(57)【要約】【課題】Ｊ１Ｃ値を求めるための試験を効率よく行う。【解決手段】予め亀裂が形成された試験片ＴＰに引張試験力Ｐを負荷するとともに、目標除荷点で試験力Ｐを除荷する負荷手段１と、試験片ＴＰに負荷される引張試験力Ｐを検出する試験力検出手段２と、試験片ＴＰの開口変位ｖを検出する変位検出手段３と、試験力検出手段２と変位検出手段３との検出結果に基づき目標除荷点におけるコンプライアンスを求めて試験片ＴＰの亀裂進展長さΔａを算出するとともに、目標除荷点における亀裂進展のパラメータであるＪ積分値を算出する演算手段４と、演算手段４により算出された亀裂進展長さΔａとＪ積分値の算出データの個数が、亀裂進展長さとＪ積分値との関係を表すＪ−Δａカーブ上の所定領域Ａ〜Ｃにおいて予め定められた目標個数以上となるように目標除荷点を設定する除荷点設定手段４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め亀裂が形成された試験片に引張試験力を負荷するとともに、目標除荷点で試験力を除荷する負荷手段と、
前記試験片に負荷される引張試験力を検出する試験力検出手段と、
前記試験片の開口変位を検出する変位検出手段と、
前記試験力検出手段と前記変位検出手段との検出結果に基づき前記目標除荷点におけるコンプライアンスを求めて前記試験片の亀裂進展長さを算出するとともに、前記目標除荷点における亀裂進展のパラメータであるＪ積分値を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された亀裂進展長さとＪ積分値の算出データの個数が、亀裂進展長さとＪ積分値との関係を表すＪ−Δａカーブ上の所定領域において予め定められた目標個数以上となるように前記目標除荷点を設定する除荷点設定手段とを備えることを特徴とする材料試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験装置において、
前記除荷点設定手段は、前回の目標除荷点と前々回の目標除荷点との差分と、前記演算手段により算出された前回の目標除荷点における亀裂進展長さと前々回の目標除荷点における亀裂進展長さとの差分に基づき、前記目標除荷点を算出し、設定することを特徴とする材料試験装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の材料試験装置において、
前記試験片の弾性率を複数設定する弾性率設定手段を備え、
前記除荷点設定手段は、各弾性率毎に求められた亀裂進展長さとＪ積分値の算出データの個数がそれぞれ前記目標個数以上となるように前記目標除荷点を設定することを特徴とする材料試験装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料試験装置において、
前記除荷点設定手段により設定された目標除荷点を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする材料試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除荷コンプライアンス法による材料試験を行う材料試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に除荷コンプライアンス法によるＪ１Ｃ試験においては、予め亀裂を形成した試験片に引張試験力を与え、所定の荷重点変位に達するごとに例えば１０％程度の除荷を行い、各除荷時の試験力と開口変位を検出する。そして、これら検出値によって求められるコンプライアンスから亀裂進展長さΔａを算出し、除荷点のＪ積分値とそのΔａとでＪ−Δａカーブを形成し、Ｊ１Ｃ値を求める（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３７０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の試験装置では、予め定めた所定の負荷ステップ幅により除荷点が設定される。しかしながら、除荷点が多くなると試験時間が長くなり、試験効率が悪い。