(57)【要約】      （修正有）【課題】フィレット接合部の引張引き剥がし荷重を試験する装置を提供する。【解決手段】試験試料３００のフィレット接合部３２８の引張強度を特徴付ける試験装置６００は、下側固定具６３４及び上側固定具６０２を含むことができる。試験試料３００は、補強材構成部材３１８に接合される外板構成部材３０２を含むことができる。下側固定具６３４は、補強材構成部材３１８を固定位置に保持することができる。上側固定具６０２は、外板構成部材３０２を、フィレット接合部３２８の両側の一対の離散した係合位置６２６で係合させることができる。上側固定具６０２は、ジンバルジョイント６０４に機械的に接続することができ、引張試験荷重５００をフィレット接合部３２８に加えているときにフィレット接合部３２８が非対称曲げを殆ど受けないようにすることができる。【選択図】図１３
2014006252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験試料（３００）の外板構成部材（３０２）に補強材構成部材（３０８）を結合させるフィレット接合部（１２８）の引張強度を特徴付ける試験装置（６００）であって、
前記補強材構成部材（３０８）を固定位置に保持するように構成される下側固定具（６３４）と、
前記外板構成部材（３０２）を、前記フィレット接合部（１２８）の両側の一対の係合位置（６２６）で係合させるように構成される上側固定具（６０２）と、
前記上側固定具（６０２）に機械的に接続され、かつ前記フィレット接合部（１２８）に引張試験荷重（５００）を加えているときに前記フィレット接合部（１２８）が非対称曲げを殆ど受けないように構成されるジンバルジョイント（６０４）と
を備える試験装置（６００）。
【請求項２】
前記上側固定具（６０２）は、前記係合位置（６２６）に配置することができる一対の係合具（６２２）を含み、
前記係合具（６２２）は前記ジンバルジョイント（６０４）に機械的に接続される、
請求項１に記載の試験装置（６００）。
【請求項３】
前記係合具（６２２）は、前記外板構成部材（３０２）の内側表面（３０４）に、前記フィレット接合部（１２８）の両側で係合可能な円筒ロードピン（６２４）を備え、
前記ロードピン（６２４）は、前記フィレット接合部（１２８）の長さに略平行な方向を向いている、
請求項２に記載の試験装置（６００）。
【請求項４】
前記補強材構成部材（３０８）は、ベース部分（３１２）と、ベース部分（３１２）から外側に延出する少なくとも２つの脚部（３１８）とを含み、
前記下側固定具（６３４）は、前記脚部（３１８）を前記固定位置で強固に締め付けて、前記脚部（３１８）の垂直方向及び横方向の動きを防止する、
請求項１に記載の試験装置（６００）。
【請求項５】
前記下側固定具（６３４）は、一対の脚部（３１８）を間に締め付けるように構成される外側クランピングブロック（６３８）と内側クランピングブロック（６４４）とを含む、請求項１に記載の試験装置（６００）。
【請求項６】
前記下側固定具（６３４）は、前記内側クランピングブロック（６４４）及び前記外側クランピングブロック（６３８）が前記脚部（３１８）の内側表面（３２０）及び外側表面（３２２）のそれぞれの表面を締め付け係止する状態に移行するように、前記外側クランピングブロック（６３８）に対して前記内側クランピングブロック（６４４）の位置を調整する調整機構（６５０）を含む、請求項５に記載の試験装置（６００）。
【請求項７】
前記試験試料（３００）の前記フィレット接合部（１２８）は、外板パネルに作用する略均等に分散した引張引き剥がし荷重（２００）を受ける外板パネルに接着接合される複数のパネル補強材（１０８）を有する構造組立体（１００）のフィレット接合部（１２８）と略同様に構成され、前記構造組立体（１００）の前記フィレット接合部（１２８）は、フィレット辺を前記フィレット接合部（１２８）の両側に有し、
前記フィレット接合部（１２８）は、フィレット辺（１３２）を前記フィレット接合部（１２８）の両側に有し、かつ
前記係合位置（６２６）の各々は、前記フィレット辺（１３２）が、均等に分散した引張引き剥がし荷重（２００）を受ける前記構造組立体（１００）の前記フィレット辺（３３２）におけるモーメントとせん断力の比率に略等しいモーメントとせん断力の比率の影響を受けるように、前記フィレット接合部（１２８）から略等距離に配置される、
請求項１に記載の試験装置（６００）。
【請求項８】
前記構造組立体（１００）の隣接配置される少なくとも一対のパネル補強材（１０８）は、互いから補強材ピッチ（１２４）だけ離間し、
前記試験試料（３００）の前記係合位置（６２６）は、互いから前記補強材ピッチ（１２４）よりも短い係合位置（６２６）間隔だけ離間する、
請求項７に記載の試験装置（６００）。
【請求項９】
前記外板構成部材（３０２）は略平板状の形状を有する、請求項１に記載の試験装置（６００）。
【請求項１０】
試験試料（３００）の外板構成部材（３０２）に補強材構成部材（３０８）を結合させるフィレット接合部（１２８）の引張強度を特徴付ける方法であって、
前記試験試料（３００）を試験装置（６００）に配置するステップと、
前記試験試料（３００）の補強材構成部材（３０８）を強固に配置するステップと、
前記外板構成部材（３０２）を前記フィレット接合部（１２８）の両側の一対の係合位置（６２６）で係合させるステップと、
前記係合位置（６２６）で引張試験荷重（５００）を前記フィレット接合部（１２８）に加えるステップと、
前記引張試験荷重（５００）を加えているときに、前記フィレット接合部（１２８）が非対称曲げを殆ど受けないようにするステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記外板構成部材（３０２）を係合させるステップは、
前記外板構成部材（３０２）を２つの略平行なロードピン（６２４）と、ロードピン（６２４）が、前記フィレット接合部（１２８）の長さに略平行な方向を向いている状態で前記フィレット接合部（１２８）の両側の前記外板構成部材（３０２）の内側表面（３０４）に接触するように係合させることと、
前記ロードピンをジンバルジョイント（６０４）に機械的に接続することと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
接合部長さを、前記フィレット接合部（１２８）の不良箇所で記録される前記引張試験荷重（５００）の絶対値で除算することにより、前記フィレット接合部（１２８）の静的引張試験荷重（５００）支持能力を求めるステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィレット接合部（１２８）の両側は、それぞれフィレット辺（１３２）を接着剤／外板境界（１３４）に含み、前記外板構成部材（３０２）を係合させるステップは、
前記フィレット辺（１３２）におけるせん断力に対する曲げモーメントの比率である、前記フィレット辺にモーメントとせん断力の比率を選択するステップであって、前記モーメントとせん断力の比率が、パネル補強材（１０８）で補強される外板パネル（１０２）に作用する略均等に分散した引張引き剥がし荷重（２００）下における、構造組立体（１００）のフィレット辺（３３２）におけるモーメントとせん断力の比率に略等しいステップと、
