To solve the above problems, a first lever is provided, which extends from a first base end to a first tip, is rotatable around a first central axis extending from the first base end to the first tip, is swingable around a first swing axis at the first base end that is perpendicular to the first central axis, and one end of a columnar or hollow columnar test body is fixed to the first tip so that the central axis of the test body is perpendicular to the first central axis; and a second lever is provided which extends from a second base end to a second tip in a direction parallel to and opposite to the direction in which the first lever extends from the first base end to the first tip, is rotatable around a second central axis extending from the second base end to the second tip, and the second lever is fixed to the second tip. A bending/torsion testing device is provided, which includes: a second lever that is swingable around a second oscillation axis perpendicular to the second central axis at its base end, and the other end of the test body is fixed to the second tip so that the central axis of the test body is perpendicular to the second central axis; a pair of jigs that are spaced apart in the direction of the central axis of the test body and support the radial load of the test body so that the test body can rotate around the central axis of the test body; and a drive unit that displaces the pair of jigs in a direction perpendicular to the central axis of the test body so as to swing the first lever and the second lever around the first oscillation axis and the second oscillation axis, respectively.
以上によれば、駆動部が試験体の中心軸の直交方向に一対の治具を変位させると、試験体が撓み、曲げモーメントが試験体に生じる。第1レバーがその第1中心軸の回りに回転可能に設けられ、第2レバーがその第2中心軸の回りに回転可能に設けられているため、試験体が大きく撓む。
また、駆動部が試験体の中心軸の直交方向に一対の治具を変位させると、第1レバーがその第1基端における第1揺動軸の回りに揺動するとともに、第2レバーがその第2基端における第2揺動軸の回りに揺動する。第1レバーがその第1基端からその第1先端に延びる方向は、第2レバーがその第2基端からその第2先端に延びる方向の反対であるため、第1レバーが第1揺動軸の回りに揺動する向きは、第2レバーが第2揺動軸の回りに揺動する向きの反対となる。そのため、試験体がねじれて、ねじりモーメントが試験体に生じる。
よって、単一の駆動部によって曲げモーメントとねじりモーメントの両方を試験体に付与できる。
According to the above, when the drive unit displaces the pair of jigs in a direction perpendicular to the central axis of the test piece, the test piece bends and a bending moment is generated in the test piece. Because the first lever is rotatable about its first central axis and the second lever is rotatable about its second central axis, the test piece bends significantly.
Furthermore, when the drive unit displaces the pair of jigs in a direction perpendicular to the central axis of the test specimen, the first lever swings around a first swing axis at its first base end, and the second lever swings around a second swing axis at its second base end. Because the direction in which the first lever extends from its first base end to its first tip is opposite to the direction in which the second lever extends from its second base end to its second tip, the direction in which the first lever swings around the first swing axis is opposite to the direction in which the second lever swings around the second swing axis. As a result, the test specimen twists, and a torsional moment is generated in the test specimen.
Therefore, both bending and torsional moments can be applied to the test specimen by a single driving unit.
単一の駆動部によって曲げモーメントとねじりモーメントの両方を試験体に付与できる。 Both bending and torsional moments can be applied to the test specimen using a single drive unit.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are subject to various limitations that are technically preferable for implementing the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
1. 曲げ・ねじり試験装置
図1は、曲げ・ねじり試験装置1の正面図である。図2は、曲げ・ねじり試験装置1の側面図である。図3及び図4は、曲げ・ねじり試験装置1の要部の斜視図である。図5~図7は、曲げ・ねじり試験装置1の要部の正面図である。図8は、曲げ・ねじり試験装置1の要部の側面図である。各図には、方向を表す補助線として互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸が示されており、X軸及びY軸は水平であり、Z軸が鉛直である。X軸が左右に延び、Y軸が前後に延び、Z軸が上下に延びるため、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向をそれぞれ左右方向、前後方向および上下方向ともいう。ここで、図5では、曲げ・ねじり試験装置1にセッティングされた試験体2が変形しておらず、図6では、試験体2が下方に凸状に撓んでおり、図7では、試験体2が上方に凸状に撓んでいる。曲げ・ねじり試験装置1にセッティングされた試験体2が変形していない初期状態では、試験体2の中心軸がX軸に対して平行である。
1. Bending and Torsion Test Apparatus FIG. 1 is a front view of the bending and torsion test apparatus 1. FIG. 2 is a side view of the bending and torsion test apparatus 1. FIGS. 3 and 4 are perspective views of the main parts of the bending and torsion test apparatus 1. FIGS. 5 to 7 are front views of the main parts of the bending and torsion test apparatus 1. FIG. 8 is a side view of the main parts of the bending and torsion test apparatus 1. In each figure, the X-axis, Y-axis, and Z-axis, which are mutually orthogonal, are shown as auxiliary lines indicating directions. The X-axis and Y-axis are horizontal, and the Z-axis is vertical. Since the X-axis extends left and right, the Y-axis extends front and back, and the Z-axis extends up and down, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are also referred to as the left-right direction, the front-back direction, and the up-down direction, respectively. Here, in FIG. 5, the test specimen 2 set in the bending and torsion test apparatus 1 is not deformed, in FIG. 6, the test specimen 2 is bent in a downward convex shape, and in FIG. 7, the test specimen 2 is bent in an upward convex shape. In the initial state where the test specimen 2 set in the bending/torsion test device 1 is not deformed, the central axis of the test specimen 2 is parallel to the X-axis.
曲げ・ねじり試験装置1は、円柱状又は中空円柱状の試験体2に2点荷重を付与することによって試験体2に曲げモーメントとねじりモーメントを発生させ、試験体2に生じた撓み角θ及びねじり角φを計測する。曲げ・ねじり試験装置1は、静的曲げ・ねじり試験のみならず、クリープ疲労試験、疲労試験及びクリープ試験にも利用できる。 The bending/torsion test device 1 applies two-point loads to a cylindrical or hollow cylindrical test specimen 2, generating a bending moment and a torsion moment in the test specimen 2, and measures the deflection angle θ and torsion angle φ generated in the test specimen 2. The bending/torsion test device 1 can be used not only for static bending/torsion tests, but also for creep-fatigue tests, fatigue tests, and creep tests.
ここで、撓み角θとは、試験体2の端における初期状態の試験体2の中心軸に対する変形後の試験体2の中心軸の成す角をいう。ねじり角φとは、試験体2の端における試験体2の中心軸回りの初期状態からの角変位をいう。2点荷重とは、試験体2に2箇所から付与された曲げ荷重をいう。試験体2は金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。試験体2が中空円柱状である場合、2本の金属製丸管を突合せ溶接したものを試験体2として用いてもよい。 Here, the deflection angle θ refers to the angle between the central axis of the test specimen 2 in its initial state at the end of the test specimen 2 and the central axis of the test specimen 2 after deformation. The torsion angle φ refers to the angular displacement from the initial state around the central axis of the test specimen 2 at the end of the test specimen 2. The two-point load refers to a bending load applied to the test specimen 2 from two points. The test specimen 2 may be made of metal or resin. If the test specimen 2 is hollow and cylindrical, two metal round tubes butt-welded together may be used as the test specimen 2.
曲げ・ねじり試験装置1は、支持台10、第1リニアガイド12、第2リニアガイド13、第1レバー機構20、第2レバー機構30、負荷装置40、ロードセル70、撓み角センサ81、ねじり角センサ82及び加熱炉90を備える。なお、曲げ・ねじり試験装置1を静的曲げ・ねじり試験又は疲労試験に用いる場合、加熱炉90が設けられなくてもよい。図4では、試験体2及び第1レバー機構20の全体が図示されるように、加熱炉90の図示を省略する。 The bending/torsion test device 1 includes a support base 10, a first linear guide 12, a second linear guide 13, a first lever mechanism 20, a second lever mechanism 30, a load device 40, a load cell 70, a deflection angle sensor 81, a torsion angle sensor 82, and a heating furnace 90. Note that when the bending/torsion test device 1 is used for static bending/torsion testing or fatigue testing, the heating furnace 90 does not need to be provided. In Figure 4, the heating furnace 90 is omitted so that the entire test specimen 2 and first lever mechanism 20 can be seen.
(1) 支持台
支持台10は、第1リニアガイド12、第2リニアガイド13、第1レバー機構20、第2レバー機構30、負荷装置40、ロードセル70、撓み角センサ81、ねじり角センサ82及び加熱炉90の重量を支持する。支持台10は、Z軸方向の高さ調整用の複数のアジャスターを介して実験テーブル(図示なし)上に設置される。これらアジャスターの高さが調整されることによって、支持台10の上面が水平に調整される。
(1) Support Base The support base 10 supports the weight of the first linear guide 12, the second linear guide 13, the first lever mechanism 20, the second lever mechanism 30, the load device 40, the load cell 70, the deflection angle sensor 81, the torsion angle sensor 82, and the heating furnace 90. The support base 10 is installed on an experimental table (not shown) via a plurality of adjusters for adjusting the height in the Z-axis direction. By adjusting the height of these adjusters, the upper surface of the support base 10 is adjusted to be horizontal.
(2) リニアガイド
第1リニアガイド12は、支持台10上に取り付けられている。第1リニアガイド12は左右方向に後述の第1レバー機構20を案内する。第1リニアガイド12による第1レバー機構20の案内方向は、曲げ・ねじり試験装置1にセッティングされた初期状態の試験体2の中心軸に対して平行である。
(2) Linear Guide The first linear guide 12 is attached to the support base 10. The first linear guide 12 guides the first lever mechanism 20 (described later) in the left-right direction. The direction in which the first linear guide 12 guides the first lever mechanism 20 is parallel to the central axis of the test specimen 2 in its initial state set in the bending/torsion test device 1.