一方、除荷点が少なすぎると、規格により推奨されるデータ個数を満足できなくなり、有効なＪ１Ｃ値を求めることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による材料試験装置は、予め亀裂が形成された試験片に引張試験力を負荷するとともに、目標除荷点で試験力を除荷する負荷手段と、試験片に負荷される引張試験力を検出する試験力検出手段と、試験片の開口変位を検出する変位検出手段と、試験力検出手段と変位検出手段との検出結果に基づき目標除荷点におけるコンプライアンスを求めて試験片の亀裂進展長さを算出するとともに、目標除荷点における亀裂進展のパラメータであるＪ積分値を算出する演算手段と、演算手段により算出された亀裂進展長さとＪ積分値の算出データの個数が、亀裂進展長さとＪ積分値との関係を表すＪ−Δａカーブ上の所定領域において予め定められた目標個数以上となるように目標除荷点を設定する除荷点設定手段とを備えることを特徴とする。
前回の目標除荷点と前々回の目標除荷点との差分と、演算手段により算出された前回の目標除荷点における亀裂進展長さと前々回の目標除荷点における亀裂進展長さとの差分に基づき、目標除荷点を算出し、設定することが好ましい。
試験片の弾性率を複数設定する弾性率設定手段を備え、各弾性率毎に求められた亀裂進展長さとＪ積分値の算出データの個数がそれぞれ目標個数以上となるように目標除荷点を設定することもできる。
除荷点設定手段により設定された目標除荷点を表示する表示手段をさらに備えることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、亀裂進展長さとＪ積分値の算出データの個数が、Ｊ−Δａカーブ上の所定領域において予め定められた目標個数以上となるように目標除荷点を設定するので、必要以上に多くの除荷点を取りすぎることを防止でき、試験を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図６を参照して本発明による材料試験装置により除荷コンプライアンス法によるＪ１Ｃ試験を行う場合の一実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る材料試験装置の概略構成を示す図であり、図２はこの材料試験装置により負荷される試験片ＴＰの形状を示す図である。
【０００８】
図２に示すように、試験片ＴＰは略矩形状の平板であり、試験片ＴＰの一端面の中間部に略Ｕ字型の切り欠き１１が形成されている。この切り欠き１１を挟んで対峙する位置に、試験片ＴＰの肉厚方向に貫通する貫通穴１２，１３が開口されている。貫通穴１２，１３には不図示の治具が挿入され、治具を介して試験片ＴＰに対して矢印方向に引張試験力Ｐが負荷される。この試験力Ｐにより切り欠き１１の先端に亀裂１４が発生する。
【０００９】
図１に示すように材料試験装置は、試験片ＴＰに引張試験力Ｐを負荷する負荷機構１と、試験片ＴＰに負荷される試験力Ｐを検出するロードセル２と、試験片ＴＰの切り欠き１１の幅の変位（開口変位ｖ）を検出するクリップゲージ３と、負荷機構１を制御するコントローラ４と、ユーザが試験条件や試験開始指令などを入力する操作パネル５と、試験結果や試験条件などの各種情報を表示する表示モニタ６とを有する。負荷機構１は例えば複動形の油圧シリンダを有し、この油圧シリンダの駆動により試験片ＴＰに試験力Ｐを負荷する。
【００１０】
コントローラ４は、Ａ／Ｄ変換器やアンプ、およびＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。除荷コンプライアンス法によるＪ１Ｃ試験を行う場合には、コントローラ４から負荷機構１（油圧シリンダ駆動用の制御弁）に制御信号を出力して試験片ＴＰに所定の引張試験力を与えた後、試験力を例えば１０％程度除荷する。この際の試験力Ｐと開口変位ｖをロードセル２とクリップゲージ３によりそれぞれ検出し、コントローラ４ではこの検出結果から負荷カーブを求める。
【００１１】
図３（ａ）は負荷カーブの一例を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ部を拡大して示す図である。図３（ｂ）において点ｐ１から点ｐ２まで引張試験力Ｐが負荷され、点ｐ２から点ｐ３までは試験力Ｐが除荷される。さらに点ｐ３から点ｐ４まで引張試験力Ｐが負荷され、点ｐ４から点ｐ５までは試験力Ｐが除荷される。このような試験力の負荷と除荷が繰り返されて負荷カーブが求められる。なお、点ｐ１から点ｐ２、点ｐ３から点ｐ４までの負荷量（例えば開口変位ｖの変化量）を負荷ステップ幅Δｖと呼ぶ。
