(57)【要約】【課題】迅速かつ正確に、脆性材料よりなる試験体を強度評価可能な一軸引張試験方法に好適に適用可能な試験体保持具、これを有する引張試験装置、又、上記一軸引張試験方法を提供する。【解決手段】試験体保持具１Ａは、試験体５の一端部を固化物質３６により固定させるための第１固定面部１１と引張試験装置６に直接又は間接に連結させる第１連結部１１０とを有する第１保持具１と、試験体５の他端部を固化物質３６により固定させるための第２固定面部２２と引張試験装置６に直接又は間接に連結させる第２連結部２２０とを有する第２保持具２とを備える。一軸引張試験方法は、試験体５の一端部を第１保持具１、他端部を第２保持具２にそれぞれ固化物質３６で固定し、第１保持具１及び第２保持具２を引張試験装置６に直接又は間接にそれぞれ連結し、試験体５に対して第１保持具１及び第２保持具２を介して一軸引張荷重を負荷する方法とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張試験装置を用いて脆性材料より構成される試験体の一軸引張試験を行う際に上記試験体を保持するための試験体保持具であって、
上記試験体の一端部を固化物質により固定させるための第１固定面部と、上記引張試験装置に直接または間接に連結させる第１連結部とを備える第１保持具と、
上記試験体の他端部を上記固化物質により固定させるための第２固定面部と、上記引張試験装置に直接または間接に連結させる第２連結部とを備える第２保持具と、
を有する、試験体保持具。
【請求項２】
上記第１連結部に、上記引張試験装置に連結させる第１可撓性線材が取り付けられており、
上記第２連結部に、上記引張試験装置に連結させる第２可撓性線材が取り付けられている、請求項１に記載の試験体保持具。
【請求項３】
上記第１連結部および上記第２連結部がそれぞれピン部材を有しており、
上記第１可撓性線材の一端部が、上記第１連結部における上記ピン部材の周りを回転可能に取り付けられており、
上記第２可撓性線材の一端部が、上記第２連結部における上記ピン部材の周りを回転可能に取り付けられている、請求項２に記載の試験体保持具。
【請求項４】
上記第１保持具および上記第２保持具は、それぞれ上記試験体の端部における側面の複数個所を固定させる複数の上記第１固定面部および上記第２固定面部を備えている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の試験体保持具。
【請求項５】
上記試験体は、板状であり、
上記第１固定面部および上記第２固定面部は、上記試験体の一端部および他端部における少なくとも表裏両方の板面に対向するようそれぞれ複数設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験体保持具。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の試験体保持具を有する、引張試験装置。
【請求項７】
脆性材料より構成される試験体の一端部を固化物質により第１保持具に固定し、
上記試験体の他端部を上記固化物質により第２保持具に固定し、
上記試験体を保持した上記第１保持具および上記第２保持具を引張試験装置に直接または間接にそれぞれ連結し、
上記試験体に対して上記第１保持具および上記第２保持具を介して一軸引張荷重を負荷する、
一軸引張試験方法。
【請求項８】
上記試験体は、板状であり、
上記試験体の一端部および他端部における表裏の少なくとも一方の板面を上記固化物質により上記第１保持具および上記第２保持具に固定する、請求項７に記載の一軸引張試験方法。
【請求項９】
上記固化物質は、接着剤、ろう材、樹脂、および、無機セメントからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項７または８に記載の一軸引張試験方法。
【請求項１０】