第2リニアガイド13は、第1リニアガイド12から右後方に離れた位置において、支持台10上に取り付けられている。第2リニアガイド13は、左右方向に後述の第2レバー機構30を案内する。第2リニアガイド13による第2レバー機構30の案内方向は、試験体2の中心軸に対して平行である。 The second linear guide 13 is attached to the support base 10 at a position rearward and to the right of the first linear guide 12. The second linear guide 13 guides the second lever mechanism 30 (described below) in the left-right direction. The direction in which the second linear guide 13 guides the second lever mechanism 30 is parallel to the central axis of the test specimen 2.
(3) 第1レバー機構
第1レバー機構20は、第1リニアガイド12を介して支持台10上に設けられている。第1レバー機構20は、試験体2の一端を後述の第1ピボット22を支点として振り上げ下げ可能なように、且つ、試験体2の一端を後述の第1レバー23の中心軸回りに傾動可能なように、試験体2の一端を保持する。第1レバー機構20は、第1ポール21、第1ピボット22、第1レバー23、第1チャック24、第1サポートバー25及び第1カウンターウェイト26を有する。
(3) First Lever Mechanism The first lever mechanism 20 is provided on the support base 10 via a first linear guide 12. The first lever mechanism 20 holds one end of the test body 2 so that the one end can be swung up and down around a first pivot 22 (described later) as a fulcrum, and so that the one end of the test body 2 can tilt around the central axis of a first lever 23 (described later). The first lever mechanism 20 has a first pole 21, a first pivot 22, a first lever 23, a first chuck 24, a first support bar 25, and a first counterweight 26.
第1ポール21は、第1リニアガイド12を介して支持台10上に立てた状態に設けられている。第1ポール21は、第1リニアガイド12によって、支持台10に対して相対的に左右方向に案内される。第1ポール21が第1リニアガイド12によって案内されることによって、第1ピボット22、第1レバー23、第1チャック24、第1サポートバー25及び第1カウンターウェイト26も左右方向に案内される。 The first pole 21 is mounted upright on the support base 10 via the first linear guide 12. The first pole 21 is guided left and right relative to the support base 10 by the first linear guide 12. As the first pole 21 is guided by the first linear guide 12, the first pivot 22, first lever 23, first chuck 24, first support bar 25, and first counterweight 26 are also guided left and right.
第1ピボット22は、その中心軸が左右方向に対して平行となるよう、ベアリング等を介して第1ポール21の上端に取り付けられている。第1ピボット22のアキシアル荷重及びラジアル荷重がベアリングによって支持され、第1ピボット22がその中心軸回りに回転可能となっている。 The first pivot 22 is attached to the upper end of the first pole 21 via a bearing or the like so that its central axis is parallel to the left-right direction. The axial and radial loads of the first pivot 22 are supported by the bearing, allowing the first pivot 22 to rotate around its central axis.
第1レバー23は、第1ピボット22側の第1レバー23の基端から第1レバー23の先端まで延びる中心軸を有する。第1レバー23の基端は「第1基端」に相当し、第1レバー23の先端は「第1先端」に相当し、第1レバー23の中心軸は「第1中心軸」に相当する。 The first lever 23 has a central axis extending from the base end of the first lever 23 on the first pivot 22 side to the tip of the first lever 23. The base end of the first lever 23 corresponds to the "first base end," the tip of the first lever 23 corresponds to the "first tip," and the central axis of the first lever 23 corresponds to the "first central axis."
第1レバー23の基端は、第1レバー23の中心軸が第1ピボット22の中心軸に対して直交するよう、ベアリング等を介して第1ピボット22に取り付けられている。第1レバー23は、第1ピボット22から第1ピボット22の中心軸の直交方向に延びている。具体的には、第1レバー23は、第1ピボット22から後方に延び出ている。第1レバー23のアキシアル荷重及びラジアル荷重がベアリングによって支持され、第1レバー23がその中心軸を中心にしてその中心軸回りに回転可能となっている。ここで、上述のように第1ピボット22がその中心軸回りに回転可能となっているため、第1レバー23は、第1ピボット22の中心軸を支点として第1ピボット22の中心軸の回りに上下に揺動可能に設けられている。第1ピボット22の中心軸は「第1揺動軸」に相当する。 The base end of the first lever 23 is attached to the first pivot 22 via a bearing or the like so that the central axis of the first lever 23 is perpendicular to the central axis of the first pivot 22. The first lever 23 extends from the first pivot 22 in a direction perpendicular to the central axis of the first pivot 22. Specifically, the first lever 23 extends rearward from the first pivot 22. The axial and radial loads of the first lever 23 are supported by the bearing, and the first lever 23 is rotatable around its central axis. Here, because the first pivot 22 is rotatable around its central axis as described above, the first lever 23 is arranged to be able to swing up and down around the central axis of the first pivot 22, with the central axis of the first pivot 22 as a fulcrum. The central axis of the first pivot 22 corresponds to the "first swing axis."
第1チャック24は、第1レバー23の先端に取り付けられている。第1チャック24は、試験体2の中心軸が第1レバー23の中心軸に対して直交するよう、試験体2の一端を第1レバー23の先端に固定する。 The first chuck 24 is attached to the tip of the first lever 23. The first chuck 24 secures one end of the test specimen 2 to the tip of the first lever 23 so that the central axis of the test specimen 2 is perpendicular to the central axis of the first lever 23.
第1サポートバー25の基端は、第1サポートバー25の中心軸が第1レバー23の中心軸と同軸となるよう、第1レバー23の基端又は第1ピボット22に取り付けられている。第1サポートバー25は、第1ピボット22から第1ピボット22の中心軸の直交方向に延び出ている。具体的には、第1サポートバー25は、第1ピボット22から前方に延び出ている。 The base end of the first support bar 25 is attached to the base end of the first lever 23 or the first pivot 22 so that the central axis of the first support bar 25 is coaxial with the central axis of the first lever 23. The first support bar 25 extends from the first pivot 22 in a direction perpendicular to the central axis of the first pivot 22. Specifically, the first support bar 25 extends forward from the first pivot 22.
第1カウンターウェイト26は、第1サポートバー25に取り付けられている。第1カウンターウェイト26の位置は第1サポートバー25に沿って調整可能である。 The first counterweight 26 is attached to the first support bar 25. The position of the first counterweight 26 is adjustable along the first support bar 25.
(4) 第2レバー機構
第2レバー機構30は、第2リニアガイド13を介して支持台10上に設けられている。第2レバー機構30は、鉛直な軸に関して、第1レバー機構20と対称となるよう構成されている。第2レバー機構30は、試験体2の他端を後述の第2ピボット32を支点として振り上げ下げ可能なように、且つ、試験体2の他端を後述の第2レバー33の中心軸回りに傾動可能なように、試験体2の他端を保持する。第2レバー機構30は、第2ポール31、第2ピボット32、第2レバー33、第2チャック34、第2サポートバー35及び第2カウンターウェイト36を有する。
(4) Second Lever Mechanism The second lever mechanism 30 is provided on the support base 10 via the second linear guide 13. The second lever mechanism 30 is configured to be symmetrical to the first lever mechanism 20 with respect to the vertical axis. The second lever mechanism 30 holds the other end of the test specimen 2 so that the other end of the test specimen 2 can be swung up and down around a second pivot 32 (described later) as a fulcrum, and so that the other end of the test specimen 2 can tilt around the central axis of a second lever 33 (described later). The second lever mechanism 30 has a second pole 31, a second pivot 32, a second lever 33, a second chuck 34, a second support bar 35, and a second counterweight 36.
第2ポール31は、第1ポール21から右後方に離れた位置において、第2リニアガイド13を介して支持台10上に立てた状態に設けられている。第2ポール31は、第2リニアガイド13によって、支持台10に対して相対的に第2ポール31を左右方向に案内される。第2リニアガイド13が第2ポール31を案内することによって、後述の第2ピボット32、第2レバー33、第2チャック34、第2サポートバー35及び第2カウンターウェイト36も左右方向に案内される。 The second pole 31 is positioned rearward and to the right of the first pole 21, and is mounted upright on the support base 10 via the second linear guide 13. The second pole 31 is guided left and right relative to the support base 10 by the second linear guide 13. As the second linear guide 13 guides the second pole 31, the second pivot 32, second lever 33, second chuck 34, second support bar 35, and second counterweight 36 (described below) are also guided left and right.
第2ピボット32は、その中心軸が左右方向に対して平行となるよう、ベアリング等を介して第2ポール31の上端に取り付けられている。第2ピボット32のアキシアル荷重及びラジアル荷重がベアリングによって支持され、第2ピボット32がその中心軸回りに回転可能となっている。 The second pivot 32 is attached to the upper end of the second pole 31 via a bearing or the like so that its central axis is parallel to the left-right direction. The axial and radial loads of the second pivot 32 are supported by the bearing, allowing the second pivot 32 to rotate around its central axis.
第2レバー33は、第2ピボット32側の第2レバー33の基端から第2レバー33の先端まで延びる中心軸を有する。第2レバー33の基端は「第2基端」に相当し、第2レバー33の先端は「第2先端」に相当し、第2レバー33の中心軸は「第2中心軸」に相当する。 The second lever 33 has a central axis extending from the base end of the second lever 33 on the second pivot 32 side to the tip of the second lever 33. The base end of the second lever 33 corresponds to the "second base end," the tip of the second lever 33 corresponds to the "second tip," and the central axis of the second lever 33 corresponds to the "second central axis."