【００１２】
コントローラ４では、この負荷カーブの各除荷時（例えばｐ２〜ｐ３、ｐ４〜ｐ５）における傾きからコンプライアンスを算出し、各除荷点（点ｐ２や点ｐ４）における亀裂進展長さΔａをそれぞれ算出する。さらに各除荷点において亀裂進展のパラメータであるＪ積分値をそれぞれ算出し、これらＪ−Δａデータの近似曲線であるＪ−Δａカーブを求める。
【００１３】
図４は、Ｊ−Δａカーブ（Ｒ曲線ともいう）の一例を示す図である。図にはＪ−Δａデータをプロットした点、原点を通る鈍化直線、および鈍化直線をそれぞれ0.15mm,0.2mm,0.5mm,1.0mm,1.5mmオフセットした0.15mm境界線,0.2mm境界線,0.5mm境界線,1.0mm境界線,1.5mm境界線を併せて示す。コントローラ４ではＲ曲線と0.2mm境界線との交点におけるＪ値をＪ１Ｃ値（弾塑性破壊靱性値）として算出する。
【００１４】
ここで、0.15mm境界線と0.5mm境界線の間の領域を領域Ａ、0.5mm境界線と1.0mm境界線の間の領域を領域Ｂ、1.0mm境界線と1.5mm境界線の間の領域を領域Ｃとする。Ｊ１Ｃ値が有効であるためには、各領域Ａ〜Ｃ内におけるＪ−Δａデータの個数が規格を満足する必要がある。例えばＪＩＳ規格（JIS Z 2284）によれば、領域Ａではデータ個数が１点以上、領域Ｂでは５点以上、領域Ｃでは１点以上必要とされている。また、ＡＳＴＭ規格（ASTM E813）によれば、領域Ａではデータ個数が１点以上、領域Ｂでは４点以上、領域Ｃでは１点以上必要とされている。
【００１５】
この場合、試験片ＴＰを負荷する負荷ステップ幅Δｖ（例えば図３のｐ１〜ｐ２、ｐ３〜ｐ４の幅）を小さくして除荷点をできるだけ多くとれば、Ｊ−Δａデータの個数が多くなり、規格を満足することができる。しかし、これでは試験時間が長くなり、試験効率が悪い。一方、負荷ステップ幅Δｖを大きくしすぎると、除荷点が不足して規格を満足できなくなり、有効なＪ１Ｃ値を求めることができない。そこで、本実施の形態では、以下のように規格を満足する最小数の除荷点を算出し、これを目標除荷点として設定して試験を行う。
【００１６】
図５は、コントローラ４のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理はコントローラ４の電源オンにより開始される。ステップＳ１では、試験条件の設定が終了したか否かを判定する。設定される試験条件としては、試験片形状や試験片ＴＰの弾性率Ｅ、初期の負荷ステップ幅Δｖ０、負荷速度、除荷量（％）、除荷時間等である。なお、初期の負荷ステップ幅Δｖ０は、初期の試験データ（Ｊ−Δａのデータ）が少なくとも図４の領域Ａよりも小さい領域となる値に設定される。試験条件として、試験時に適用する規格（ＪＩＳ規格やＡＳＴＭ規格）も設定されるが、以下ではＪＩＳ規格を設定したものとして説明する。
【００１７】
ステップＳ１が肯定されるとステップＳ２に進み、負荷開始指令が入力されたか否かを判定する。負荷開始指令は、例えばユーザが操作パネル５の負荷開始スイッチをオン操作することによって入力される。ステップＳ２が入力されるとステップＳ３に進み、予め定めた試験条件に従い負荷機構１に制御信号を出力する。これにより、初期の負荷ステップ幅Δｖ０で試験片ＴＰに引張試験力Ｐを負荷した後、試験力Ｐを所定量（例えば１０％）除荷する。
【００１８】
ステップＳ４では、表示モニタ６に制御信号を出力し、ロードセル２とクリップゲージ３からの信号に基づき表示モニタ６に負荷カーブ（図３）を表示するとともに、除荷点における亀裂進展長さΔａとＪ積分値を演算し、そのＪ−ΔａデータをＪ−Δａグラフ上にプロット表示する。ステップＳ５では、プロット表示されたＪ−Δａデータが図４の領域Ａ内にあるか否かを判定する。ステップＳ５が否定されるとステップＳ２に戻り、同様の処理が繰り返される。これにより亀裂進展長さΔａが徐々に増加する。
【００１９】
ステップＳ５が肯定されるとステップＳ６に進み、目標ステップ幅Δｖａを演算する。目標ステップ幅Δｖａは、Ｊ−Δａのグラフ上の各領域Ａ〜Ｃでそれぞれ規格を満足する数のデータが得られるようなステップ幅である。ここでは、領域Ａのデータを必要数（１個）取得した後なので、まず領域Ｂのデータを必要数（４個）取得するための目標ステップ幅Δｖａを演算し、その後、領域Ｃのデータを必要数（１個）取得するための目標ステップ幅Δｖａを演算する。