前記フィレット辺（１３２）が、前記引張試験荷重（５００）を加えているときに、前記フィレット接合部（１２８）の各側の前記引張試験荷重（５００）によって前記モーメントとせん断力の比率の影響を受けるように、前記係合位置（６２６）を前記フィレット接合部（１２８）の各側に配置するステップと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記フィレット接合部（１２８）の各側は、フィレット辺（１３２）を接着剤／外板境界（１３４）に含み、前記外板構成部材（３０２）を係合させるステップは、前記フィレット辺（１３２）の各々における前記フィレット接合部（１２８）が前記モーメントとせん断力の比率の影響を受けるように、前記係合位置（６２６）の各々を前記フィレット辺（１３２）から離間して配置することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記外板構成部材（３０２）を係合位置（６２６）で係合させるステップは、前記係合位置（６２６）を、前記外板パネル（１０２）に作用する略均等に分散した引張引き剥がし荷重（２００）下において、構造組立体（１００）の隣接配置される少なくとも一対のパネル補強材（１０８）の間の補強材ピッチ（１２４）よりも短い係合位置（６２６）間隔で配置することを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、構造試験に関するものであり、特に２つの構造物構成部材の間のフィレット接合部の引張試験荷重支持能力を特徴付ける試験システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物構成部材の接着接合は、機械式締結よりも優れる幾つかの利点をもたらす。例えば、接着接合により、接合ジョイントの応力分布が、機械式締結ジョイントの応力分布よりも均一になる。更に、接着剤は、バリアを構造物構成部材の間に形成し、これにより、異種材料が互いに直接接触する機械式ジョイントに関連する不所望な影響を防止することができる。構造物構成部材を接着接合するとまた、組立コストを機械式締結ジョイントに関連する組立コストよりも低減することができ、疲労寿命を機械式締結ジョイントに関連する疲労寿命よりも長くすることができる。
【０００３】
フィレット接合部は、１つの構成部材の湾曲面と別の構成部材の略平坦面との間にある接着接合部の１種である。フィレット接合部では、接着剤がこれらの結合構成部材の間のフィレットを形成する。フィレット接合部の厚さは、２つの構成部材の間の接合線に沿って変化する可能性がある。有利な点として、フィレット接合部は、ジョイントの応力分布を、ジョイント内の荷重を非常に広い表面積に亘って分散させることにより向上させる。
【０００４】
特定の組立体が接合ジョイントを有する場合、これらの接合ジョイントの強度保持能力を、組立体の動作を開始する前に試験証明する必要がある。例えば、航空機の証明書を発行する前に、航空機の主要な荷重支持構造における接合ジョイントの強度試験証明書を提供する必要がある。接合ジョイントの強度試験証明では、接合ジョイントの安全余裕度が設計リミット内に収まることを検証する必要がある。安全余裕度は、接合ジョイントが当該ジョイントの耐用年数に亘って受ける実際の荷重を模擬した荷重を接合ジョイントの試験試料に加えることにより求めることができる。
【０００５】
特定の構造物が動作開始時の荷重を受け、これによりフィレット接合部が引張引き剥がし（例えば、面外）荷重を受けることがありうる。引張引き剥がし荷重を受ける虞のある１つのこのような構造物が、互いに間隔を置いて外板パネルの一方の側に配置される複数の補強材を有する外板パネルである。これらの補強材の各補強材は、外板パネルに、補強材の長さに沿って延びるフィレット接合部で接合させることができる。動作中、引張引き剥がし荷重は、外板パネル全体に亘って略均等に分散させることができ、引張引き剥がし荷重によって、フィレット接合部が引張荷重を受ける。
【０００６】
接合ジョイントの荷重支持能力を試験する従来の試験装置は一般的に、２つの略平板状の構成部材の間の平坦な接合形状に対して用いられる。このような平坦な接合形状における接着剤は、接合ジョイント全体に亘って略均一な厚さを有することができる。従来の試験装置は、平坦な接合形状を有する試験試料の外側表面に取り付けることができる略平坦なバッキングプレートを含むことができる。試験装置は、試験機の内部に取り付けることができる。試験試料は、歪み計で計測して、歪み測定値を試験荷重が加わっているときに記録することができるようにする。ひずみ量は応力に変換することができる。試験試料を不良について試験し、不良箇所の応力値を接合ジョイントの強度値と相関付ける。
【０００７】
残念なことに、バッキングプレートを用いる従来の試験装置は、フィレット接合部に生じる力を正確に再現することができない。例えば、上述の構造組立体が外板パネルに接合される複数の補強材を有する場合、外板パネルに加わる引張引き剥がし荷重によって、曲げ荷重が、試験試料にフィレット接合部において生じる。従来の試験装置は、引張試験荷重を試験試料のフィレット接合部に加えるために適しているのではあるが、バッキングプレートの剛性によって、曲げ荷重を試験試料に発生させることができない。
【０００８】
従来の試験装置に関連する別の不具合は、異常荷重又は非対称荷重が試験試料に発生する可能性があることである。このような非対称荷重は、試験試料の製造誤差により、試験機対する試験試料の位置合わせ不良により、又は他の要因に起因して生じる可能性がある。非対称荷重が生じると、複数の試験試料についての試験条件の再現性が最も低くなってしまい、試験結果の精度が低下してしまう。
【０００９】
したがって、この技術分野においては、フィレット接合部に引張力が加わっている間のフィレット接合部の荷重状態を略再現することができる試験装置及び方法が必要になる。この点に関して、この技術分野においては、引張試験荷重が加わっている間にフィレット接合部に対称曲げを正確に生じさせることができる試験装置及び方法が必要になる。理想的には、試験装置が、試験試料の歪みを測定し、次に当該歪みと応力との相関を求めてフィレット接合部の強度保持能力を求めるという必要性を回避することができることである。
【発明の概要】
【００１０】
フィレット接合部の構造試験に関連する上述の必要性は、試験試料の外板構成部材に補強材構成部材を結合させるフィレット接合部の引張強度を特徴付ける試験装置を提供する本開示により具体的に解消され、軽減される。前記試験装置は、前記補強材構成部材を固定位置に保持するように構成される下側固定具と、前記外板構成部材を、前記フィレット接合部の両側の一対の係合位置で係合させるように構成される上側固定具とを含むことができる。前記試験装置は更に、前記上側固定具に機械的に接続され、かつ引張試験荷重を前記フィレット接合部に加えているときに前記フィレット接合部が非対称曲げを殆ど受けないように構成されるジンバルジョイントを含むことができる。
【００１１】
別の実施形態では、開示されるのは、フィレット接合部の引張強度を特徴付ける試験装置である。前記試験装置は、下側固定具と、上側固定具とを含むことができる。前記下側固定具は、前記補強材構成部材を固定位置に保持することができる。前記上側固定具は、互いに略平行な方向を向いている一対のロードピン（ｌｏａｄ  ｐｉｎｓ）を有することができ、前記外板構成部材の内側表面（３０４）を、前記フィレット接合部の両側の一対の離散した係合位置で係合させるように構成される。前記試験装置は、前記上側固定具に機械的に接続され、かつ引張試験荷重を前記フィレット接合部に加えているときに前記フィレット接合部が非対称曲げを殆ど受けないように構成されるジンバルジョイントを含むことができる。前記係合位置は、前記フィレット接合部のフィレット辺が、略均等に分散した引張引き剥がし荷重を受ける構造組立体の前記フィレット辺におけるモーメントとせん断力の比率に略等しいモーメントとせん断力の比率の影響を受けるように配置することができる。
【００１２】
更に開示されるのは、試験試料の外板構成部材に補強材構成部材を結合させるフィレット接合部の引張強度を特徴付ける方法である。前記方法は、前記試験試料を試験装置に配置するステップと、前記試験試料の補強材構成部材を強固に配置するステップとを含むことができる。前記方法では更に、前記外板構成部材を前記フィレット接合部の両側の一対の係合位置で係合させ、引張試験荷重を前記フィレット接合部に、前記係合位置で加えることができる。前記方法では更に、前記引張試験荷重を加えているときに、前記フィレット接合部が非対称曲げを殆ど受けないようにすることができる。
【００１３】