第2レバー33の基端は、第2レバー33の中心軸が第2ピボット32の中心軸に対して直交するよう、ベアリング等を介して第2ピボット32に取り付けられている。第2レバー33は、第2ピボット32から第2ピボット32の中心軸の直交方向に延び出ている。具体的には、第2レバー33は第2ピボット32から前方に延び出ている。第2レバー33のアキシアル荷重及びラジアル荷重が前記ベアリングによって支持され、第2レバー33がその中心軸を中心にしてその中心軸回りに回転可能となっている。ここで、試験体2が変形していない初期状態では、第2レバー33がその基端からその先端に延びる方向は、第1レバー23がその基端からその先端に延びる方向に対して平行且つ反対である。 The base end of the second lever 33 is attached to the second pivot 32 via a bearing or the like so that the central axis of the second lever 33 is perpendicular to the central axis of the second pivot 32. The second lever 33 extends from the second pivot 32 in a direction perpendicular to the central axis of the second pivot 32. Specifically, the second lever 33 extends forward from the second pivot 32. The axial and radial loads of the second lever 33 are supported by the bearing, and the second lever 33 is rotatable around its central axis. Here, in the initial state in which the test specimen 2 is not deformed, the direction in which the second lever 33 extends from its base end to its tip is parallel to and opposite to the direction in which the first lever 23 extends from its base end to its tip.
上述のように第2ピボット32がその中心軸回りに回転可能となっているため、第2レバー33は、第2ピボット32の中心軸を支点として第2ピボット32の中心軸の回りに上下に揺動可能に設けられている。第2ピボット32の中心軸は「第2揺動軸」に相当する。 As described above, the second pivot 32 is rotatable around its central axis, and the second lever 33 is arranged to be able to swing up and down around the central axis of the second pivot 32, with the central axis of the second pivot 32 as a fulcrum. The central axis of the second pivot 32 corresponds to the "second swing axis."
第2チャック34は、第2レバー33の先端に取り付けられている。第2チャック34は、試験体2の中心軸が第2レバー33の中心軸に対して直交するよう、試験体2の他端を第2レバー33の先端に固定する。 The second chuck 34 is attached to the tip of the second lever 33. The second chuck 34 secures the other end of the test specimen 2 to the tip of the second lever 33 so that the central axis of the test specimen 2 is perpendicular to the central axis of the second lever 33.
第2サポートバー35の基端は、第2サポートバー35の中心軸が第2レバー33の中心軸と同軸となるよう、第2レバー33の基端又は第2ピボット32に取り付けられている。第2サポートバー35は、第2ピボット32から第2ピボット32の中心軸の直交方向に延び出ている。具体的には、第2サポートバー35は、後方に延び出ている。 The base end of the second support bar 35 is attached to the base end of the second lever 33 or the second pivot 32 so that the central axis of the second support bar 35 is coaxial with the central axis of the second lever 33. The second support bar 35 extends from the second pivot 32 in a direction perpendicular to the central axis of the second pivot 32. Specifically, the second support bar 35 extends rearward.
第2カウンターウェイト36は、第2サポートバー35に取り付けられている。第2カウンターウェイト36の位置は第2サポートバー35に沿って調整可能である。 The second counterweight 36 is attached to the second support bar 35. The position of the second counterweight 36 is adjustable along the second support bar 35.
試験体2の両端がそれぞれチャック24,34によりそれぞれレバー23,33の先端に固定されることによって、試験体2及びレバー23,33の組体がクランク型を成す。試験体2が変形していない初期状態では、カウンターウェイト26,36の重みよって、レバー23,33及び試験体2が水平に釣り合う。 Both ends of the test specimen 2 are fixed to the tips of the levers 23 and 33 by chucks 24 and 34, respectively, so that the assembly of the test specimen 2 and the levers 23 and 33 forms a crank shape. In the initial state when the test specimen 2 is not deformed, the weight of the counterweights 26 and 36 balances the levers 23 and 33 and the test specimen 2 horizontally.
(5) 負荷装置及びロードセル
負荷装置40は、2点荷重を試験体2に付与する。
ロードセル70は、負荷装置40による2点荷重の和を計測する。ロードセル70は、これに接続されたデータロガー又はコンピュータに、2点荷重の和の計測値を表す出力信号を出力する。データロガー又はコンピュータは、ロードセル70の出力信号を入力して、ロードセル70によって計測された2点荷重の和の計測値を時系列に記憶する。
(5) Loading Device and Load Cell The loading device 40 applies two-point loads to the test specimen 2.
The load cell 70 measures the sum of the two-point loads applied by the loading device 40. The load cell 70 outputs an output signal representing the measurement value of the sum of the two-point loads to a data logger or computer connected to the load cell 70. The data logger or computer inputs the output signal from the load cell 70 and stores the measurement value of the sum of the two-point loads measured by the load cell 70 in chronological order.
負荷装置40は、架台41、駆動部42、ヘッド43、第3リニアガイド44,45、傾動機構46,47、治具50,60を備える。 The load device 40 includes a base 41, a drive unit 42, a head 43, third linear guides 44 and 45, tilting mechanisms 46 and 47, and jigs 50 and 60.
架台41は、上部及び柱部からなる門型である。架台41は、支持台10上に据え付けられている。この架台41の左方及び右方にレバー機構20,30がそれぞれ配置され、試験体2が架台41によって囲まれた領域を左右方向に通されている。 The stand 41 is gate-shaped and consists of an upper part and a column. The stand 41 is installed on the support base 10. Lever mechanisms 20 and 30 are located on the left and right sides of the stand 41, respectively, and the test specimen 2 is passed left and right through the area surrounded by the stand 41.
駆動部42は、架台41の上部に取り付けられている。駆動部42は、アクチュエータであり、より具体的には油圧サーボ式のシリンダである。駆動部42は、変位制御と荷重制御のどちらでも制御可能である。なお、駆動部42は、エアシリンダ又は電磁ソレノイドであってもよい。 The drive unit 42 is attached to the top of the base 41. The drive unit 42 is an actuator, more specifically, a hydraulic servo cylinder. The drive unit 42 is capable of both displacement control and load control. The drive unit 42 may also be an air cylinder or an electromagnetic solenoid.
ヘッド43は、ロードセル70を介して駆動部42に連結されている。ヘッド43は、駆動部42によって上下方向に駆動される。ヘッド43が上下に変位することによって、後述の第3リニアガイド44,45、傾動機構46,47及び治具50,60も上下に変位する。駆動部42からヘッド43に与えられる荷重がロードセル70によって計測されるところ、その荷重は2点荷重の和に等しい。 The head 43 is connected to the drive unit 42 via the load cell 70. The head 43 is driven vertically by the drive unit 42. As the head 43 moves up and down, the third linear guides 44, 45, tilting mechanisms 46, 47, and jigs 50, 60 (described below) also move up and down. The load applied to the head 43 from the drive unit 42 is measured by the load cell 70, and this load is equal to the sum of the two-point loads.
第3リニアガイド44,45は、左右に並んで、ヘッド43の下面に取り付けられている。第3リニアガイド44,45はそれぞれ後述の傾動機構46,47を左右方向に案内し、傾動機構46,47の左右の可動範囲がそれぞれ第3リニアガイド44,45によって設定される。第3リニアガイド44,45にはセンタリング用のバネが設けられており、傾動機構46,47が前記バネによって左右の可動範囲の中央に位置決めされる。傾動機構46,47が位置決めされた状態では、後述の治具50,60の間の中間点が駆動部42及びロードセル70の真下に位置する。 The third linear guides 44, 45 are attached to the underside of the head 43, lined up on the left and right. The third linear guides 44, 45 guide the tilting mechanisms 46, 47 (described below) in the left and right directions, respectively, and the left and right movable ranges of the tilting mechanisms 46, 47 are set by the third linear guides 44, 45. The third linear guides 44, 45 are provided with centering springs, which position the tilting mechanisms 46, 47 in the center of their left and right movable ranges. When the tilting mechanisms 46, 47 are positioned, the midpoint between the jigs 50, 60 (described below) is located directly below the drive unit 42 and load cell 70.
傾動機構46,47は、それぞれ第3リニアガイド44,45を介してヘッド43に取り付けられている。傾動機構46,47はそれぞれ、一軸のピボットジョイントからなる。傾動機構46,47は、ヘッド43の変位方向及び試験体2の中心軸のどちらに対して垂直な軸の回りに後述の治具50,60を傾動可能にそれぞれ支持する。つまり、傾動機構46,47は、前後に延びる軸の回りに治具50,60を傾動可能にそれぞれ支持する。 The tilting mechanisms 46 and 47 are attached to the head 43 via third linear guides 44 and 45, respectively. Each of the tilting mechanisms 46 and 47 consists of a single-axis pivot joint. The tilting mechanisms 46 and 47 support the jigs 50 and 60 (described below) so that they can tilt about an axis perpendicular to both the displacement direction of the head 43 and the central axis of the test specimen 2. In other words, the tilting mechanisms 46 and 47 support the jigs 50 and 60 so that they can tilt about an axis extending forward and backward.