【００２０】
この点についてより具体的に説明する。例えば図６（ａ）に示す負荷カーブ上の除荷点ｐ０〜ｐ６に対応して図６（ｂ）に示すＪ−Δａグラフ上の算出点ｑ０〜ｑ６が得られたものとし、各除荷点ｐ０〜ｐ６の開口変位をそれぞれｖ０〜ｖ６、各算出点ｑ０〜ｑ６の亀裂進展長さをそれぞれΔａ０〜Δａ６とする。なお、図６（ｂ）には算出点ｑ０〜ｑ６を結んだＪ−Δａカーブを破線で示している。このとき点ｑ１は領域Ａに含まれるため、点ｑ１のデータが得られた時点で、ステップＳ６ではまず領域Ｂ内の点ｑ２のデータを得るための目標ステップ幅、つまり図６（ａ）の除荷点ｐ１からｐ２までの開口変位ｖの増分Δｖａ１（＝ｖ２−ｖ１）を演算する。
【００２１】
目標ステップ幅Δｖａ１は、例えば前回の負荷ステップ幅Δｖａ０（＝ｖ１−ｖ０）と、前回の亀裂進展長さの変化量ｓａ０（＝Δａ１−Δａ０）との比率を求め、これに亀裂進展長さの目標変化量を乗算することにより求められる。同様に、領域Ｂ内の点ｑ３のデータを得るための目標ステップ幅Δｖａ２（＝ｖ３−ｖ２）は、前回の負荷ステップ幅Δｖａ１（＝ｖ２−ｖ１）と、前回の亀裂長さの変化量ｓａ１（Δａ２−Δａ１）との比率を求め、これに亀裂進展長さの目標変化量を乗算することにより求められる。
【００２２】
ここで、亀裂進展長さの目標変化量としては、予め領域Ｂ内の亀裂進展長さの目標値４点（ｑ２〜ｑ５の目標点）を領域Ｂの２０％、４０％、６０％、８０％の値に、領域Ｃ内の亀裂進展長さの目標値１点（ｑ６の目標点）を領域Ｃの５０％の値にそれぞれ設定し、この目標点と現在の亀裂進展長さΔａとの差分である。例えば目標負荷ステップ幅Δｖａ１を求める場合の目標変化量は、領域Ｂの２０％に相当する目標点とそのときの亀裂進展長さΔａ１との差分であり、目標負荷ステップ幅Δｖａ２を求める場合の目標変化量は、領域Ｂの４０％に相当する目標点とそのときの亀裂進展長さΔａ２との差分である。
【００２３】
以上のようにして目標ステップ幅Δｖａが演算されると、ステップＳ７に進み、その目標ステップ幅Δｖａに対応した除荷点、例えば目標負荷ステップ幅Δｖａだけ負荷カーブ上でデータを横にシフトした点を表示モニタ６に表示する。なお、モニタ上に表示された目標除荷点を操作パネル５の操作によりユーザが変更可能としてもよい。
【００２４】
ステップＳ８では、操作パネル５の負荷開始スイッチのオン操作により負荷開始指令が入力されたか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されるとステップＳ９に進み、負荷機構１に制御信号を出力し、試験片ＴＰにステップＳ６の目標ステップ幅Δｖａで引張試験力Ｐを負荷した後、試験力Ｐを除荷する。
【００２５】
ステップＳ１０では、表示モニタ６に制御信号を出力し、ロードセル２とクリップゲージ３からの信号に基づき表示モニタ６に負荷カーブ（図３）を表示するとともに、除荷点における亀裂進展長さΔａとＪ積分値を演算し、そのＪ−ΔａデータをＪ−Δａグラフ上にプロット表示する。ステップＳ１１では、規格を満たす必要数のデータを取得したか否か、つまり点ｑ２〜ｑ６のＪ−Δａデータを取得したか否かを判定する。ステップＳ１１が否定されるとステップＳ６に戻り、必要数のデータが取得されるまで同様の処理を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ１１が肯定されるとステップＳ１２に進み、試験結果データの処理を行う。例えばＪ−Δａデータの近似曲線であるＪ−Δａカーブを表示したり、試験片ＴＰのＪ１Ｃ値を算出し、表示モニタ６に表示する。なお、これらの処理は、操作パネル５の操作によりユーザが指令した後に行うようにしてもよい。ステップＳ１１の処理後に試験を終了するか否かの表示を行い、操作パネル５の操作によりユーザが試験終了を選択するとステップＳ１２に進み、試験終了を選択しないときは、さらに試験を続行するようにしてもよい。この場合、ユーザが指令した負荷ステップ幅Δｖａで試験を続行すればよい。
【００２７】