上記第１保持具を第１可撓性線材を介して上記引張試験装置に連結し、上記第２保持具を第２可撓性線材を介して上記引張試験装置に連結する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の一軸引張試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験体保持具および引張試験装置ならびに一軸引張試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックス等の脆性材料の強度評価試験法としては、３点曲げや４点曲げなどの曲げ試験が一般的である。また、高温クリープ試験や高温超塑性試験などの特殊な場合を除いてほとんど行われていないものの、一軸引張試験も知られている。脆性材料の一軸引張試験では、機械的な応力によって試験片を掴んで保持する保持具が用いられている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】西田俊彦・安田榮一  編著「セラミックスの力学的特性評価」日刊工業新聞社、１９８６年８月２９日、ｐ．２５−３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は、以下の点で課題がある。例えば、厚みが０．２ｍｍ以下の薄い板状の脆性材料に対して曲げ試験を行う場合、荷重負荷時のたわみが大きくならないようにするため、長さ１０ｍｍ程度の小さな試験片を支点間距離８ｍｍ以下で試験することが必要になる。したがって、一回の曲げ試験での検査領域は、微小体積に限られる。そのため、例えば、脆性材料よりなる４インチ角サイズ程度の薄い板状の被測定対象を強度評価するには、１００個以上の小さな試験片を被測定対象から切り出し、特殊な曲げ試験治具を用いて曲げ試験を行わなければならず、試験に時間がかかる。また、多数の小さな試験片による強度分布から統計的な処理によって被測定対象の強度の推定を行うため、常に大きな誤差が付きまとう。
【０００５】
一方、引張強度は、脆性材料を構造材料として利用する場合の重要な特性値であり、構造用部品の設計に極めて有益なデータとなる。ところが、従来の脆性材料の一軸引張試験では、保持具にて試験片を掴み、機械的な応力によって試験片を保持する。そのため、試験片の保持部分に応力集中が生じてその箇所で破壊することが多く、試験が困難である。上記応力集中を低減するため、試験片の端部を拡げて肩部を形成し、この肩部をピンやリングに引っ掛けて保持する保持具も考えられている。しかし、脆性材料をこのような複雑な形状に加工するには、時間とコストがかかるため、この種の保持具を用いた試験法は、一般的な試験法としては採用されていない。
【０００６】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、迅速かつ正確に、脆性材料より構成される試験体を強度評価可能な一軸引張試験方法に好適に用いることができる試験体保持具、これを有する引張試験装置、また、上記一軸引張試験方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、引張試験装置を用いて脆性材料より構成される試験体の一軸引張試験を行う際に上記試験体を保持するための試験体保持具であって、
上記試験体の一端部を固化物質により固定させるための第１固定面部と、上記引張試験装置に直接または間接に連結させる第１連結部とを備える第１保持具と、
上記試験体の他端部を上記固化物質により固定させるための第２固定面部と、上記引張試験装置に直接または間接に連結させる第２連結部とを備える第２保持具と、
を有する、試験体保持具にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、上記試験体保持具を有する、引張試験装置にある。
【０００９】
本発明のさらに他の態様は、脆性材料より構成される試験体の一端部を固化物質により第１保持具に固定し、
上記試験体の他端部を上記固化物質により第２保持具に固定し、
上記試験体を保持した上記第１保持具および上記第２保持具を引張試験装置に直接または間接にそれぞれ連結し、
上記試験体に対して上記第１保持具および上記第２保持具を介して一軸引張荷重を負荷する、
一軸引張試験方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記一軸引張試験方法では、脆性材料より構成される試験体が機械的に締め付けられることなく、固化物質により第１保持具および第２保持具に試験体が固定される。そのため、試験体の固定部分に応力集中を発生させることなく第１保持具および第２保持具によって試験体が保持され、上記固定部分からの破壊が起こり難い。そして、上記一軸引張試験方法では、上記試験体に対して第１保持具および第２保持具を介して一軸引張荷重が負荷される。それ故、上記一軸引張試験方法によれば、試験体に応力集中を発生させることなく試験体を保持して一軸引張試験をすることができる。
【００１１】