治具50,60は、それぞれ傾動機構46,47に取り付けられている。治具50,60は、試験体2がその中心軸の回りに回転可能となるように、試験体2のラジアル荷重を支持する。試験体2が治具50,60に対して試験体2の中心軸の回りに回転可能であるため、治具50,60が試験体2のねじれの抵抗にならない。
治具50,60は、試験体2の中心軸の方向に互いに離れている。試験体2の一端から治具50までの距離は、試験体2の他端から治具60までの距離に等しい。治具50,60の間の中間点の位置は、試験体2の両端間の中間点の位置に揃っている。
The jigs 50 and 60 are attached to tilting mechanisms 46 and 47, respectively. The jigs 50 and 60 support the radial load of the test specimen 2 so that the test specimen 2 can rotate around its central axis. Because the test specimen 2 can rotate around its central axis relative to the jigs 50 and 60, the jigs 50 and 60 do not provide resistance to torsion of the test specimen 2.
The jigs 50 and 60 are spaced apart from each other in the direction of the central axis of the test piece 2. The distance from one end of the test piece 2 to the jig 50 is equal to the distance from the other end of the test piece 2 to the jig 60. The position of the midpoint between the jigs 50 and 60 is aligned with the position of the midpoint between both ends of the test piece 2.
治具50,60について詳細に説明する。
治具50は、第1ブロック51、一対の第1ローラ52、第2ブロック53、一対の第2ローラ54及び一対のネジ式締結具55を備える。
The jigs 50 and 60 will now be described in detail.
The jig 50 includes a first block 51 , a pair of first rollers 52 , a second block 53 , a pair of second rollers 54 , and a pair of screw-type fasteners 55 .
第1ブロック51は、傾動機構46に連結されている。第1ブロック51は、傾動機構46によって左右に傾動可能に設けられている。 The first block 51 is connected to the tilting mechanism 46. The first block 51 is tiltable left and right by the tilting mechanism 46.
一対の第1ローラ52は、前後に並んだ状態で、第1ブロック51の下に取り付けられている。第1ブロック51が傾いていない状態では、第1ローラ52の回転軸が左右方向に対して平行である。これら第1ローラ52は試験体2の上から試験体2の外周面に当てられる。 A pair of first rollers 52 are attached below the first block 51, lined up front and back. When the first block 51 is not tilted, the rotation axes of the first rollers 52 are parallel to the left-right direction. These first rollers 52 are applied to the outer surface of the test specimen 2 from above.
第1ブロック52と第2ブロック53は、これらの間に試験体2を置いた状態で互いに組み付けられている。ネジ式締結具55が第2ブロック53を第1ブロック51に固定する。 The first block 52 and the second block 53 are assembled together with the test specimen 2 placed between them. A threaded fastener 55 secures the second block 53 to the first block 51.
一対の第2ローラ54は、前後に並んだ状態で、第2ブロック53の上に取り付けられている。第1ブロック51及び第2ブロック53が傾いていない状態では、第2ローラ54の回転軸は左右方向に対して平行である。これら第2ローラ54は試験体2の下から試験体2の外周面に当てられ、試験体2が第1ローラ52と第2ローラ54によって挟み込まれる。 A pair of second rollers 54 are attached to the top of the second block 53, lined up front and back. When the first block 51 and second block 53 are not tilted, the rotation axis of the second rollers 54 is parallel to the left-right direction. These second rollers 54 are placed against the outer surface of the test specimen 2 from below, and the test specimen 2 is sandwiched between the first roller 52 and the second roller 54.
ネジ式締結具55が第2ブロック53を第1ブロック51に締め付けることによって、第1ローラ52と第2ローラ54がこれらの間に試験体2を挟み込むクランプ力が生じる。このクランプ力によって、治具50に対する試験体2の中心軸方向の相対的な動きが拘束される。 When the screw fastener 55 tightens the second block 53 to the first block 51, a clamping force is generated between the first roller 52 and the second roller 54, clamping the test specimen 2 between them. This clamping force restricts the relative movement of the test specimen 2 in the direction of its central axis relative to the jig 50.
治具60は治具50と同様に構成されているため、治具60の詳細な説明を省略する。 Since jig 60 is configured in the same way as jig 50, a detailed description of jig 60 will be omitted.
駆動部42がヘッド43、第3リニアガイド44,45、傾動機構46,47及び治具50,60を下方に変位させることによって下向きの荷重が治具50,60から試験体2に付与されると、図6に示すように試験体2が下方へ凸に撓む上、レバー23,33がそれぞれの中心軸の回りに回転する。レバー23,33の回転に伴ってチャック24,34が逆V字状に傾斜するところ、チャック24、34の傾斜角が撓み角θに等しい。 When the drive unit 42 displaces the head 43, third linear guides 44, 45, tilting mechanisms 46, 47, and jigs 50, 60 downward, a downward load is applied from the jigs 50, 60 to the test specimen 2. As shown in Figure 6, the test specimen 2 bends downward in a convex shape, and the levers 23, 33 rotate around their respective central axes. As the levers 23, 33 rotate, the chucks 24, 34 tilt in an inverted V shape, and the tilt angle of the chucks 24, 34 is equal to the deflection angle θ.
試験体2が下方へ凸に撓むと、治具50,60の下部が互いに離れるよう治具50,60が傾動機構46,47によって傾く。この際、レバー23,33はそれぞれピボット22,32を中心にして互いに逆向きに回転するよう振り下げられるため、試験体2がねじれる。レバー23,33の振り角は試験体2のねじり角φに等しい。 When the test specimen 2 bends convexly downward, the jigs 50, 60 are tilted by the tilting mechanisms 46, 47 so that the lower portions of the jigs 50, 60 move away from each other. At this time, the levers 23, 33 are swung down so as to rotate in opposite directions around the pivots 22, 32, respectively, causing the test specimen 2 to twist. The swing angle of the levers 23, 33 is equal to the torsional angle φ of the test specimen 2.
逆に、駆動部42がヘッド43、第3リニアガイド44,45、傾動機構46,47及び治具50,60を上方に変位させることによって上向きの荷重が治具50,60から試験体2に付与されると、図7に示すように試験体2が上方へ凸に撓む上、レバー23,33がそれぞれの中心軸の回りに回転して、チャック24,34がV字状に傾斜する。試験体2の撓みにより、治具50,60の下部が互いに近づくよう治具50,60が傾動機構46,47によって傾く。この際、レバー23,33はそれぞれピボット22,32を中心にして互いに逆向きに回転するよう振り上げられるため、試験体2がねじれる。 Conversely, when the drive unit 42 displaces the head 43, third linear guides 44, 45, tilting mechanisms 46, 47, and jigs 50, 60 upward, and an upward load is applied from the jigs 50, 60 to the test specimen 2, the test specimen 2 bends upward in a convex shape, as shown in Figure 7, and the levers 23, 33 rotate around their respective central axes, causing the chucks 24, 34 to tilt in a V-shape. Due to the bending of the test specimen 2, the tilting mechanisms 46, 47 tilt the jigs 50, 60 so that their lower portions approach each other. At this time, the levers 23, 33 are swung up to rotate in opposite directions around the pivots 22, 32, respectively, causing the test specimen 2 to twist.
試験体2の撓みによって試験体2の両端の間の間隔が狭くなるため、レバー機構20,30がそれぞれリニアガイド12,13によって案内されて互いに近づく。試験体2の撓みが解消されると、レバー機構20,30が互いに離れる。 As the test specimen 2 bends, the distance between its ends narrows, causing the lever mechanisms 20 and 30 to move closer together, guided by the linear guides 12 and 13, respectively. When the test specimen 2 is no longer bent, the lever mechanisms 20 and 30 move away from each other.
(6) 撓み角センサ及びねじり角センサ
撓み角センサ81及びねじり角センサ82は、第1チャック24を介して第1レバー23に先端に取り付けられている。撓み角センサ81及びねじり角センサ82が第2チャック34に取り付けられてもよい。撓み角センサ81及びねじり角センサ82は傾斜センサからなる。
(6) Deflection Angle Sensor and Torsion Angle Sensor The deflection angle sensor 81 and the torsion angle sensor 82 are attached to the tip of the first lever 23 via the first chuck 24. The deflection angle sensor 81 and the torsion angle sensor 82 may be attached to the second chuck 34. The deflection angle sensor 81 and the torsion angle sensor 82 are formed by tilt sensors.
撓み角センサ81は、第1レバー23の中心軸回りの第1レバー23の回転角、つまり試験体2の撓み角θ及び第1チャック24の傾斜角を計測する。撓み角センサ81は、これに接続されたデータロガー又はコンピュータに、撓み角θの計測値を表す出力信号を出力する。データロガー又はコンピュータは、撓み角センサ81の出力信号を入力して、撓み角センサ81によって計測された撓み角θの計測値を時系列に記憶する。 The deflection angle sensor 81 measures the rotation angle of the first lever 23 around its central axis, i.e., the deflection angle θ of the test piece 2 and the tilt angle of the first chuck 24. The deflection angle sensor 81 outputs an output signal representing the measurement value of the deflection angle θ to a data logger or computer connected to it. The data logger or computer inputs the output signal of the deflection angle sensor 81 and stores the measurement values of the deflection angle θ measured by the deflection angle sensor 81 in chronological order.
ねじり角センサ82は、第1ピボット22を中心とした第1ピボット22の中心軸回りの第1レバー23の振り角及び試験体2のねじり角φを計測する。ねじり角センサ82は、これに接続されたデータロガー又はコンピュータに、ねじり角φの計測値を表す出力信号を出力する。データロガー又はコンピュータは、ねじり角センサ82の出力信号を入力して、ねじり角センサ82によって計測されたねじり角φの計測値を時系列に記憶する。 The torsion angle sensor 82 measures the swing angle of the first lever 23 around the central axis of the first pivot 22, centered on the first pivot 22, and the torsion angle φ of the test specimen 2. The torsion angle sensor 82 outputs an output signal representing the measured value of the torsion angle φ to a data logger or computer connected to it. The data logger or computer inputs the output signal of the torsion angle sensor 82 and stores the measured values of the torsion angle φ measured by the torsion angle sensor 82 in chronological order.