説明してきた特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において個別に達成することができる、又は更に他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態についての更なる詳細は、次の説明及び以下の図面を参照することにより理解することができる。
【００１４】
本開示のこれらの特徴及び他の特徴は、同様の参照番号が同様の構成要素を、図面全体を通じて指しているこれらの図面を参照することにより一層明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、複数の補強材が外板パネルに接合された状態の外板パネルを有する構造組立体の斜視図である。
【図２】図２は、補強材のうちの１つの補強材を外板パネルに接合させるフィレット接合部の斜視図である。
【図３】図３は、図１の構造組立体の側面図であり、これらの補強材が互いから補強材ピッチだけ離間する様子を示している。
【図４】図４は、引張引き剥がし荷重が外板パネルに加わって荷重を受けている状態の構造組立体の側面図である。
【図５】図５は、補強材のうちの１つの補強材と外板パネルとの間のフィレット接合部の側面図である。
【図６】図６は、外板構成部材にフィレット接合部を用いて接合される補強材構成部材を有する試験試料の斜視図であり、この試験試料は、構造組立体のパネル補強材と外板パネルとの間のフィレット接合部を代表して表わすことができる。
【図７】図７は、試験試料を逆さまにした状態の図６の試験試料の側面図であり、フィレット接合部の両側に、各フィレット面が凹形状を有する構成のフィレット面が設けられる様子を示している。
【図８】図８は、平坦形状又は平板形状を有し、かつ外板構成部材に対して非直角の方向を向いているフィレット面を有するフィレット接合部の側面図である。
【図９】図９は、平板形状を有し、かつ外板構成部材に対して直角の方向を向いているフィレット面を有するフィレット接合部の側面図である。
【図１０】図１０は、ユニバーサル試験機に取り付けられる試験装置の１つの実施形態を有するユニバーサル試験機の側面図である。
【図１１】図１１は、試験装置の内部に取り付けられるフィレット接合部試験試料を有する試験装置の側面図である。
【図１２】図１２は、試験装置の斜視図である。
【図１３】図１３は、試験試料を固定具の内部に強固に配置する上側固定具及び下側固定具を含む試験装置の断面図である。
【図１４】図１４は、上側固定具及び下側固定具の拡大図であり、ジンバルジョイントが上側固定具に接続される様子を示している。
【図１５】図１５は、補強材構成部材と外板構成部材との間のフィレット接合部の側面図である。
【図１６】図１６は、試験装置の側面図であり、上側固定具の両側に取り付けられるサイドプレートを示している。
【図１７】図１７は、試験装置の底部端面図である。
【図１８】図１８は、フィレット接合部の引張強度を特徴付ける方法において行なわれる１つ以上の操作を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、外板構成部材の基準の向きからのずれ角度をもって表わされる向きを向いている外板構成部材を有する試験試料の側面図である。
【図２０】図２０は、試験試料が非対称曲げ、及び非対称せん断力を受けないようにするジンバルジョイントを有する試験装置の内部に取り付けられる試験試料の側面図である。
【図２１】図２１は、引張試験荷重を受ける試験試料の側面図であり、上側固定具の向きを変えて、ロードピンから略同一の引張力をフィレット接合部の各側に加える様子を示している。
【図２２】図２２は、試験試料の荷重分布図であり、対称曲げ、及び対称せん断力が試験試料に、上側固定具の向きを、ジンバルジョイントを介して変えた結果として生じる様子を示している。
【図２３】図２３は、ジンバルジョイントを取り外した状態の試験装置の内部に取り付けられる図１９の試験試料の側面図である。
【図２４】図２４は、引張試験荷重を受ける試験試料の側面図であり、フィレット接合部の一方の側の曲げ力が、フィレット接合部の他方の側の曲げ力よりも、外板構成部材が、外板構成部材の基準の向きからのずれ角度をもって表わされる向きを向いているので大きくなる様子を示している。
【図２５】図２５は、図２４の試験試料の荷重分布図であり、非対称曲げ、及び非対称せん断力が試験試料に生じる様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図示が、本開示の種々の実施形態を例示するために行なわれるこれらの図面を参照するに、図１に示すのは、外板パネル１０２にフィレット接合部１２８により接着接合される複数のパネル補強材１０８を有する構造組立体１００の斜視図である。図１では、外板パネル１０２は、内側表面１０４と、外側表面１０６とを含む。これらのパネル補強材１０８は、外板パネル１０２の内側表面１０４及び／又は外側表面１０６に接合させることができる。これらのフィレット接合部１２８は、これらのパネル補強材１０８の長さに沿って延在することができ、外板／補強材ジョイント１２６を定義して、これらのパネル補強材１０８を外板パネル１０２に構造的に接合させることができる。略直線状に図示されているが、これらのパネル補強材１０８は湾曲させてもよい。構造組立体１００は、多種多様な異なる用途のうちの任意の用途に用いることができる。例えば、構造組立体１００は、航空機に用いることができる。しかしながら、構造組立体１００は、これらに限定されないが、任意のビークル用途、又はビークル以外の用途に用いることができる。
【００１７】
本開示は、試験装置６００（図１１）及び試験試料３００（図６）を提供し、これらの試験装置６００及び試験試料３００は、構造組立体１００の外板／補強材ジョイント１２６におけるフィレット接合部１２８の引張強度を特徴付けるために用いることができるので有利である。試験試料３００は、パネル補強材１０８と外板パネル１０２との間の構造組立体１００のフィレット接合部１２８の構造及び／又は幾何学形状を略再現するように構成することができる。試験装置６０は、以下に更に詳細に説明するように、フィレット接合部１２８（図６）が非対称曲げモーメント５１０’（図２５）及び／又は非対称せん断力５１２’を受けないようにしながら引張試験荷重５００（図１３）を試験試料３００に加える手段となるので有利である。また、試験装置６０は更に、フィレット接合部３２８の引っ張り接合強度を、複数の略同様の試験試料に関する試験データの高い再現性、及び最小限のバラツキ及び相違で特徴付ける手段となるので有利である。フィレット接合部３２８の接合強度は、ジョイント強度試験証明書及び／又は航空機証明書に関するフィレット接合部３２８の安全余裕度を容易に求めることができるポンド／インチのような、単位長さ当たりに働く力の単位で表わすことができるように特徴付けることができるので有利である。
【００１８】
次に、図２を参照するに、図示されるのは、構造組立体１００のこれらのパネル補強材１０８のうちの１つの補強材を外板パネル１０２に接着接合させるフィレット接合部１２８の一部の斜視図である。パネル補強材１０８は、一対の脚部１１８を有するものとして図示されており、これらの脚部１１８は、ベース部分１１２から外側に延出し、かつＶ字形の形状を形成する。ベース部分１１２は、緩やかに湾曲する断面形状１１４を有するものとして図示されている。パネル補強材１０８のこれらの脚部１１８の各脚部は、内側表面１２０と、外側表面１２２とを有することができる。ベース部分１１２の外側表面１０６の頂部１１６は、外板パネル１０２の内側表面１０４に対してフィレット接合部１２８で強く接触するように配置することができる。これらのフィレット接合部１２８は、フィレット面１３０を、フィレット接合部１２８の両側の各側に含むことができる。これらのフィレット面１３０の各フィレット面は、１つのフィレット辺１３２を接着剤／外板境界１３４に、１つのフィレット辺１３２を接着剤／補強材境界１３６に有することができる。
【００１９】