また、上記一軸引張試験方法では、曲げ試験のように、脆性材料より構成される被測定対象から多数の小さな試験片を切り出す必要がなく、被測定対象そのものを試験体として用いて一軸引張試験により直接的な強度評価を実施することができる。それ故、上記一軸引張試験方法によれば、試験にかかる時間の短縮およびコストの低減を図ることができる。また、多数の小さな試験片による強度分布から統計的な処理によって被測定対象の強度の推定を行う必要もなくなるため、誤差が少なく、信頼性の高い強度評価を実施することが可能となる。よって、上記一軸引張試験方法によれば、従来に比べ、迅速かつ正確に、脆性材料より構成される試験体を強度評価することが可能になる。
【００１２】
また、上記試験体保持具によれば、脆性材料より構成される試験体の一端部を固化物質により第１保持具の第１固定面部に固定することができる。また、試験体の他端部を固化物質により第２保持具の第２固定面部に固定することができる。また、第１保持具の第１連結部により、引張試験装置に直接または間接に連結させることができる。また、第２保持具の第２連結部により、引張試験装置に直接または間接に連結させることができる。よって、上記試験体保持具は、上記一軸引張試験方法に好適に用いることができる。
【００１３】
また、上記引張試験装置は、上記試験体保持具を有している。そのため、上記引張試験装置は、上記試験体保持具を用い、上記一軸引張試験方法によって、迅速かつ正確に、脆性材料より構成される試験体を強度評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の試験体保持具、引張試験装置、および、一軸引張試験方法を説明するための模式的な説明図である。
【図２】実施例１の試験体保持具を説明するための模式的な説明図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】実施例２の試験体保持具、引張試験装置、および、一軸引張試験方法を説明するための模式的な説明図である。
【図６】実施例３の試験体保持具の一部を示す説明図であり、（ａ）および（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、第１保持具および第２保持具を構成するための１組の板状体の寸法図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
先ず、上記一軸引張試験方法について説明する。上記一軸引張試験方法において、試験体を構成する脆性材料としては、例えば、セラミックス、ガラスなどを例示することができる。
【００１６】
上記一軸引張試験方法では、試験体の一端部を第１保持具へ固定した後に、試験体の他端部を第２保持具へ固定してもよいし、試験体の他端部を第２保持具へ固定した後に、試験体の一端部を第１保持具へ固定してもよい。また、第１保持具への試験体の一端部の固定と、第２保持具への試験体の他端部の固定とを同時に行ってもよい。なお、試験体を第１保持具および第２保持具へ固定する際には、例えば、第１保持具、第２保持具を所定位置に位置決め可能な支持治具を用い、位置決めされた第１保持具、第２保持具に対し、試験体を固定することができる。
【００１７】
上記一軸引張試験方法では、試験体は板状であり、試験体の一端部および他端部における表裏の少なくとも一方の板面を固化物質により第１保持具および第２保持具に固定することが好ましい。曲げ試験では、板状の試験体の厚みが薄くなるほど、１回の試験で検査できる領域が小さくなるので、迅速かつ正確な強度評価が困難になる。上記構成によれば、板状の試験体であっても、上記一軸引張試験方法の効果を十分に発揮させることができ、迅速かつ正確な強度評価が実現することができる。また、上記構成によれば、第１保持具および第２保持具に固定する板面の面積を十分にとりやすいので、固化物質で試験体を十分に保持しやすくなる。
【００１８】
上記一軸引張試験方法において、固化物質は、第１保持具および第２保持具と試験体とを固化により一体化させることが可能な物質である。具体的には、固化物質は、試験体を第１保持具、第２保持具に固定する際に、液状やペースト状となって第１保持具および第２保持具部と試験体とに濡れることが可能であり、濡れた後は、時間が経過することによって、または、紫外線や温度等の外部からの刺激によって固化し、第１保持具および第２保持具と試験体とを一体化させることが可能な物質である。固化物質は、室温等において液状またはペースト状でなくても、温度を上げることによって一時的に液状またはペースト状となる物質も含まれる。