(7) 加熱炉
加熱炉90は、ヘッド43から垂下するようヘッド43に取り付けられ、ヘッド43と一体的に昇降する。加熱炉90はヘッド43に対して着脱可能であってもよい。加熱炉90は、内部空間を有するよう管状に設けられている。加熱炉90の左右の端面が開口しており、試験体2がそれら開口に通されて、試験体2の中央部が加熱炉90に収容される。試験体2が加熱炉90の開口に通された状態で、試験体2の外周面と開口の縁との間の隙間は断熱材によって塞がれている。加熱炉90は電気炉であり、電気ヒータ及び温度センサが加熱炉90に設けられている。電気ヒータは、加熱炉90の内部空間及び試験体2を加熱する。温度センサは、加熱炉90内の温度を計測する。電気ヒータ及び温度センサは、加熱炉90外の温度制御回路に接続されている。温度制御回路は、加熱炉90内の温度を一定に維持するように、温度センサの計測温度に従って電気ヒータをフィードバック制御する。
(7) Heating Furnace The heating furnace 90 is attached to the head 43 so as to hang down from the head 43, and rises and falls integrally with the head 43. The heating furnace 90 may be detachable from the head 43. The heating furnace 90 is tubular and has an internal space. The left and right end faces of the heating furnace 90 are open, and the test specimen 2 is passed through these openings, with the center of the test specimen 2 housed in the heating furnace 90. When the test specimen 2 is passed through the opening of the heating furnace 90, the gap between the outer surface of the test specimen 2 and the edge of the opening is sealed with insulating material. The heating furnace 90 is an electric furnace, and an electric heater and a temperature sensor are provided in the heating furnace 90. The electric heater heats the internal space of the heating furnace 90 and the test specimen 2. The temperature sensor measures the temperature inside the heating furnace 90. The electric heater and temperature sensor are connected to a temperature control circuit outside the heating furnace 90. The temperature control circuit feedback controls the electric heater in accordance with the temperature measured by the temperature sensor so as to maintain the temperature inside the heating furnace 90 constant.
加熱炉90は、上下に分割可能なように、上の半体と下の半体から構成されている。上の半体の下面には、断面半円状の溝が形成され、下の半体の上面には、断面半円状の溝が形成されている。上の半体と下の半体が合体されて、加熱炉90が構成される。上の半体はヘッド43に取り付けられている。 The heating furnace 90 is composed of an upper half and a lower half so that it can be separated into upper and lower halves. A semicircular groove is formed on the underside of the upper half, and a semicircular groove is formed on the upper surface of the lower half. The upper and lower halves are combined to form the heating furnace 90. The upper half is attached to the head 43.
2. 曲げモーメント、ねじりモーメント及び相当曲げモーメント
試験体2が中空円柱状、つまり丸管である場合、2点荷重が治具50,60から試験体2に付与されたときに、試験体2に生じる曲げモーメント、ねじりモーメント及び相当曲げモーメントは次の通りである。
2. Bending moment, torsional moment, and equivalent bending moment When the test specimen 2 is a hollow cylindrical body, i.e., a round tube, when two-point loads are applied to the test specimen 2 from the jigs 50 and 60, the bending moment, torsional moment, and equivalent bending moment generated in the test specimen 2 are as follows:
ここで、M[Nm]は曲げモーメントであり、T[Nm]はねじりモーメントであり、Me[N]は相当曲げモーメントであり、P[N]は治具50,60から試験体2に付与される2点荷重であり、L[m]は試験体2の長さであり、L1[m]は試験体2の端から治具50までの距離である。 Here, M [Nm] is the bending moment, T [Nm] is the torsional moment, M e [N] is the equivalent bending moment, P [N] is the two-point load applied to the test piece 2 from the jigs 50 and 60, L [m] is the length of the test piece 2, and L 1 [m] is the distance from the end of the test piece 2 to the jig 50.
3. 試験体のセット
作業者が試験体2を曲げ・ねじり試験装置1にセットする方法について説明する。
3. Setting the Test Specimen The method by which an operator sets the test specimen 2 in the bending/torsion test device 1 will be described.
まず、治具50のネジ式締結具55を緩めて、第1ブロック51から第2ブロック53を取り外す。治具60についても同様にする。加熱炉90の上の半体から下の半体を取り外す。 First, loosen the screw fasteners 55 on the jig 50 and remove the second block 53 from the first block 51. Do the same for the jig 60. Remove the lower half of the heating furnace 90 from the upper half.
次に、試験体2の一端をレバー機構20の第1チャック24に固定する。レバー機構20の第1カウンターウェイト26の位置を調整することによって、第1カウンターウェイト26の重みと試験体2の重みによりレバー機構20の第1レバー23を水平に釣り合わせる。 Next, one end of the test specimen 2 is fixed to the first chuck 24 of the lever mechanism 20. By adjusting the position of the first counterweight 26 of the lever mechanism 20, the weight of the first counterweight 26 and the weight of the test specimen 2 balance the first lever 23 of the lever mechanism 20 horizontally.
次に、試験体2の他端をレバー機構30の第2チャック34に固定する。レバー機構30の第2カウンターウェイト36の位置を調整することによって、第2カウンターウェイト36の重みと試験体2の重みによりレバー機構30の第2レバー33を水平に釣り合わせる。よって、カウンターウェイト26,36の重みよって、レバー23,33及び試験体2が水平に釣り合う。 Next, the other end of the test specimen 2 is fixed to the second chuck 34 of the lever mechanism 30. By adjusting the position of the second counterweight 36 of the lever mechanism 30, the weight of the second counterweight 36 and the weight of the test specimen 2 balance the second lever 33 of the lever mechanism 30 horizontally. Therefore, the weight of the counterweights 26, 36 balances the levers 23, 33 and the test specimen 2 horizontally.
次に、レバー機構20,30をリニアガイド12,13に沿って左右に移動し、試験体2の中間が駆動部42及びロードセル70の真下に位置するようレバー機構20,30の位置を調整する。 Next, move the lever mechanisms 20, 30 left and right along the linear guides 12, 13, and adjust the positions of the lever mechanisms 20, 30 so that the middle of the test specimen 2 is positioned directly below the drive unit 42 and load cell 70.
次に、駆動部42を作動させて、治具50の第1ローラ52及び治具60の第1ローラが試験体2に接触するまでヘッド43を下降させる。 Next, the drive unit 42 is activated to lower the head 43 until the first roller 52 of the jig 50 and the first roller of the jig 60 come into contact with the test piece 2.
次に、治具50の第2ブロック53を第1ブロック51に組み付け、試験体2を第1ローラ52及び第2ローラ54の間に挟み込む。そして、ネジ式締結具55を第2ブロック53及び第1ブロック51に装着して、ネジ式締結具55によって第2ブロック53を第1ブロック51に締め付ける。これにより、治具50が組み立てられ、試験体2が治具50に回転可能に支持される。同様に、治具60を組み立て、試験体2を治具60に支持する。 Next, the second block 53 of the jig 50 is assembled to the first block 51, and the test specimen 2 is sandwiched between the first roller 52 and the second roller 54. Then, a screw-type fastener 55 is attached to the second block 53 and the first block 51, and the second block 53 is tightened to the first block 51 by the screw-type fastener 55. This completes the assembly of the jig 50, and the test specimen 2 is rotatably supported by the jig 50. Similarly, the jig 60 is assembled, and the test specimen 2 is supported by the jig 60.
次に、加熱炉90の下の半体を上の半体に取り付け、試験体2の中央部を加熱炉90に収容する。
次に、加熱炉90の端面の開口の縁と試験体2の外周面との間の隙間を断熱材によって閉塞する。
以上により、試験体2のセットが完了する。
Next, the lower half of the heating furnace 90 is attached to the upper half, and the center of the test specimen 2 is placed in the heating furnace 90 .
Next, the gap between the edge of the opening at the end face of the heating furnace 90 and the outer peripheral surface of the test piece 2 is closed with a heat insulating material.
This completes the setting of the test specimen 2.
4. 静的曲げ・ねじり試験法
曲げ・ねじり試験装置1を用いた静的曲げ・ねじり試験法について説明する。
4. Static Bending and Torsion Test Method A static bending and torsion test method using the bending and torsion test device 1 will be described.
上述のように試験体2を曲げ・ねじり試験装置1にセットする。
次に、撓み角センサ81及びねじり角センサ82のゼロ点校正を実施する。
The test specimen 2 is set in the bending/torsion test device 1 as described above.
Next, the deflection angle sensor 81 and the torsion angle sensor 82 are calibrated to their zero points.
次に、駆動部42が起動されて、駆動部42が変位制御又は荷重制御のもと作動することによって、駆動部42がヘッド43を上昇又は下降させるようヘッド43を駆動する。ヘッド43の変位の増加に伴って、治具50,60から試験体2に与えられる2点荷重が増加する。これにより、試験体2の撓み及びねじれが進行して、撓み角θ及びねじり角φが増加する。なお、試験体2が破断するまで、駆動部42が作動してもよいし、試験体2が破断する前に駆動部42が2点荷重を除荷してもよい。 Next, the drive unit 42 is activated, and operates under displacement control or load control, thereby driving the head 43 to raise or lower it. As the displacement of the head 43 increases, the two-point load applied to the test specimen 2 from the jigs 50 and 60 increases. This causes the test specimen 2 to deflect and twist, increasing the deflection angle θ and the torsion angle φ. Note that the drive unit 42 may operate until the test specimen 2 breaks, or the drive unit 42 may remove the two-point load before the test specimen 2 breaks.