以上の試験手順をまとめると次のようになる。まず、試験機本体に試験片ＴＰをセットした後、ユーザは操作パネル５の操作により各種試験条件を設定し、負荷開始を指令する。これにより予め定めた初期負荷ステップ幅Δｖ０で試験片ＴＰに引張試験力Ｐが負荷された後、試験力が除荷される（ステップＳ３）。この初期負荷ステップ幅Δｖ０での試験力の負荷および除荷は、Ｊ−Δａデータが領域Ａ内に含まれるようになるまで繰り返される。
【００２８】
図６（ｂ）の点ｑ１のデータが得られると、コントローラ４は点ｑ２に対応した目標ステップ幅Δｖａ１を演算する（ステップＳ６）。この場合、前回の負荷ステップ幅Δｖａ０（＝ｖ１−ｖ０）と前回の亀裂進展長さの変化量ｓａ０（＝Δａ１−Δａ０）との比率を求め、これに領域Ｂ内の２０％の点に対応した亀裂進展長さの目標変化量を乗算する。この状態で負荷開始を指令すると、目標ステップ幅Δｖａ１で試験力が負荷および除荷される（ステップＳ９）。これによりＪ−Δａグラフ上の領域Ｂ内の２０％付近に点ｑ２のデータが得られる。
【００２９】
次に、コントローラ４は図６（ｂ）の点ｑ３に対応した目標ステップ幅Δｖａ２を演算する。この場合、前回の負荷ステップ幅Δｖａ１（＝ｖ２−ｖ１）と前回の亀裂進展長さの変化量ｓａ１（Δａ２−Δａ１）との比率を求め、これに領域Ｂ内の４０％の点に対応した亀裂進展長さの目標変化量を乗算する。この目標ステップ幅Δｖａ２で試験力が負荷および除荷されることにより、Ｊ−Δａグラフ上の領域Ｂ内の４０％付近に点ｑ３のデータが得られる。同様に、領域Ｂ内の６０％付近に点ｑ４のデータが、８０％付近に点ｑ５のデータが、領域Ｃ内の５０％付近に点ｑ６のデータがそれぞれ得られる。
【００３０】
以上の処理により、規格に定められた必要最低限のＪ−Δａのデータを得ることができ、試験時間を短縮できる。試験終了後は、表示モニタにＪ−Δａカーブが表示され、Ｊ１Ｃ値が演算される（ステップＳ１２）。この場合、ｑ２〜ｑ６の各点が均等な点として得られるので、少ない点数で精度よくＪ−Δａカーブを算出できる。
【００３１】
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ロードセル２とクリップゲージ３からの信号に基づき各除荷点ｐ０〜ｐ６におけるコンプライアンスを求めて試験片ＴＰの亀裂進展長さΔａを算出するとともに、Ｊ積分値を算出し、このＪ−Δａのデータの個数がＪ−Δａカーブ上の各領域Ａ〜Ｃにおいて規格で定めた目標個数となるように目標ステップ幅Δｖａを算出し、除荷点を設定するようにした。すなわち前回の除荷点と前々回の除荷点との差分Δｖａ（前回の目標ステップ幅）と、前回の目標除荷点における亀裂進展長さΔａと前々回の目標除荷点における亀裂進展長さΔａとの差分ｓａ（前回の亀裂進展長さの変化量）に基づき、目標ステップ幅Δｖａを算出し、除荷点を設定するようにした。これにより試験時の除荷点を必要最小限に抑えることができ、亀裂進展の試験を効率よく行うことができる。
【００３２】
（２）亀裂進展長さの目標値（ｑ２〜ｑ６の目標点）を領域Ｂ，Ｃ内に均等に設定して負荷ステップ幅Δｖａを求めるようにしたので、少ない点数で精度よくＪ−Δａカーブを算出できる。
（３）目標ステップ幅Δｖａに対応した除荷点を表示モニタ６に表示するようにしたので（ステップＳ７）、ユーザは次の亀裂進展長さΔａの測定ポイントを容易に認識することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、試験条件として試験片ＴＰの弾性率Ｅを入力するようにしたが、弾性率Ｅにはばらつきがあり、入力した弾性率Ｅが実測値と違う場合、試験終了後に実測された亀裂進展長さと計算上の亀裂進展長さΔａとの間にずれが生じる。これによりＪ−Δａデータの個数が結果的に規格を満足できないおそれがある。この点を考慮して、ステップＳ６で以下のように目標ステップ幅Δｖａを算出してもよい。
【００３４】