【００１９】
固化物質としては、より具体的には、例えば、接着剤、ろう材、樹脂、無機セメントなどを例示することができる。これらの固化物質によれば、第１保持具および第２保持具に試験体を十分に固定することができる。接着剤は、試験体と第１保持具および第２保持具とに対して接着性を有するものであれば、いずれのものでも用いることができる。接着剤としては、例えば、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。また、ろう材（ワックス等を含む）は、温度をかけると融けて冷えると固まる性質を有するものであれば、いずれのものでも用いることができる。ろう材としては、例えば、高級脂肪酸と一価または二価の高級アルコールとのエステル（蜜蝋やパラフィンワックス等）、金属系ろう材などが挙げられる。また、樹脂としては、例えば、樹脂埋め等に用いられるエポキシ樹脂などが挙げられる。また、無機セメントとしては、例えば、アルミナセメントなどが挙げられる。なお、第１保持具と試験体との固定に用いられる固化物質と、第２保持具と試験体との固定に用いられる固化物質は、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。前者の場合には、第１保持具および第２保持具への試験体の固定作業性が向上する利点がある。
【００２０】
上記一軸引張試験方法では、第１保持具を第１可撓性線材を介して引張試験装置に連結し、第２保持具を第２可撓性線材を介して引張試験装置に連結する構成とすることができる。この構成によれば、第１可撓性線材および第２可撓性線材により、引張荷重の中心軸を比較的簡単に一直線に合わせることができるので、測定誤差の大きな要因となる曲げモーメントの発生を抑制しやすくなる。そのため、上記構成によれば、試験体のほぼ全領域に均一な引張応力を作用させて一軸引張試験を行うことが可能となり、測定される引張強度の信頼性を高めることができる。
【００２１】
次に、上記試験体保持具について説明する。上記試験体保持具は、第１連結部に、引張試験装置に連結させる第１可撓性線材が取り付けられており、第２連結部に、引張試験装置に連結させる第２可撓性線材が取り付けられている構成とすることができる。この構成によれば、第１保持具および第２保持具を、それぞれ第１可撓性線材および第２可撓性線材を介して引張試験装置に間接に連結することが可能になる。そのため、この構成によれば、上述したように、試験体のほぼ全領域に均一な引張応力を作用させて一軸引張試験を行うことが可能となり、測定される引張強度の信頼性を高めることができる。
【００２２】
この場合、上記試験体保持具は、具体的には、第１連結部および第２連結部がそれぞれピン部材を有しており、第１可撓性線材の一端部が、第１連結部におけるピン部材の周りを回転可能に取り付けられており、第２可撓性線材の一端部が、第２連結部におけるピン部材の周りを回転可能に取り付けられている構成とすることができる。この構成によれば、第１可撓性線材の直線方向と第２可撓性線材の直線方向とが多少ずれて取り付けられた場合でも、荷重が負荷されはじめれば、試験体を保持したまま、各ピン部材の周りを、ピン部材を中心として第１可撓性線材および第２可撓性線材の一端部が回転する。そして、第１可撓性線材の直線方向と第２可撓性線材の直線方向とが一直線上に揃うことで、自動的に荷重の中心軸が合い、試験体に対して曲げモーメントが生じなくなる。そのため、この構成によれば、試験体のほぼ全領域により均一な引張応力を作用させて一軸引張試験を行うことが可能となり、測定される引張強度の信頼性を一層高めることができる。
【００２３】
上記試験体保持具において、第１保持具および第２保持具は、それぞれ試験体の端部における側面の複数個所を固定させる複数の第１固定面部および第２固定面部を備えている構成とすることができる。
【００２４】
この構成によれば、複数の第１固定面部および第２固定面部に、試験体の一端部および他端部をそれぞれ固定することができる。そのため、この構成によれば、第１保持具および第２保持具に試験体を十分に固定することができる。
【００２５】
上記試験体保持具において、試験体は板状であり、第１固定面部および第２固定面部は、試験体における一端部および他端部の少なくとも表裏両方の板面に対向するようそれぞれ複数設けられている構成とすることができる。
【００２６】