試験体2の撓み及びねじれの進行中、ロードセル70が2点荷重の和を計測し、撓み角センサ81及びねじり角センサ82がそれぞれ撓み角θ及びねじり角φを計測する。ロードセル70,撓み角センサ81及びねじり角センサ82はそれぞれ2点荷重の和、撓み角θ及びねじり角φの計測値をデータロガー又はコンピュータに出力する。データロガー又はコンピュータは、計測された2点荷重の和、撓み角θ及びねじり角φの計測値を時系列で記録する。 As the test specimen 2 is deflecting and twisting, the load cell 70 measures the sum of the two loads, and the deflection angle sensor 81 and torsion angle sensor 82 measure the deflection angle θ and torsion angle φ, respectively. The load cell 70, deflection angle sensor 81, and torsion angle sensor 82 output the measured values of the sum of the two loads, deflection angle θ, and torsion angle φ to a data logger or computer. The data logger or computer records the measured values of the sum of the two loads, deflection angle θ, and torsion angle φ in chronological order.
なお、加熱炉90が試験体2を加熱した状態で、負荷装置40が試験体2に2点荷重を与えてもよい。加熱炉90が停止することによって加熱炉90内の温度が室温の状態で、負荷装置40が試験体2に2点荷重を与えてもよい。 The loading device 40 may apply a two-point load to the test specimen 2 while the heating furnace 90 is heating the test specimen 2. The loading device 40 may apply a two-point load to the test specimen 2 while the heating furnace 90 is stopped and the temperature inside the heating furnace 90 is at room temperature.
5. クリープ疲労試験法
曲げ・ねじり試験装置1を用いたクリープ疲労試験法について説明する。
5. Creep-Fatigue Test Method A creep-fatigue test method using the bending/torsion test device 1 will be described.
上述のように試験体2を曲げ・ねじり試験装置1にセットする。
次に、加熱炉90の電源を入れると、温度制御回路が加熱炉90の温度センサの計測温度に基づいて加熱炉90の電気ヒータをフィードバック制御する。これにより、加熱炉90内が加熱されて、加熱炉90の温度が所定の温度に維持される。
次に、撓み角センサ81及びねじり角センサ82のゼロ点校正を実施する。
The test specimen 2 is set in the bending/torsion test device 1 as described above.
Next, when the power supply to the heating furnace 90 is turned on, the temperature control circuit feedback controls the electric heater of the heating furnace 90 based on the temperature measured by the temperature sensor of the heating furnace 90. This heats the inside of the heating furnace 90, and the temperature of the heating furnace 90 is maintained at a predetermined temperature.
Next, the deflection angle sensor 81 and the torsion angle sensor 82 are calibrated to their zero points.
次に、駆動部42が荷重制御又は変位制御のもと作動すると、駆動部42がヘッド43を繰り返し昇降させる。そのため、2点荷重が治具50,60から試験体2に繰り返し付与される。そのため、試験体2が下方又は上方に凸状に繰り返し撓むか、試験体2が下方に凸状と上方に凸状に交互に繰り返し撓む。なお、各サイクル中、2点荷重が最大になった状態を一定時間保ってもよい。また、各サイクル中、2点荷重が最小になった状態を一定時間保ってもよい。 Next, when the drive unit 42 operates under load control or displacement control, the drive unit 42 repeatedly raises and lowers the head 43. As a result, a two-point load is repeatedly applied to the test specimen 2 from the jigs 50 and 60. As a result, the test specimen 2 repeatedly bends in a downward or upward convex shape, or the test specimen 2 repeatedly bends in an alternating downward and upward convex shape. Note that during each cycle, the state in which the two-point load is at its maximum may be maintained for a certain period of time. Alternatively, during each cycle, the state in which the two-point load is at its minimum may be maintained for a certain period of time.
試験体2が繰り返し撓む最中、ロードセル70が2点荷重の和を計測し、撓み角センサ81及びねじり角センサ82がそれぞれ撓み角θ及びねじり角φを計測する。ロードセル70、撓み角センサ81及びねじり角センサ82はそれぞれ2点荷重の和、撓み角θ及びねじり角φの計測値をデータロガー又はコンピュータに出力する。データロガー又はコンピュータは、計測された2点荷重の和、撓み角θ及びねじり角φの計測値を時系列で記録する。 As the test specimen 2 is repeatedly deflected, the load cell 70 measures the sum of the two-point loads, and the deflection angle sensor 81 and torsion angle sensor 82 measure the deflection angle θ and torsion angle φ, respectively. The load cell 70, deflection angle sensor 81, and torsion angle sensor 82 output the measured values of the sum of the two-point loads, deflection angle θ, and torsion angle φ to a data logger or computer. The data logger or computer records the measured values of the sum of the two-point loads, deflection angle θ, and torsion angle φ in chronological order.
試験体2が加熱炉90により加熱された状態で、2点荷重が試験体2に繰り返し付与されるため、試験体2にクリープ現象が生じる。つまり、サイクル数が増えると、試験体2の各周期中の最大撓み角θ及び最大ねじりφが増大する。 While the test specimen 2 is heated by the heating furnace 90, two-point loads are repeatedly applied to the test specimen 2, causing creep to occur in the test specimen 2. In other words, as the number of cycles increases, the maximum deflection angle θ and maximum torsion φ of the test specimen 2 during each cycle also increase.
なお、試験体2がクリープ疲労破壊するまで、駆動部42が作動してもよいし、試験体2がクリープ疲労破壊する前に駆動部42が停止することによって繰り返し荷重が中止又は一時中断されてもよい。 The drive unit 42 may operate until the test specimen 2 experiences creep fatigue failure, or the repeated loading may be stopped or temporarily interrupted by stopping the drive unit 42 before the test specimen 2 experiences creep fatigue failure.
6. 疲労試験法
疲労試験法は、加熱炉90によって試験体2を加熱しないことを除いて、前述のクリープ疲労試験法と同様である。
6. Fatigue Test Method The fatigue test method is the same as the creep-fatigue test method described above, except that the test specimen 2 is not heated by the heating furnace 90.
7. クリープ試験法
曲げ・ねじり試験装置1を用いたクリープ試験法について説明する。
7. Creep Test Method The creep test method using the bending and torsion test device 1 will be described.
上述のように試験体2を曲げ・ねじり試験装置1にセットする。
次に、加熱炉90の電源を入れると、温度制御回路が加熱炉90の温度センサの計測温度に基づいて加熱炉90の電気ヒータをフィードバック制御する。これにより、加熱炉90内が加熱されて、加熱炉90の温度が所定の温度に維持される。
次に、撓み角センサ81及びねじり角センサ82のゼロ点校正を実施する。
The test specimen 2 is set in the bending/torsion test device 1 as described above.
Next, when the power supply to the heating furnace 90 is turned on, the temperature control circuit feedback controls the electric heater of the heating furnace 90 based on the temperature measured by the temperature sensor of the heating furnace 90. This heats the inside of the heating furnace 90, and the temperature of the heating furnace 90 is maintained at a predetermined temperature.
Next, the deflection angle sensor 81 and the torsion angle sensor 82 are calibrated to their zero points.
次に、駆動部42が荷重制御のもと作動すると、駆動部42がヘッド43を上昇又は下降させることによって一定の2点荷重を治具50,60から試験体2に付与する。そのため、試験体2が下方又は上方に凸状に撓む。試験体2が加熱炉90により加熱された状態で、一定の2点荷重が試験体2に付与されるため、試験体2にクリープ現象が生じる。つまり、試験体2の最大撓み角θ及び最大ねじり角φが時間経過とともに増大する。 Next, when the drive unit 42 operates under load control, the drive unit 42 raises or lowers the head 43, thereby applying a constant two-point load from the jigs 50, 60 to the test specimen 2. As a result, the test specimen 2 bends convexly downward or upward. Because a constant two-point load is applied to the test specimen 2 while it is heated by the heating furnace 90, creep occurs in the test specimen 2. In other words, the maximum deflection angle θ and maximum torsion angle φ of the test specimen 2 increase over time.
試験体2のクリープ現象の進行中、ロードセル70が2点荷重の和を計測し、撓み角センサ81及びねじり角センサ82がそれぞれ撓み角θ及びねじり角φを計測する。ロードセル70、撓み角センサ81及びねじり角センサ82はそれぞれ2点荷重の和、撓み角θ及びねじり角φの計測値をデータロガー又はコンピュータに出力する。データロガー又はコンピュータは、計測された2点荷重の和、撓み角θ及びねじり角φの計測値を時系列で記録する。 As the creep phenomenon of test specimen 2 progresses, load cell 70 measures the sum of the two-point loads, and deflection angle sensor 81 and torsion angle sensor 82 measure the deflection angle θ and torsion angle φ, respectively. Load cell 70, deflection angle sensor 81, and torsion angle sensor 82 output the measured values of the sum of the two-point loads, deflection angle θ, and torsion angle φ to a data logger or computer. The data logger or computer records the measured values of the sum of the two-point loads, deflection angle θ, and torsion angle φ in chronological order.