次に、図３を参照するに、図示されるのは、図１の構造組立体１００の側面図であり、複数のパネル補強材１０８を外板パネル１０２の内側表面１０４に接着接合する様子を示している。これらのパネル補強材１０８は、互いに離間して配置することができる。例えば、これらのパネル補強材１０８は、補強材ピッチ１２４を定義する補強材軸１２３の間の均一な距離で互いに離間させることができる。しかしながら、これらのパネル補強材１０８は、不均一な間隔で、又は均一な間隔、及び不均一な間隔を組み合わせた間隔で設けることができる。図示の実施形態では、これらのパネル補強材１０８は、炭素繊維強化ポリマー材料のような繊維強化材料により形成することができる。外板パネル１０２は、炭素繊維強化ポリマー材料、セラミック材料、金属材料、又はこれらの材料の組み合わせにより形成することができる。
【００２０】
次に、図４を参照するに、図示されるのは、複数のパネル補強材１０８を備える構造組立体１００の側面図であり、これらのパネル補強材１０８は、外板パネル１０２に接合され、かつ互いに補強材ピッチ１２４（図３）だけ離間している。略均等に分散した引張引き剥がし荷重２００を外板パネル１０２に加え、この引き剥がし荷重２００に反力２０２が、これらのパネル補強材１０８の各パネル補強材の位置で作用する。試験装置６００（図１１）は、試験試料において、略均等に分散した引張引き剥がし荷重２００を加えているときに外板パネル１０２とパネル補強材１０８との間の外板／補強材ジョイント１２６（図３）のフィレット接合部１２８に生じる荷重状態を再現するように構成することができる。この点に関して、試験装置６００は、構造組立体１００のフィレット接合部１２８において生じる内部荷重を略再現する手段となり、これらの内部荷重は、分散荷重がパネル補強材１０８で補強される外板パネル１０２に加わると生じるフィレット接合部１２８の所定の箇所における曲げモーメント２０４（図５）、面外及び／又は面内せん断力２０６（図５）、及び引張荷重を含む。
【００２１】
有利な点として、試験装置６００（図１１）は、フィレット接合部１２８に生じる応力を略再現する手段となり、これらの応力は、フィレット辺１３２（図２）における剥離荷重、曲げ荷重が外板構成部材に生じることに起因する接着剤／外板境界１３４（図２）におけるせん断応力及び引張応力（例えば、モードＩ）、接着剤内部の応力、及び他の応力を含む。試験試料３００（図６）は、フィレット接合部３２８（図６）が、試験試料３００で代表される構造組立体１００のフィレット接合部３２８に極めて類似するように構成することができる。この点に関して、試験試料３００のフィレット接合部３２８の接着剤材料１３８（図２）は、構造組立体１００のフィレット接合部３２８の接着剤材料１３８のバルク機械特性に類似するバルク機械特性（例えば、強度、弾性率）を有することができる。更に、試験試料３００の外板構成部材３０２（図６）及び補強材構成部材３０８（図６）は、構造組立体１００のフィレット接合部１２８におけるものと同じ種類及び品質の表面処理をフィレット接合部３２８の領域において保つことができる。
【００２２】
図５を参照するに、図示されるのは、外板パネル１０２と、これらのパネル補強材１０８のうちの１つのパネル補強材１０８のベース部分１１２との間のフィレット接合部１２８の側面図である。フィレット接合部１２８は、フィレット面１３０をフィレット接合部１２８の両側に含む。これらのフィレット面１３０は略凹状又は略凹形状であるものとして図示されているが、これらのフィレット面１３０は、平板形状、凸形状、又は任意の他の形又は形状を含む任意の形状に設けることができる。ベース部分１１２の頂部１１６は、外板パネル１０２に強く接触するように配置することができる。別の構成として、頂部１１６は、外板パネル１０２から僅かに離間して配置することができ、接着フィルムを頂部１１６と外板パネル１０２との間に延伸させることができる。フィレット接合部１２８は、フィレット面１３０及びフィレット辺１３２を、接着剤／外板境界１３４のフィレット接合部１２８の各側に含むことができる。
【００２３】
図５は更に、分散した引張引き剥がし荷重２００を外板パネル１０２に加え、反力２０２がパネル補強材１０８の位置で作用しているときに構造組立体１００に生じる内部荷重を示している。これらの内部荷重は、フィレット接合部１２８の各側に、これらのフィレット辺１３２の各フィレット辺の位置で作用する曲げモーメント２０４及び面外せん断力２０６を含むことができる。これらのフィレット辺は、補強材軸１２３から距離をおいて位置しているので、フィレット接合部１２８の各側のこれらのフィレット辺１３２は、フィレット接合部１２８内に生じる荷重、又は接着剤／外板境界１３４に生じる荷重が非常に大きい箇所を含んでいる可能性がある。
【００２４】
有利な点として、本明細書において開示される試験装置６００（図１１）は、分散した引張引き剥がし荷重２００（図５）を外板パネル１０２に加えるとフィレット接合部１２８（図５）に生じる曲げモーメント２０４（図５）の絶対値、及びせん断力２０６（図５）の絶対値を略再現する手段となる。この点に関して、試験装置６００は、パネル補強材１０８で補強される外板パネル１０２のフィレット接合部１２８に沿った所定位置におけるモーメントとせん断力の比率を略再現する手段となる。例えば、試験装置６００は、発生荷重が非常に大きくなる虞のある箇所である接着剤／外板境界１３４における構造組立体１００のフィレット接合部１２８の両側のフィレット辺１３２におけるモーメントとせん断力の比率を略再現する手段となり、これらの発生荷重は、接着剤材料１３８の内部における、接着剤／外板境界１３４における、及び／又は外板パネル１０２材料、又はパネル補強材１０８材料の内部における非常に大きい応力に対応する。
【００２５】
図６を参照するに、図示されるのは、試験試料３００の斜視図であり、この試験試料３００は、構造組立体１００（図５）のパネル補強材１０８（図５）と外板パネル１０２（図５）との間のフィレット接合部１２８（図５）を代表して表わすように構成することができる。試験試料３００は、外板−補強材ジョイント３２６においてフィレット接合部長さ３２４に沿って延在するフィレット接合部３２８で結合される補強材構成部材３０８及び外板構成部材３０２を含むことができ、このフィレット接合部長さ３２４は、試験試料３００の幅に略等しくすることができる。外板構成部材３０２は、内側表面３０４及び外側表面３０６を有することができる。補強材構成部材３０８は、内側表面３２０及び外側表面３２２と、ベース部分３１２から外側に延出する一対の脚部３１８を相互接続するベース部分３１２とを含むことができる。これらの脚部３１８は、補強材軸３２３に対して対称とすることができる。フィレット接合部３２８は、フィレット面３３０を、フィレット接合部３２８の両側の各側に含むことができる。これらのフィレット面３３０の各フィレット面は、フィレット辺３３２を接着剤／外板境界１３４に有し、フィレット辺３３２を、接着剤／補強材境界３３６に有することができる。これらのフィレット面３３０は、凹３４０形状を有するものとして図示されている。
【００２６】
補強材構成部材３０８は、少なくとも構造組立体１００（図５）のフィレット接合部１２８（図５）の領域におけるパネル補強材１０８（図５）の幾何学形状と略同様の幾何学形状を有することができる。同様に、外板構成部材３０２は、少なくとも構造組立体１００のフィレット接合部１２８の領域における外板パネル１０２（図５）の幾何学形状と略同様の幾何学形状を有することができる。例えば、外板構成部材３０２は、略平板状の形状を有することにより、構造組立体１００の外板パネル１０２の平板状の形状を略再現することができる。１つの実施形態では、試験試料３００の補強材構成部材３０８及び外板構成部材３０２は、パネル補強材１０８及び外板パネル１０２を形成する際の原材料と略同様の材料により形成することができるので、引張試験結果の精度を向上させることができる。
【００２７】