この場合、例えば設定弾性率Ｅ０の他に、弾性率を設定弾性率Ｅ０よりも所定量（例えば５％）増大した上限弾性率Ｅ１、および弾性率を設定弾性率Ｅ０よりも所定量（例えば５％）減少した下限弾性率Ｅ２をそれぞれコントローラ内に設定し、各弾性率Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２を用いて各除荷点におけるＪ−Δａデータを算出する。すなわち図６（ｂ）のｑ１〜ｑ６のデータを各弾性率毎に求める。この際、弾性率Ｅが３通りあると、目標ステップ幅Δｖａも３通りの値が演算されるが、その中の最小値を目標ステップ幅Δｖａとして設定する。これにより各弾性率によって算出されたＪ−Δａデータの個数が、少なくとも領域Ａ内で１点以上、領域Ｂ内で４点以上、領域Ｃ内で１点以上となる。このため、弾性率Ｅを誤った値に設定した場合にも、弾性率Ｅが上限弾性率Ｅ１と下限弾性率Ｅ２の範囲内であれば、Ｊ−Δａデータの個数は規格を満足することができ、精度よくＪ１Ｃ値を求めることができる。
【００３５】
なお、各弾性率毎に求められたＪ−Δａデータの個数がそれぞれ目標個数以上となるように目標除荷点を設定するのであれば、弾性率Ｅの数は３つに限らず、２つまたは４つ以上としてもよい。弾性率Ｅをユーザが任意の値に設定してもよく、弾性率設定手段は上述したものに限らない。
【００３６】
上記実施の形態では、Ｊ−Δａのデータが領域Ａ内にあると判定されると、領域Ｂ内および領域Ｃ内のデータの個数が規格を満たす値となるように目標ステップ幅Δｖａを演算して目標除荷点を設定したが、領域Ａの直前のデータを用いて、領域Ａ内のデータの個数が規格を満たす値となるように目標除荷点を設定してもよい。Ｊ−Δａデータの個数が、規格を満たす必要最小限の個数となるように目標除荷点を設定したが、必要最小限の個数よりデータの個数を多くしてもよい。すなわちＪ−Δａデータの個数が、Ｊ−Δａカーブ上の所定領域Ａ〜Ｃにおいて予め定められた目標個数以上となるように目標除荷点を設定するのであれば、除荷点設定手段としてのコントローラ４の構成は上述したものに限らない。
【００３７】
予め亀裂が形成された試験片ＴＰに引張試験力Ｐを負荷するとともに、目標除荷点で試験力を除荷するのであれば、負荷手段としての負荷機構１はいかなるものでもよい。試験片ＴＰに負荷される試験力をロードセル２により検出したが、試験力検出手段はこれに限らない。クリップゲージ３により試験片ＴＰの開口変位ｖを検出したが、変位検出手段はこれに限らない。これらの検出結果に基づき目標除荷点におけるコンプライアンスを求めて試験片ＴＰの亀裂進展長さΔａを算出するとともにＪ積分値を算出するのであれば、演算手段としてのコントローラ４の構成はいかなるものでもよい。
【００３８】
上記実施の形態では、前回の目標除荷点と前々回の目標除荷点との差分（前回の負荷ステップ幅Δｖａ）と、前回の目標除荷点における亀裂進展長さΔａと前々回の目標除荷点における亀裂進展長さΔａとの差分（前回の亀裂進展長さの変化量）に基づき、目標除荷点を算出するようにしたが、目標除荷点の算出はこれに限らない。開口変位ｖを負荷ステップ幅とするのではなく、試験力Ｐを負荷ステップ幅としてもよい。または開口変位の負荷ステップ幅と試験力の負荷ステップ幅を組み合わせてもよい。設定された目標除荷点を表示モニタ６に表示するようにしたが（ステップＳ７）、表示手段の構成はこれに限らない。上記実施の形態では、目標ステップ幅Δｖａを演算後、ユーザが負荷開始指令を入力することにより試験片ＴＰに負荷をかけるようにしたが、ユーザが負荷開始指令を入力することなく、自動的に負荷をかけるようにしてもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の材料試験装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る材料試験装置の全体構成を示す図。
【図２】試験片の形状を示す図。
【図３】開口変位と試験力の関係を示す図。
【図４】亀裂進展長さΔａとＪ積分値の関係を示す図。
【図５】図１のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。
【図６】図５の目標ステップ幅の演算方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００４０】
１  負荷機構
２  ロードセル
３  クリップゲージ
４  コントローラ
５  操作パネル
６  表示モニタ
【図１】
2010060363.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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