8. 有利な効果
(1) 治具50,60が駆動部42によって上下に変位すると、2点荷重が治具50,60から試験体2に付与され、試験体2が撓む。この際、レバー23,33がそれぞれピボット22,32を支点にして互いに逆向きに回転するよう揺動するため、試験体2がねじれる。よって、単一の駆動部42によって曲げモーメントとねじりモーメントの両方を試験体2に付与できる。また、試験体2は発電所等内の実際の配管を想定したものであるところ、実際の配管が撓んでねじられた状態に近似した力学的状態を試験体2に実現できる。
8. Advantageous Effects (1) When the jigs 50, 60 are displaced up and down by the drive unit 42, two-point loads are applied from the jigs 50, 60 to the test specimen 2, causing the test specimen 2 to bend. At this time, the levers 23, 33 swing so as to rotate in opposite directions around the pivots 22, 32, respectively, causing the test specimen 2 to twist. Therefore, both bending moment and torsional moment can be applied to the test specimen 2 by the single drive unit 42. Furthermore, since the test specimen 2 simulates actual piping in a power plant or the like, it is possible to realize in the test specimen 2 a mechanical state that approximates the state in which the actual piping is bent and twisted.
(2) 曲げ・ねじり試験装置1に採用されるアクチュエータが単一の駆動部42であるため、低コストで曲げ・ねじり試験装置1を提供できる。また、単一の駆動部42の動力により試験体2の撓みとねじれが発生するため、試験体2の撓みのタイミングと試験体2のねじれのタイミングが時期的にずれることがない。 (2) Because the actuator used in the bending/torsion test device 1 is a single drive unit 42, the bending/torsion test device 1 can be provided at low cost. Furthermore, because the bending and twisting of the test specimen 2 are generated by the power of the single drive unit 42, there is no time lag between the timing of the bending and twisting of the test specimen 2.
(3) 第1レバー23がその中心軸の回りに回転可能に設けられ、第2レバー33がその中心軸の回りに回転可能に設けられているため、試験体2が大きく撓む。ここで、試験体2は発電所等内の実際の配管を想定したものであるところ、実際の配管のスパンが長いことから、熱膨張及び内圧により配管が大きく撓む。よって、レバー23,33の回転による試験体2の大きな撓みは、実際の配管の撓みを模したものとなる。 (3) Because the first lever 23 is rotatable around its central axis and the second lever 33 is rotatable around its central axis, the test specimen 2 bends significantly. Here, the test specimen 2 simulates actual piping in a power plant or the like, and because the span of the actual piping is long, the piping bends significantly due to thermal expansion and internal pressure. Therefore, the significant bending of the test specimen 2 caused by the rotation of the levers 23 and 33 mimics the bending of the actual piping.
(4) 試験体2が治具50,60に対して試験体2の中心軸の回りに回転可能であるため、治具50,60が試験体2のねじれの抵抗にならない。 (4) Because the test specimen 2 can rotate around its central axis relative to the jigs 50 and 60, the jigs 50 and 60 do not provide resistance to torsion of the test specimen 2.
(5) 試験体2が撓むと、試験体2の両端間の距離が短くなる。こうした場合でも、レバー機構20,30がリニアガイド12,13によって左右に案内されるから、レバー23,33の先端間の間隔は、試験体2の両端間の距離に合わせて調整される。 (5) When the test specimen 2 bends, the distance between both ends of the test specimen 2 becomes shorter. Even in this case, the lever mechanisms 20, 30 are guided left and right by the linear guides 12, 13, so the distance between the tips of the levers 23, 33 is adjusted to match the distance between the two ends of the test specimen 2.
(6) 治具50,60に対する試験体2の中心軸方向の相対的な動きが拘束されているため、試験体2が撓むと、治具50,60の間の距離が変化する。こうした場合でも、治具50,60が第3リニアガイド44,45によって左右に案内されるから、治具50,60の間の距離が試験体2の撓みに応じて調整される。 (6) Because the relative movement of the test specimen 2 in the central axis direction with respect to the jigs 50 and 60 is restricted, the distance between the jigs 50 and 60 changes when the test specimen 2 bends. Even in such cases, the jigs 50 and 60 are guided left and right by the third linear guides 44 and 45, so the distance between the jigs 50 and 60 is adjusted in accordance with the bending of the test specimen 2.
(7) 試験体2が撓む際に、治具50,60が傾動機構46,47によって傾く上、治具50,60が第3リニアガイド44,45によって左右に移動する。そのため、試験体2の撓み曲線の形状が治具50,60において特異的にならない。 (7) When the test specimen 2 bends, the jigs 50, 60 are tilted by the tilting mechanisms 46, 47, and the jigs 50, 60 move left and right by the third linear guides 44, 45. Therefore, the shape of the deflection curve of the test specimen 2 is not unique to the jigs 50, 60.
9. 曲げ・ねじり試験装置を用いた実験及びその結果
曲げ・ねじり試験装置1を用いてクリープ疲労試験の実験を行った。実験内容及びその結果について以下に説明する。
9. Experiments Using Bending and Torsion Testing Apparatus and Results Creep-fatigue tests were conducted using the bending and torsion testing apparatus 1. The details of the experiments and their results are described below.
(1) 試験体
互いに長さの等しい2本の金属製丸管の端同士を溶接して、試験体2を準備した。試験体2の長さは900mmであり、試験体2の内直径が38.14mmであり、試験体2の外直径が48.3mmである。
(1) Test specimen Two metal round tubes of equal length were welded together at their ends to prepare test specimen 2. The length of test specimen 2 was 900 mm, the inner diameter of test specimen 2 was 38.14 mm, and the outer diameter of test specimen 2 was 48.3 mm.
(2) 加熱温度
加熱炉90内の温度は、923Kで一定になるように制御した。
(2) Heating Temperature The temperature inside the heating furnace 90 was controlled to be constant at 923K.
(3) 荷重条件
駆動部42を荷重制御することによって、駆動部42によって与えられる1サイクル中の荷重Pの波形を図9に示す。図9中、縦軸は荷重Pを表し、横軸は時間を表す。荷重Pの最大値Pmax、保持時間th、荷重Pの増加速度Vi及び荷重の減少速度Vdを表1に示す。ここで、荷重Pは、2点荷重の和であり、保持時間thは、荷重Pを最大値Pmaxに保持する時間であり、増加速度Viは、荷重Pを最小値(ほぼゼロ)から最大値Pmaxまで変化させる際の単位時間当たりの荷重Pの変量であり、減少速度Vdは、荷重Pを最大値Pmaxから最小値まで変化させる際の単位時間当たりの荷重Pの変量である。なお、駆動部42を荷重制御した際の荷重をロードセル70によって計測したところ、計測値が図9に示すような設定の通りになっていることを確認した。
(3) Load Conditions FIG. 9 shows the waveform of the load P applied by the drive unit 42 during one cycle when the drive unit 42 is load-controlled. In FIG. 9, the vertical axis represents the load P, and the horizontal axis represents time. Table 1 shows the maximum value P max of the load P, the holding time th , the load P increase rate V i , and the load decrease rate V d . Here, the load P is the sum of the two loads, the holding time th is the time during which the load P is held at the maximum value P max , the increase rate V i is the amount of change in the load P per unit time when the load P is changed from the minimum value (almost zero) to the maximum value P max , and the decrease rate V d is the amount of change in the load P per unit time when the load P is changed from the maximum value P max to the minimum value. When the load when the drive unit 42 was load-controlled was measured using the load cell 70, it was confirmed that the measured values were in accordance with the settings shown in FIG. 9.
上述の荷重条件(a)~(f)のもとクリープ疲労試験を行った。 Creep-fatigue tests were conducted under the above-mentioned loading conditions (a) to (f).
(4) 変位の変化
図10は、荷重条件(b)の場合のサイクル数と変位との関係の実験結果を示すグラフである。図10中、横軸はサイクル数を表し、縦軸は荷重Pが最大値Pmax又は最小値である際のヘッド43の変位を表す。ヘッド43が初期位置から下降した時のヘッド43の変位は負である。
(4) Change in Displacement Figure 10 is a graph showing the experimental results of the relationship between the number of cycles and displacement under load condition (b). In Figure 10, the horizontal axis represents the number of cycles, and the vertical axis represents the displacement of the head 43 when the load P is at its maximum value Pmax or its minimum value. The displacement of the head 43 when the head 43 descends from the initial position is negative.
図10から明らかなように、サイクル数が増えるにつれて、最大荷重時の変位も最小荷重時の変位も絶対値が大きくなる。よって、試験体2にクリープ現象が生じることがわかる。
また、サイクル数が2000回を少し超えると、試験体2に亀裂が発生し、試験体2の疲労寿命に達する。
10, as the number of cycles increases, the absolute values of the displacement at both the maximum load and the minimum load increase, indicating that creep occurs in specimen 2.
Furthermore, when the number of cycles slightly exceeds 2000, cracks appear in test piece 2, and the fatigue life of test piece 2 is reached.
(5) 撓み角の変化
図11は、荷重条件(b)の場合のサイクル数と撓み角θとの関係の実験結果を示すグラフである。図11中、横軸はサイクル数を表し、縦軸は荷重Pが最大値Pmax又は最小値(ほぼゼロ)である際の撓み角θを表す。図11から明らかなように、サイクル数が増えるにつれて、最大荷重時の撓み角θも最小荷重時の撓み角θも大きくなる。
(5) Change in Deflection Angle Figure 11 is a graph showing the experimental results of the relationship between the number of cycles and the deflection angle θ under load condition (b). In Figure 11, the horizontal axis represents the number of cycles, and the vertical axis represents the deflection angle θ when the load P is at its maximum value Pmax or its minimum value (almost zero). As is clear from Figure 11, as the number of cycles increases, both the deflection angle θ at the maximum load and the deflection angle θ at the minimum load increase.