この構成によれば、試験体における一端部の少なくとも表裏両方の板面を、固化物質により複数の第１固定面部に固定することができる。同様に、試験体における他端部の少なくとも表裏両方の板面を、固化物質により複数の第２固定面部に固定することができる。そのため、この構成によれば、第１保持具および第２保持具に試験体を十分に固定することができる。
【００２７】
なお、上記一軸引張試験方法および上記試験体保持具において、第１保持具は、具体的には、後述する引張試験装置のクロスヘッド部（または基底部）へ、第２保持具は、引張試験装置の基底部（またはクロスヘッド部）へ直接または間接にそれぞれ連結することができる。また、第１可撓性線材および第２可撓性線材としては、具体的には、鋼製ワイヤー等のワイヤーなどを例示することができる。第１保持具および第２保持具は、他にも例えば、それぞれ自在継手（ユニバーサルジョイント）等の荷重軸の軸調整機構を有する部材を介して引張試験装置に連結することも可能である。
【００２８】
次に、上記引張試験装置について説明する。上記引張試験装置は、少なくとも引張試験を行うことが可能な試験機である。上記引張試験装置は、引張試験だけでなく、他の試験を行うことが可能であってもよい。
【００２９】
上記引張試験装置は、具体的には、クロスヘッド部と基底部とを備えている。そして、上記引張試験装置は、クロスヘッド部（または基底部）に、上記試験体保持具における第１保持具を、基底部（またはクロスヘッド部）に、上記試験体保持具における第２保持具を、直接または間接にそれぞれ連結可能に構成することができる。なお、上記引張試験装置は、自在継手（ユニバーサルジョイント）等の荷重軸の軸調整機構を有する部材を備え、当該部材を介して上記試験体保持具を連結可能に構成することも可能である。
【００３０】
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例の試験体保持具、引張試験装置、および、一軸引張試験方法について、図面を用いて説明する。
【００３２】
（実施例１）
実施例１の試験体保持具、引張試験装置、および、一軸引張試験方法について、図１〜図４を用いて説明する。先ず、本例の試験体保持具について説明する。
【００３３】
図１に示されるように、本例の試験体保持具１Ａは、後述する引張試験装置６を用いて脆性材料より構成される試験体５の一軸引張試験を行う際に上記試験体５を保持するために用いられるものである。図２〜図４に示されるように、試験体保持具１Ａは、第１保持具１と、第２保持具２とを有している。
【００３４】
第１保持具１は、試験体５の一端部を固化物質３６により固定させるための第１固定面部１１と、引張試験装置６に直接または間接に連結させる第１連結部１１０とを有している。第２保持具２は、試験体５の他端部を固化物質３６により固定させるための第２固定面部２２と、引張試験装置６に直接または間接に連結させる第２連結部２２０とを有している。本例において、試験体保持具１Ａは、脆性材料より構成される板状の試験体５を保持するためのものである。
【００３５】
第１保持具１は、積層された２つの金属製の板状体３０を有している。２つの板状体３０は、板面の略中央に板厚方向に貫通する第１貫通孔３１を有している。第１貫通孔３１には、ボルト３１０が挿通され、第１貫通孔３１に挿通されたボルト３１０には、ナット３１１が螺合される。２つの板状体３０は、ボルト３１０およびナット３１１による締結によって一体化される。
【００３６】
本例では、第１保持具１の他端部における２つの板状体３０の境界周辺に、試験体５の一端部を固化物質３６により固定させるための第１固定面部１１が形成されている。第１固定面部１１は、第１保持具１の他端部における２つの板状体３０のそれぞれに設けられている。第１固定面部１１は、具体的には、第１保持具１の他端部において、２つの板状体３０の厚みをそれぞれ本体部分よりも薄くし、２つの板状体３０の合わせ面側にそれぞれ段差部３３を設けることで形成されている。２つの第１固定面部１１は、互いに対向するように設けられている。２つの第１固定面部１１の間に形成された隙間に、試験体５の一端部が配置される。つまり、一方の第１固定面部１１は、板状の試験体５の一端部における一方の板面に対向する。他方の第１固定面部１１は、板状の試験体５の一端部における他方の板面に対向する。そして、一方の第１固定面部１１に、板状の試験体５の一端部における一方の板面が固化物質３６によって固定される。他方の第１固定面部１１に、板状の試験体５の一端部における他方の板面が固化物質３６によって固定される。なお、２つの第１固定面部１１の間に形成される隙間は、例えば、試験体５の厚みに１００〜２００μｍ程度を加えた大きさとすることができる。