図７は、補強材構成部材３０８のこれらの脚部３０８が、Ｖ字状形状のフィレット接合部３２８から略下方に延在するような姿勢になっている試験試料３００の側面図である。試験試料３００は、補強材軸３２３に対して略対称とすることができるが、試験試料３００は非対称としてもよい。図示の実施形態では、補強材軸３２３は、補強材構成部材３０８のこれらの脚部３０８がなす角度を二等分することができる。しかしながら、補強材構成部材３０８のこれらの脚部３１８は、少なくとも構造組立体１００（図５）のフィレット接合部３２８（図５）の領域におけるパネル補強材１０８（図５）のこれらの脚部１１８（図５）の幾何学形状を略再現する任意の形状に形成することができる。同様に、外板構成部材３０２は、少なくとも構造組立体１００のフィレット接合部１２８の領域における構造組立体１００の外板パネル１０２（図５）の幾何学形状を略再現する任意の形状に形成することができる。
【００２８】
図８は、略平板状３４２の形状のフィレット面３３０を有するフィレット接合部３２８を備える試験試料３００を示しており、これらのフィレット面３３０は、外板構成部材３０２の内側表面３０４に対して非直角の角度をなす方向を向いている。図９は、平板状３４２の形状のフィレット面３３０を有するフィレット接合部３２８を備える試験試料３００を示しており、これらのフィレット面３３０は、外板構成部材３０２の内側表面３０４に対して略直角の角度をなす方向を向いている。以上のことから分かるように、試験試料３００のフィレット接合部３２８は、これらのフィレット面３３０に、構造組立体１００（図５）のパネル補強材１０８（図５）と外板パネル１０２（図５）との間のフィレット接合部３２８（図５）を略再現することができる多種多様な異なる形状のうちの何れかの形状を付与することができるように構成することができる。本明細書において開示される試験試料３００では、フィレット接合部３２８の厚さは、図８に示すように、フィレット接合部１２８の一方の側からフィレット接合部３２８の反対側に向かって変化するようにすることができる。有利な点として、試験装置６００（図１０）は、可変厚さのフィレット接合部３２８の引張強度を正確に特徴付ける手段となる。
【００２９】
図１０は、ユニバーサル試験機４００の側面図であり、このユニバーサル試験機４００は、ユニバーサル試験機４００の内部に取り付けられる試験装置６００を有する。図示の実施形態では、試験試料３００（図６）は、試験試料３００のフィレット接合部３２８（図６）の静的引張強度を試験する試験装置６００の内部に取り付けることができる。試験装置６００は、試験試料３００を、引張試験荷重５００を試験試料３００に加えている間に支持することにより、フィレット接合部３２８の引張荷重支持能力を特徴付けることができる。しかしながら、試験装置６００は、静的引張強度試験に限定されず、かつフィレット接合部３２８の耐久性及び／又は疲労試験を実施するために用いることができる。
【００３０】
図１０では、ユニバーサル試験機４００は、比較的高い剛性を持つ架台４０２を含むことができ、この架台４０２は、試験室のベンチ又は床のような表面に据え付けることができる。ユニバーサル試験機４００は、架台４０２から上方に延出する複数の支柱部材又は柱状部材４０４を含むことができる。クロスヘッド部４０６は、これらの柱状部材４０４を掛け渡すように延在することができる。クロスヘッド部４０６は、垂直方向に可動であるので、引張試験荷重５００を試験試料３００に加えることができる。ユニバーサル試験機４００は、ジンバルロッド６０６を把持する油圧把持具４１２、及び試験装置６００のシャフト６４８を把持する油圧把持具４１２のような係合機構を含むことができる。油圧把持具４１２は、シャフト６４８及びジンバルロッド６０６との係合及び係合解除を迅速に行なって、試験試料３００を非常に迅速に取り替えることができる。
【００３１】
ユニバーサル試験機４００は、クロスヘッド部４０６を上下に移動させて、引張試験荷重５００を、試験装置６００内に取り付けられる試験試料３００に加えるアクチュエータ４１４を含むことができる。アクチュエータ４１４は、油圧駆動する、電気駆動する、機械駆動することができるか、又はこれらの駆動方式を組み合わせることにより駆動することができる、又はアクチュエータ４１４は他の適切な手段によって駆動することができる。ユニバーサル試験機４００は、ロードセル（荷重検出部）のような軸荷重測定装置４０８を含むことができる。図示の実施形態では、荷重測定装置４０８は、以下に説明するように、試験装置６００の上側固定具６０２に取り付けられるジンバルジョイント６０４から上方に延びるジンバルロッド６０６の上側ロッド端部６０８に接続することができる。ロードセルは、試験試料３００に荷重軸４１０に沿って加えることができる引張試験荷重５００の絶対値を測定するように構成することができる。
【００３２】
図１１は、試験装置６００の側面図である。この試験装置６００は、下側固定具６３４及び上側固定具６０２を含むことができる。下側固定具６３４は、補強材構成部材３０８（図６）を所定位置に強固に配置するか、又は締め付けて、補強材構成部材３０８の垂直方向及び／又は横方向の動きを防止することができる。下側固定具６３４は、外側クランピングブロック及び内側クランピングブロック６４４を含むことができる。外側クランピングブロックは、内側クランピングブロック６４４を収容する成形切欠き溝６４２を含むことができる。外側クランピングブロック及び内側クランピングブロック６４４の成形切欠き溝６４２は、試験試料３００の脚部３１８の幾何学形状にぴったり合うように構成することができる。
【００３３】
上側固定具６０２は、外板構成部材３０２（図示せず）に、試験試料３００（図６）のフィレット接合部３２８（図６）の両側の一対の個別係合位置６２６（図１３）で係合するように構成することができる。例えば、上側固定具６０２は、ロードピン６２４のような一対の係合具６２２を含むことができ、これらの係合具６２２は、これらの係合位置６２６に配置可能であるので、引張力５０４（図１４）を外板構成部材３０２（図６）に、引張試験荷重５００を、ジンバルロッド６０６を介して加えているときに加えることができる。これらの係合位置６２６は係合位置間隔６２８だけ離間させることができ、この係合位置間隔６２８は、接着剤／外板境界３３４のこれらのフィレット辺３３２におけるような、フィレット接合部３２８の所定位置におけるモーメントとせん断力の所望の比率を実現するように選択することができる。
【００３４】
図１２は、試験装置６００の斜視図であり、上側固定具６０２のジンバルプレート６１４の両側に取り付けることができる一対のサイドプレート６３０を示している。これらのサイドプレート６３０は、これらの係合具６２２（例えば、ロードピン６２４）をジンバルジョイント６０４に接続することができる。これらのサイドプレート６３０の各サイドプレートは、これらのロードピン６２４を収容するピン孔６３２を含む。ロードピン６２４のような係合具６２２は、外板構成部材３０２（図１３）の下を延在することができる。これらのプレートピン６２０は、これらのサイドプレート６３０をジンバルプレート６１４に接続することができる。ユニバーサル試験機４００（図１０）のアクチュエータ４１４（図１０）から引張試験荷重５００（図１０）が加わると、ロードピン６２４が、外板構成部材３０２（図６）の内側表面３０４（図６）に、これらの係合位置６２６（図１３）で接触する。
【００３５】
図１３では、これらのロードピン６２４は、これらの係合位置６２６に配置することができ、これらの係合位置６２６は、フィレット接合部３２８の両側のフィレット接合部３２８から略等距離に配置することにより、略同一の引張力５０４をフィレット接合部３２８の各側の外板構成部材３０２に加えることができる。係合位置間隔６２８（図１１）は、引張力５０４がこれらのロードピン６２４によって加わるこれらの位置の間の距離として定義することができる。これらのロードピン６２４は、引張力５０４を外板構成部材３０２に、フィレット接合部３２８の各側の点荷重又は線荷重として加えることができる。
【００３６】