(6) ねじり角の変化
図12は、荷重条件(b)の場合のサイクル数とねじり角φとの関係の実験結果を示すグラフである。図12中、横軸はサイクル数を表し、縦軸は荷重Pが最大値Pmax又は最小値(ほぼゼロ)である際のねじり角を表す。図12から明らかなように、サイクル数が増えるにつれて、最大荷重時のねじり角φも最小荷重時のねじり角φも大きくなる。
(6) Change in torsion angle Figure 12 is a graph showing the experimental results of the relationship between the number of cycles and the torsion angle φ under load condition (b). In Figure 12, the horizontal axis represents the number of cycles, and the vertical axis represents the torsion angle when the load P is at its maximum value Pmax or its minimum value (almost zero). As is clear from Figure 12, as the number of cycles increases, both the torsion angle φ at the maximum load and the torsion angle φ at the minimum load increase.
(7) 亀裂の観察
図13は、荷重条件(b)の場合に試験体2に生じた亀裂の様子を示す写真である。図13に示すように、金属製丸管の端と溶接部との間の界面に亀裂が生じたことが分かる。
(7) Observation of cracks Figure 13 is a photograph showing the state of cracks that occurred in test piece 2 under loading condition (b). As shown in Figure 13, it can be seen that cracks occurred at the interface between the end of the metal round tube and the weld.
(8) 撓み角と相当曲げモーメントとの関係
図14は、撓み角θと相当曲げモーメントとの関係の実験結果を示すグラフである。図14中、横軸は撓み角θを表し、縦軸は相当曲げモーメントを表す。図14から明らかなように、各サイクルにおいて撓み角θにヒステリシスが生じることが分かる。また、サイクル数が増えるにつれて、撓み角θの残存が増えることが分かる。このことから、クリープ現象が試験体2に生じていることが分かる。
(8) Relationship between deflection angle and equivalent bending moment Figure 14 is a graph showing the experimental results of the relationship between deflection angle θ and equivalent bending moment. In Figure 14, the horizontal axis represents deflection angle θ, and the vertical axis represents equivalent bending moment. As is clear from Figure 14, hysteresis occurs in the deflection angle θ at each cycle. It is also clear that the residual deflection angle θ increases as the number of cycles increases. This indicates that creep occurs in test specimen 2.
(9) ねじり角と相当曲げモーメントとの関係
図15は、ねじり角φと相当曲げモーメントとの関係の実験結果を示すグラフである。図15中、横軸はねじり角φを表し、縦軸は相当曲げモーメントを表す。図15に示すように、各サイクルにおいてねじり角φにヒステリシスが生じることが分かる。また、サイクル数が増えるにつれて、ねじり角φの残存が増えることが分かる。このことから、クリープ現象が試験体2に生じていることが分かる。
(9) Relationship between torsion angle and equivalent bending moment Figure 15 is a graph showing the experimental results of the relationship between torsion angle φ and equivalent bending moment. In Figure 15, the horizontal axis represents torsion angle φ, and the vertical axis represents equivalent bending moment. As shown in Figure 15, it can be seen that hysteresis occurs in the torsion angle φ at each cycle. It can also be seen that the remaining torsion angle φ increases as the number of cycles increases. This indicates that creep occurs in test specimen 2.
(10) 相当曲げモーメントと疲労寿命との関係
図16は、疲労破壊に達したサイクル数と相当曲げモーメントとの関係の実験結果を示すグラフである。図16中、横軸は疲労破壊に達したサイクル数を表し、縦軸は相当曲げモーメントを表す。図16中、保持時間thが1分の場合の結果は白丸でプロットされており、保持時間thが10分の場合の結果は黒丸でプロットされている。図16から明らかなように、保持時間thが10分の場合の疲労寿命は、保持時間thが1分の場合の疲労寿命よりも低いことが分かる。このことから、荷重Pを最大値Pmaxで保持することによる生じるねじりクリープ現象は疲労寿命に影響を及ぼし、そのクリープ現象が顕著になるほど、疲労寿命が低下することが分かる。
(10) Relationship between Equivalent Bending Moment and Fatigue Life Figure 16 is a graph showing the experimental results of the relationship between the number of cycles at which fatigue failure was reached and the equivalent bending moment. In Figure 16, the horizontal axis represents the number of cycles at which fatigue failure was reached, and the vertical axis represents the equivalent bending moment. In Figure 16, the results for a holding time t h of 1 minute are plotted with open circles, and the results for a holding time t h of 10 minutes are plotted with closed circles. As is clear from Figure 16, the fatigue life for a holding time t h of 10 minutes is shorter than the fatigue life for a holding time t h of 1 minute. This shows that the torsional creep phenomenon caused by holding the load P at the maximum value P max affects the fatigue life, and the more pronounced the creep phenomenon, the shorter the fatigue life becomes.
1…曲げ・ねじり試験装置
12…第1リニアガイド(第1ガイド)
13…第2リニアガイド(第2ガイド)
23…第1レバー
33…第2レバー
42…駆動部
44,45…第3リニアガイド(第3ガイド)
46,47…傾動機構
50,60…治具
51…第1ブロック
52…第1ローラ
53…第2ブロック
54…第2ローラ
55…ネジ式締結具(締結具)
81…撓み角センサ
82…ねじり角センサ
1... Bending/torsion test device 12... First linear guide (first guide)
13...Second linear guide (second guide)
23...First lever 33...Second lever 42...Drive unit 44, 45...Third linear guide (third guide)
46, 47... Tilting mechanism 50, 60... Jig 51... First block 52... First roller 53... Second block 54... Second roller 55... Screw-type fastener (fastener)
81... Deflection angle sensor 82... Torsion angle sensor
Claims (8)
前記第1レバーが前記第1基端から前記第1先端に延びる方向に対して平行且つ反対の方向に第2基端から第2先端に延び、前記第2基端から前記第2先端に延びる第2中心軸の回りに回転可能に設けられ、前記第2基端において前記第2中心軸に直交する第2揺動軸の回りに揺動可能に設けられ、前記試験体の中心軸が前記第2中心軸に直交するよう前記試験体の他端が前記第2先端に固定される第2レバーと、
前記試験体の中心軸の方向に互いに離れ、前記試験体が前記試験体の中心軸の回りに回転可能となるよう前記試験体のラジアル荷重を支持する一対の治具と、
前記第1レバー及び前記第2レバーをそれぞれ前記第1揺動軸及び前記第2揺動軸の回りに揺動させるよう前記試験体の中心軸の直交方向に前記一対の治具を変位させる駆動部と、を備える曲げ・ねじり試験装置。 a first lever extending from a first base end to a first tip end, rotatable about a first central axis extending from the first base end to the first tip end, and swingable at the first base end about a first swing axis perpendicular to the first central axis, one end of a columnar or hollow columnar test body being fixed to the first tip end so that the central axis of the test body is perpendicular to the first central axis;
a second lever extending from a second base end to a second tip end in a direction parallel to and opposite to the direction in which the first lever extends from the first base end to the first tip end, being rotatable about a second central axis extending from the second base end to the second tip end, and being swingable at the second base end about a second swing axis perpendicular to the second central axis, the other end of the test body being fixed to the second tip end so that the central axis of the test body is perpendicular to the second central axis;
a pair of jigs spaced apart from each other in the direction of the central axis of the test body and supporting a radial load on the test body so that the test body can rotate around the central axis of the test body;
a drive unit that displaces the pair of jigs in a direction perpendicular to the central axis of the test piece so as to swing the first lever and the second lever around the first swing axis and the second swing axis, respectively.
前記第2レバーを前記試験体の中心軸に平行な方向に案内する第2ガイドと、を更に備える請求項1に記載の曲げ・ねじり試験装置。 a first guide that guides the first lever in a direction parallel to the central axis of the test body;
2. The bending/torsion test device according to claim 1, further comprising: a second guide that guides the second lever in a direction parallel to the central axis of the test piece.
第1ブロックと、
前記試験体の中心軸に対して平行な軸回りに回転可能となるよう前記第1ブロックに取り付けられ、前記試験体の外周面に当接する第1ローラと、
前記第1ブロックとの間に前記試験体を置いて前記第1ブロックに組み付けられる第2ブロックと、
前記試験体の中心軸に対して平行な軸回りに回転可能となるよう前記第2ブロックに取り付けられ、前記試験体の外周面に当接する第2ローラと、
前記第1ブロックと前記第2ブロックを締結し、前記第1ローラと前記第2ローラがこれらの間に前記試験体を挟み込むクランプ力を発生させる締結具と、を有する
請求項1から4の何れか一項に記載の曲げ・ねじり試験装置。 The jig is
The first block,
a first roller attached to the first block so as to be rotatable about an axis parallel to the central axis of the test piece, the first roller being in contact with an outer peripheral surface of the test piece;
a second block assembled to the first block with the test specimen interposed between the first block and the second block;
a second roller attached to the second block so as to be rotatable about an axis parallel to the central axis of the test piece, the second roller being in contact with the outer peripheral surface of the test piece;
5. The bending/torsion test device according to claim 1, further comprising: a fastener that fastens the first block and the second block together and generates a clamping force that causes the first roller and the second roller to sandwich the test specimen therebetween.
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