【００３７】
２つの第１固定面部１１には、それぞれ溝部３４が接して設けられている。溝部３４は、固化物質３６により第１固定面部１１に試験体５を固定させる際に、余剰となった固化物質３６（接着剤やろう材など）が逃げる場所となる部分である。
【００３８】
本例において、第１保持具１は、具体的には、引張試験装置６に間接に連結される第１連結部１１０を有している。２つの板状体３０は、第１保持具１の一端面と第１貫通孔３１との間に、第２貫通孔３２を有している。第２貫通孔３２は、一軸荷重の負荷方向と垂直に２つの板状体３０を貫通している。第２貫通孔３２には、ピン部材３２０が挿通される。第１保持具１の一端面から第２貫通孔３２と第１貫通孔３１との間にかけて、空間部３５が形成されている。空間部３５には、第２貫通孔３２に挿通されたピン部材３２０の一部が露出するようになっている。本例では、空間部３５に露出したピン部材３２０に、第１保持具１の一端面から空間部３５内に挿通された第１可撓性線材４１の一端部が取り付けられる。具体的には、第１可撓性線材４１の一端部は、ピン部材３２０の周りを回転可能に取り付けられる。より具体的には、第１可撓性線材４１の一端部に形成された輪内に、ピン部材３２０が挿通されることで、ピン部材３２０を中心として第１可撓性線材４１が回転可能とされる。本例では、第１可撓性線材４１の他端部は、後述する引張試験装置６のクロススヘッド部６１に連結される。
【００３９】
第２保持具２は、基本的には、第１保持具１と同じ形状に形成されている。第２保持具２は、積層された２つの金属製の板状体３０を有している。２つの板状体３０は、板面の略中央に板厚方向に貫通する第１貫通孔３１を有している。第１貫通孔３１には、ボルト３１０が挿通され、第１貫通孔３１に挿通されたボルト３１０には、ナット３１１が螺合される。２つの板状体３０は、ボルト３１０およびナット３１１による締結によって一体化される。
【００４０】
本例では、第２保持具２の他端部における２つの板状体３０の境界周辺に、試験体５の他端部を固化物質３６により固定させるための第２固定面部２２が形成されている。第２固定面部２２は、第２保持具２の他端部における２つの板状体３０のそれぞれに設けられている。第２固定面部２２は、具体的には、第２保持具２の他端部において、２つの板状体３０の厚みをそれぞれ本体部分よりも薄くし、２つの板状体３０の合わせ面側にそれぞれ段差部３３を設けることで形成されている。２つの第２固定面部２２は、互いに対向するように設けられている。２つの第２固定面部２２の間に形成された隙間に、試験体５の他端部が配置される。つまり、一方の第２固定面部２２は、板状の試験体５の他端部における一方の板面に対向する。他方の第２固定面部２２は、板状の試験体５の他端部における他方の板面に対向する。そして、一方の第２固定面部２２に、板状の試験体５の他端部における一方の板面が固化物質３６によって固定される。他方の第２固定面部２２に、板状の試験体５の他端部における他方の板面が固化物質３６によって固定される。なお、２つの第２固定面部２２の間に形成される隙間は、例えば、試験体５の厚みに１００〜２００μｍ程度を加えた大きさとすることができる。
【００４１】
２つの第２固定面部２２には、それぞれ溝部３４が接して設けられている。溝部３４は、固化物質３６により第２固定面部２２に試験体５を固定させる際に、余剰となった固化物質３６（接着剤やろう材など）が逃げる場所となる部分である。
【００４２】
本例において、第２保持具２は、具体的には、引張試験装置６に間接に連結される第２連結部２２０を有している。２つの板状体３０は、第２保持具２の一端面と第１貫通孔３１との間に、第２貫通孔３２を有している。第２貫通孔３２は、一軸荷重の負荷方向と垂直に２つの板状体３０を貫通している。第２貫通孔３２には、ピン部材３２０が挿通される。第２保持具２の一端面から第２貫通孔３２と第１貫通孔３１との間にかけて、空間部３５が形成されている。空間部３５には、第２貫通孔３２に挿通されたピン部材３２０の一部が露出するようになっている。本例では、空間部３５に露出したピン部材３２０に、第２保持具２の一端面から空間部３５に挿通された第２可撓性線材４２の一端部が取り付けられる。具体的には、第２可撓性線材４２の一端部は、ピン部材３２０の周りを回転可能に取り付けられる。より具体的には、第２可撓性線材４２の一端部に形成された輪内に、ピン部材３２０が挿通されることで、ピン部材３２０を中心として第２可撓性線材４２が回転可能とされる。本例では、第２可撓性線材４２の他端部は、引張試験装置６の基底部６２に連結される。なお、本例では、第１可撓性線材４１および第２可撓性線材４２は、いずれも鋼製ワイヤーである。