１つの実施形態では、係合位置間隔６２８は、試験試料３００で代表して表わされる構造組立体１００（図３）の隣接配置される一対のパネル補強材１０８（図３）の補強材ピッチ１２４（図３）よりも短くする必要がある。係合間隔６２８は、外板パネル１０２（図３）に構造組立体１００のフィレット接合部１２８（図３）の位置で生じる曲げ荷重及びせん断荷重に略等しい大きさの曲げ荷重及びせん断荷重が外板構成部材３０２に掛かるような間隔とすることができる。試験装置６００は、１つの長さの係合位置間隔６２８だけ離間するピン孔６３２を有するサイドプレートを取り外し、異なる長さの係合位置間隔６２８だけ離間するピン孔６３２を有するサイドプレートと取り替えることができるように構成することができる。これらのピン孔６３２の間の所望の係合位置間隔６２８を持つサイドプレートを取り付けることにより、モーメントとせん断力の所望の比率を試験試料３００に、フィレット接合部３２８の所定位置（例えば、これらのフィレット辺３３２）で、引張試験中に生じさせることができる。
【００３７】
図１３は、試験装置６００の断面図であり、上側及び下側固定具６３４、及び試験試料３００の相互接続を示している。下側固定具６３４は、上に説明したように、補強材構成部材３０８（図６）を固定位置に締め付けるように構成することができる。補強材構成部材３０８は、ベース部分３１２（図６）と、ベース部分３１２から外側に延出する少なくとも２つの脚部３１８とを含むことができる。図示の実施形態では、ベース部分３１２は、緩やかに湾曲する断面形状３１４（図６）を有することができる。ベース部分３１２は頂部３１６（図６）を有することができ、この頂部３１６は、外板構成部材３０６（図６）の内側表面３０４（図６）に大面積で接触するように配置することができる。
【００３８】
これらの脚部３１８は、ベース部分３１２（図６）と一体となってＶ字形状を形成することができる。内側クランピングブロック６４４及び外側クランピングブロック６３８は、これらの脚部３１８のＶ字形状にぴったり合うように構成することができる。しかしながら、内側クランピングブロック６４４及び外側クランピングブロック６３８は、多種多様な異なる補強材構成部材３０８（図６）形状のうちの何れの補強材構成部材形状にもぴったり合うように構成することができ、Ｖ字形状の脚部３１８にぴったり合う形状に限定されない。補強材構成部材３０８の形状又は構造に関係なく、下側固定具６３４は、これらの脚部３１８を固定位置に強固に締め付けて、これらの脚部３１８の垂直方向及び横方向の動きを防止する。
【００３９】
１つの実施形態では、下側固定具６３４は、内側クランピングブロック６４４の垂直方向位置を、外側クランピングブロックに形成することができる成形切欠き溝６４２に対して調整する調整機構６５０を含むことができる。例えば、調整機構６５０は、内側クランピングブロック６４４から下方に延出するシャフト６４８に形成されるネジ切り部６５２を備えることができる。シャフト６４８は、内側クランピングブロック６４４に形成することができる円形孔６４６にぴったり合う形状の円形先端６５６を有することができる。シャフト６４８は、内側クランピングブロック６４４から下方に延出することができ、六角端部６６０（図１２）で終端することができる。
【００４０】
ネジ切り部６５２は、外側クランピングブロック６３８に形成されるネジ孔６５８に螺合させることができる。六角端部６６０が回転すると、軸調整方向６５４に沿った内側クランピングブロック６４４の位置の調整が容易になるので、内側クランピングブロック６４４及び外側クランピングブロック６３８がこれらの脚部３１８の内側表面３２０及び外側表面３２２のそれぞれを締め付け係止する状態へと移行させることができる。このようにして、試験試料３００を内側クランピングブロック６４４と外側クランピングブロック６３８との間にぴったり締め付けることができる。更に、シャフト６４８が外側クランピングブロック６３８に螺合すると、大量の試験試料３００を試験するときに異なる試験試料３００を非常に迅速に取り付け、取り外し易くなる。
【００４１】
図１４を参照するに、試験装置６００はジンバルジョイント６０４を含むことができ、このジンバルジョイント６０４は、上側固定具６０２にジンバルプレート６１４を介して機械的に接続することができる。ジンバルプレート６１４は、ピン孔６３２を含むことができ、これらのピン孔６３２は、ジンバルプレート６１４をサイドプレート６３０に接続する対応する数のプレートピン６２０を収容するようにサイズ設定し、構成することができる。前に説明したように、これらのサイドプレート６３０の各サイドプレートは、図１４に示すロードピン６２４のような係合具６２２を収容するピン孔６３２を含むことができる。ロードピン６２４及びプレートピン６２０は、円筒形状とすることができるが、ロードピン６２４及びプレートピン６２０は、非円筒状に設けてもよい。外側クランピングブロック６３８は、これらのロードピン６２４に隙間を存して嵌合するピン凹部６４０を含むことができる。これらのロードピン６２４は、フィレット接合部３２８の長さに略平行な方向を向くことができる。これらのロードピン６２４は、引張力５０４が外板構成部材３０２（図６）の内側表面３０４（図６）に加わっているときのこれらのロードピン６２４の曲がりに耐えるだけの強度を備えたサイズに設定することができる。
【００４２】
図１４では、ジンバルジョイント６０４は、以下に更に詳細に説明するように、フィレット接合部３２８が非対称曲げ５１０’（図２５）及び非対称せん断力５１２’（図２５）を殆ど受けないように構成することができる。ジンバルジョイント６０４はジンバルロッド６０６を含むことができる。ジンバルロッド６０６は、ジンバルプレート６１４に形成される開口部６１８を通って上方に延出することができる。ジンバルロッド６０６は、上側ロッド端部６０８及び下側ロッド端部６１０を有することができる。上側ロッド端部６０８は、図１０に示すロードセルのような荷重測定装置４０８（図１０）に機械的に接続することができる。下側ロッド端部６１０は、球形凸面６１２を有することができ、球形凸面６１２は、ジンバルプレート６１４の下面に形成されるような、ジンバルプレート６１４に形成される球形凹面６１６に摺動可能に係合することができる。ジンバルプレート６１４は、下側ロッド端部６１０に対してユニバーサルに回転させることができる。引張試験荷重５００を、上側固定具５００を介して加えると、反力５０２が下側固定具６００に生じる。
【００４３】
図１３に示すジンバルジョイント６０４の形状は、ジンバルジョイント６０４に関して代わりに採用できる形状を限定するものとして解釈されてはならないことに留意されたい。この点に関して、ジンバルジョイント６０４は、ジンバルプレート６１４及び係合具６２２の向き６６２（図２１）を、これらの係合具６２２（例えば、ロードピン６２４）から略同一の引張力５０４を、試験試料３００のフィレット接合部３２８の両側の係合位置６２６に加えることができるように容易に変えることができる任意の形状に設けることができる。図１４に示すジンバルジョイント６０４は、引張荷重軸４１０（図１０）に対して殆ど自在な角度範囲で運動することができるように構成することができる。
【００４４】
更に、試験装置６００は、ジンバルプレート６１４及び係合具６２２の角度方向の向きに関係なく、引張試験荷重５００が試験試料３００にジンバルジョイント６０４を介して加わるように構成することができる。有利な点として、ジンバルジョイント６０４は、上に説明した非対称曲げモーメント５１０’（図２５）及び非対称せん断力５１２’（図２５）が試験試料３００に殆ど発生することがないように構成することができる。ジンバルジョイント６０４は、ユニバーサル試験機４００（図１０）との試験試料３００の位置合わせ不良を解決するように構成することができる。このような位置合わせ不良は、試験試料３００の製造誤差によって生じる、又は試験装置６００及び／又はユニバーサル試験機４００に関連する位置合わせ不良により生じる。有利な点として、ジンバルジョイント６０４は、引張試験荷重５００を複数の試験試料３００に加える際の再現性を向上させることができる。この点に関して、ジンバルジョイント６０４は、試験結果の精度を高めることができる。
【００４５】
図１５を参照するに、図示されるのは、補強材構成部材３０８と外板構成部材３０２との間のフィレット接合部３２８の側面図であり、引張力５０４（図１４）が図１４に示すようにフィレット接合部３２８の両側に加わるときにフィレット接合部３２８に生じ得る曲げモーメント５０６及び面外せん断力５０８を示している。引張力５０４がロードピン６２４（図１４）から外板構成部材３０２に接合線の両側の係合位置６２６（図１４）で加わると、牽引力がフィレット接合部３２８に作用する。上に説明したように、これらの係合位置６２６の各係合位置は、引張力５０４が外板構成部材３０２の内側表面３２０に点荷重又は線荷重として加わる位置を表わしている。引張力５０４が加わると、外板構成部材３０２を、図５に示す構造組立体１００の外板パネル１０２（図５）に生じ得る曲がりと同様に曲げることができる。引張力５０４が外板構成部材３０２に加わると、面外せん断力５０８が更に、外板構成部材３０２及び／又はフィレット接合部３２８に生じる。
【００４６】
上に説明したように、これらの係合位置６２６（図１４）は、係合位置間隔６２８（図１４）だけ離間させて、曲げモーメント５０６及びせん断力５０８が、図４に示すように、分散した引張引き剥がし荷重２００を受ける構造組立体１００のフィレット接合部３２８に生じる曲げモーメント２０４及びせん断力２０６の大きさとほぼ同様の大きさを有するようにすることができる。このようにして、試験装置６００は、構造組立体１００の接着剤／外板境界１３４（図４）のフィレット辺１３２（図４）におけるモーメントとせん断力の所望の比率を略再現する手段となる。これらのフィレット辺１３２におけるモーメントとせん断力の所望の比率を実現することにより、フィレット接合部３２８（図４）の強度特性を正確に求めることができる。
【００４７】
図１６を参照するに、図示されるのは、試験装置６００の側面図であり、ジンバルプレート６１４の両側に取り付けられるサイドプレート６３０を示している。これらのサイドプレート６３０は、外側クランピングブロックの側面に沿って下方に延出している。これらのロードピン６２４は、これらのサイドプレート６３０に形成されるピン孔６３２を通って延出する。これらのロードピン６２４は、ジンバルジョイント６０４に、これらのサイドプレート６３０及びジンバルプレート６１４を介して接続されるものとして図示されているが、これらのロードピン６２４は、ジンバルジョイント６０４に、多種多様な異なる構成のうちの何れかの構成で機械的に接続することができる。例えば、これらのサイドプレート６３０及びジンバルプレート６１４は一体構造として形成することができる。この点に関して、これらのロードピン６２４は、ジンバルジョイント６０４に、これらのロードピン６２４の方向をジンバルロッド６０６に対して殆ど自在に向けることが容易になるように任意の態様で機械的に接続することができる。
【００４８】
図１７を簡単に参照するに、図示されるのは、下側固定具６３４を見上げたときの底面図である。前に説明したように、シャフト６４８（図１４）は、内側クランピングブロック６４４（図１４）に形成することができる円形孔６４６（図１４）にぴったり合う形状の円形先端６５６（図１４）を有することができる。シャフト６４８は、内側クランピングブロック６４４（図１４）から下方に延出することができ、六角端部６６０で終端させることができる。六角端部６６０によって、当該シャフトを、開放端レンチのような工具に容易に係合させることができる。このように、六角端部６６０によって当該シャフトを容易に回転させることができる。当該シャフト６４８が回転すると、シャフト６４８を外側クランピングブロック６３８に対して容易に軸方向に移動させることができる。シャフト６４８が外側クランピングブロック６３８に対して軸方向に移動すると、内側クランピングブロック６４４を、図１３に示す外側クランピングブロック６３８の成形切欠き溝６４２に対して軸方向に移動させることができるので、試験試料３００を試験装置６００に取り付け、試験装置６００から取り外すことができる。有利な点として、外側クランピングブロック６３８とのシャフト６４８の螺合によって、一連の引張試験を行なうときの試験試料３００の極めて迅速な取り替えが容易になる。
【００４９】
図１８を参照するに、図示されるのは、試験試料３００（図１５）の補強材構成部材３０８（図１５）を外板構成部材３０２（図１３）に結合させるフィレット接合部３２８（図１３）の引張強度を特徴付ける方法７００に含まれる１つ以上の操作を有するフローチャートである。当該方法のステップ７０２では、試験試料３００を試験装置６００に取り付けることができる。有利な点として、試験装置６００は、位置合わせ不良が試験試料３００（図１３）に、試験装置６００（図１３）に、及び／又はユニバーサル試験機４００（図１０）に生じる場合に、試験試料３００に対する試験を行なうことができるように構成される。例えば、図１９は、外板構成部材３０２の基準の向き３０３（幻影線で示す）からのずれ角度３０５をもって表わされる向き（例えば、直角でない向き）を向いている外板構成部材３０２（実線で示す）を有する試験試料３００を示している。
【００５０】
図１８の方法７００のステップ７０４では、試験試料３００（図１３）の補強材構成部材３０８（図１５）を、補強材構成部材３０８の脚部３１８を下側固定具６３４の内部に取り付けることにより、強固に配置することができる。例えば、図１３は、内側クランピングブロック６４４と外側クランピングブロック６３８の成形切欠き溝６４２との間に締め付けられる下側固定具６３４の長さを示している。試験試料３００を試験装置６００に取り付ける際、シャフト６４８を回転させて、内側クランピングブロック６４４を成形切欠き溝６４２に対して下降させることができる。試験試料３００は、これらの脚部３１８が内側クランピングブロック６４４と外側クランピングブロック６３８との間に挟まれるように取り付けることができる。調整機構６５０を調整して、これらの脚部３１８を内側クランピングブロック６４４と外側クランピングブロック６３８との間に締め付けることができる。このように、内側クランピングブロック６４４は、これらの脚３１８の内側表面３０４（図６）に当接することができ、外側クランピングブロック６３８は、これらの脚３１８の外側表面３０６（図６）に当接することができることにより、これらの脚３１８の横方向及び垂直方向の動きを防止することができる。
【００５１】
図１８の方法７００のステップ７０６では、フィレット接合部３２８（図６）のフィレット辺３３２（図６）におけるモーメントとせん断力の比率を選択することができる。上に説明したように、モーメントとせん断力の比率は、略均等に分散した引張引き剥がし荷重２００が、図３に示すパネル補強材１０８で補強される外板パネル１０２に作用している状態で、構造組立体１００のフィレット辺１３２に現われるモーメントとせん断力の比率を略再現するように選択することができる。モーメントとせん断力の比率は、フィレット接合部３２８の各側のフィレット辺における外板構成部材３０２（図６）に生じるせん断力５０８（図１５）に対する曲げモーメント５０６（図１５）の比率を含むことができる。
【００５２】
図１８の方法７００のステップ７０８では、外板構成部材３０２をフィレット接合部３２８の両側の係合位置６２６で係合させることができる。図２０は、試験試料３００の右側の外板構成部材３０２にロードピン６２４が係合し、試験試料３００の左側の外板構成部材３０２がロードピン６２４の上方に離間して位置している様子を示している。
【００５３】
図１８の方法７００のステップ７１０では、係合位置６２６（図２０）をフィレット接合部３２８（図２０）の各側に配置して、引張試験荷重５００がジンバルロッド６０６（図２０）を介して加わっているときに、フィレット接合部３２８の各側に作用する引張試験荷重５００（図１４）によって、フィレット辺３３２（図６）がモーメントとせん断力の比率の影響を受けるようにする。上に説明したように、係合位置間隔６２８（図１７）は、試験試料３００（図６）によって代表される形状のフィレット接合部１２８（図３）を有する構造組立体１００（図３）のこれらのパネル補強材１０８（図３）の間の補強材ピッチ１２４（図３）よりも短くする必要がある。係合位置間隔６２８は、構造組立体１００の外板パネル１０２（図３）に生じる曲げモーメント２０４（図３）及びせん断力２０６（図５）それぞれの大きさに略等しい大きさの曲げモーメント５０６（図１５）及びせん断力５０８（図１５）を生じるように選択することができる。
【００５４】
図１８の方法７００のステップ７１２では、引張試験荷重５００をフィレット接合部３２８に、これらの係合位置６２６で加えることができる。図２１は、引張試験荷重５００がジンバルロッド６０６に沿って加わっている様子を示している。有利な点として、試験試料３００が上側固定具６０２との位置合わせ不良を起こす場合、ジンバルジョイント６０４によって、上側固定具６０２の向きを調整して、ロードピン６２４の向きを、図２０に示す向きから図２１に示す向きに調整することができる。ロードピン６２４が、外板構成部材の内側表面３０４（図２０）に概略位置合わせされていることにより、略同一の引張力５０４をフィレット接合部３２８の両側の外板構成部材３０２に加えることができる。
【００５５】
図１８の方法７００のステップ７１４では、引張試験荷重５００（図２１）を加えているときに、フィレット接合部３２８（図２２）が非対称曲げ５１０’（図２５）を殆ど受けないようすることができる。この点に関して、これらのロードピン６２４（図２１）の向き６６２（図２１）を変えて、外板構成部材３０２（図２２）の内側表面３０４（図２２）に対するこれらのロードピン６２４の位置合わせを容易にすることにより、略同一の引張力５０４（図２２）をフィレット接合部３２８の各側の係合位置６２６（図２２）に加えることができるようにする。略同一の引張力５０４をこれらの係合位置６２６に加えると、略対称な曲げモーメント５１０、及び略対称なせん断力５１２（図２２）が、図２２の荷重分布図に示すように、フィレット接合部３２８の各側でフィレット辺３３２に加わる。この点に関して、ジンバルロッド６０４（図２１）を試験装置６００（図２１）に組み込むことにより、非対称曲げモーメント５１０’（図２５）及び非対称せん断力５１２’（図２５）がフィレット接合部３２８の両側に作用するのを防止することができる。
【００５６】
非対称曲げ５１０’（図２５）及び非対称せん断力５１２’（図２５）を防止する様子を一例として、図２３〜２５に示すことができ、図２３〜２５は、ジンバルジョイント６０４（図２１）を取り外した試験装置６００’を示している。図２３は、試験装置６００’に取り付けられる試験試料３００を示している。フィレット接合部３２８の右側のロードピン６２４’は外板構成部材３０２に接触している。しかしながら、フィレット接合部３２８の左側のロードピン６２４’は外板構成部材３０２から離間して配置される。図２４は、上側固定具６０２’に加わる引張試験荷重５００を示している。
【００５７】
図２５の荷重分布図は、引張力５０４が外板構成部材３０２にフィレット接合部３２８の右側及び左側で加わる様子を示している。引張試験荷重５００（図２４）が加わると、フィレット接合部３２８（図２４）の左側のロードピン６２４’（図２４）が外板構成部材３０２（図２４）の内側表面３０４（図２４）に接触する前に、フィレット接合部３２８（図２４）の右側のロードピン６２４’（図２４）が、外板構成部材３０２（図２４）の内側表面３０４（図２４）に接触する。外板構成部材３０２は補強材軸３２３（図２４）に対してずれ角度３０５（図１９）をもっているので、ロードピン６２４’から外板構成部材３０２の右側に加わる引張力５０４は、ロードピン６２４’から外板構成部材３０２の左側に加わる引張力５０４よりも大きい絶対値となって、非対称曲げ５１０’及び非対称せん断力５１２’が試験試料３００に生じる。引張力５０４が等しくないと、外板構成部材３０２の右側に加わる曲げモーメント及びせん断力５０８が、外板構成部材３０２の左側に加わる曲げモーメント及びせん断力５０８よりも大きい絶対値を有する。このような非対称曲げモーメント５１０’及び非対称せん断力５０８によって試験結果の精度が低下してしまう。
【００５８】
図１８を参照するに、方法７００のステップ７１６では、フィレット接合部３２８（図１３）の静的引張耐力又は静的引張強度を求めることができる。有利な点として、試験装置６００（図１３）によって、フィレット接合部３２８の荷重支持能力を直接求めることができ、従来の構造試験において必要とされるような、フィレット接合部３２８の歪み値又は応力値を測定し、記録し、次に歪み値又は応力値と強度値との相関を求める必要を回避することができる。有利な点として、本開示では、フィレット接合部３２８の静的引張耐力は、フィレット接合部３２８の不良箇所における引張試験荷重５００（図１３）の絶対値を記録することにより、直接求めることができる。不良箇所における引張試験荷重５００の絶対値をフィレット接合部長さ３２４（図６）で除算して、フィレット接合部の接合強度を、ポンド／インチのような単位線分当たりに働く力として表わすことができる。
【００５９】
当該方法では、試験結果を、所定のフィレット接合部３２８（図６）形状に対応する強度値の形式で作成することができる。これらの試験結果は、フィレット接合部３２８の不良モードについての記述を含むことができる。例えば、不良モードは、フィレット接合部３２８の内部の接着剤材料３３８（図６）の粘着力不良を含むことができる。不良モードは更に、接着剤と補強材構成部材３０８（図６）との境界における接着不良、及び／又は接着剤と外板構成部材との境界における接着不良を含むことができる。不良モードは更に、外板構成部材３０２（図６）材料及び／又は補強材構成部材３０８材料の剥離及び／又は割れのような被着体（すなわち、外板構成部材３０２及び補強材構成部材）のうちの１つの被着体の不良、又は他の不良モード、或いは不良モードの組み合わせを含むことができる。これらの試験結果は、各不良箇所に関連する環境条件（例えば、試験試料の温度、相対湿度）、及びジョイント強度試験証明書及び／又は航空機証明書に使用されるような、フィレット接合部３２８の対応する安全余裕度についての記述を含むことができる。
【００６０】
本開示についての更に別の変形及び改善は、この技術分野の当業者には明白である。従って、本明細書において記載され、例示される構成要素の特定の組み合わせは、本開示の特定の実施形態を表わすためにのみ用いられ、本開示の思想及び範囲に含まれる別の実施形態又は装置を限定するものとして用いられるべきではない。
【符号の説明】
【００６１】
１００    構造組立体
１０２    外板パネル
１０８    パネル補強材
１２４    補強材ピッチ
１２８    フィレット接合部
１３２    フィレット辺
１３４    接着剤／外板境界
２００    引張引き剥がし荷重
３００    試験試料
３０２    外板構成部材
３０４    外板構成部材の内側表面
３０８    補強材構成部材
３１２    ベース部分
３１８    脚部
３２０    脚部の内側表面
３２２    脚部の外側表面
３３２    フィレット辺
５００    引張試験荷重
６００    試験装置
６０２    上側固定具
６０４    ジンバルジョイント
６２２    一対の係合具
６２４    円筒ロードピン
６２６    一対の係合位置
６３４    下側固定具
６３８    外側クランピングブロック
６４４    内側クランピングブロック
６５０    調整機構
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【外国語明細書】
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2014006252000002.pdf
2014006252000003.pdf
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