【００４３】
次に、本例の引張試験装置について説明する。
【００４４】
図１に例示されるように、本例の引張試験装置６は、本例の試験体保持具１Ａを有している。引張試験装置６は、具体的には、クロスヘッド部６１と基底部６２とを備えている。そして、引張試験装置６は、クロスヘッド部６１に、試験体保持具１Ａにおける第１保持具１を、基底部６２に、試験体保持具１Ａにおける第２保持具２を、直接または間接にそれぞれ連結可能に構成されている。なお、図１では、第１保持具１が第１可撓性線材４１を介してクロスヘッド部６１に間接に連結可能に構成されており、第２保持具２が第２可撓性線材４２を介して基底部６２に間接に連結可能に構成されている例が示されている。
【００４５】
次に、本例の一軸引張試験方法について説明する。
【００４６】
本例の一軸引張試験方法は、脆性材料より構成される試験体５の一端部を固化物質３６により第１保持具１に固定し、試験体５の他端部を固化物質３６により第２保持具２に固定し、試験体５を保持した第１保持具１および第２保持具２を引張試験装置６に直接または間接にそれぞれ連結し、試験体５に対して第１保持具１および第２保持具２を介して一軸引張荷重を負荷する方法である。以下、例として、本例の試験体保持具１Ａを用いて本例の一軸引張試験方法を実施する場合について説明する。
【００４７】
本例の一軸引張試験方法では、脆性材料より構成される試験体５の一端部が固化物質３６により第１保持具１に固定される。また、試験体５の他端部が固化物質３６により第２保持具２に固定される。
【００４８】
ここでは、固化物質３６として、接着剤またはろう材などが用いられる。以下、蜜蝋やパラフィンワックス等のろう材を用いる例で説明する。本例では、具体的には、第１保持具１の一方および他方の板状体３０におけるそれぞれの第１固定面部１１に、熱によって溶けた固化物質３６を塗布する。一方の第１固定面部１１に塗布した固化物質３６と、試験体５の一端部における一方の板面とを貼り合わせるとともに、他方の第１固定面部１１に塗布した固化物質３６と、試験体５の一端部における他方の板面とを貼り合わせる。固化物質３６は自然冷却により固まらせることができる。同様に、第２保持具２の一方および他方の板状体３０におけるそれぞれの第２固定面部２２に、熱によって溶けた固化物質３６を塗布する。一方の第２固定面部２２に塗布した固化物質３６と、試験体５の他端部における一方の板面とを貼り合わせるとともに、他方の第２固定面部２２に塗布した固化物質３６と、試験体５の他端部における他方の板面とを貼り合わせる。固化物質３６は自然冷却により固まらせることができる。第１保持具１および第２保持具２の第１貫通孔３１にそれぞれボルト３１０を挿入し、それぞれナット３１１で固定する。
【００４９】
なお、板状の試験体５の大きさを、例えば、３０ｍｍ角、厚み１００μｍとした場合、試験体５の断面積は、３ｍｍ２断程度となる。この場合、破壊強度が４００ＭＰａのセラミックス材料では、引張荷重が１．２ｋＮとなる。この程度の引張荷重であれば、第１固定面部１１および第２固定面部２２の面積を十分にとることで、機械的な応力を作用させた保持ではなく、上述した固化物質３６による保持であっても、十分に試験体５を保持可能である。なお、本例では、第１固定面部１１および第２固定面部２２の面積は、いずれも、例えば、８ｍｍ×２２ｍｍ＝１７６ｍｍ２などとすることができる。
【００５０】
次いで、本例の一軸引張試験方法では、試験体５を保持した第１保持具１および第２保持具２が引張試験装置６に間接にそれぞれ連結される。具体的には、第１保持具１および第２保持具２の各第２貫通孔３２のそれぞれにピン部材３２０を挿通する。第１可撓性線材４１の一端部を、第１保持具１のピン部材３２０に回転可能に引っ掛け、第１可撓性線材４１の他端部を、引張試験装置６のクロスヘッド部６１に連結する。また、第２可撓性線材４２の一端部を、第２保持具２のピン部材３２０に回転可能に引っ掛け、第２可撓性線材４２の他端部を、引張試験装置６の基底部６２に連結する。
【００５１】
次いで、本例の一軸引張試験方法では、試験体５に対して第１保持具１および第２保持具２を介して一軸引張荷重が負荷される。
【００５２】
次に、本例の試験体保持具、引張試験装置、および、一軸引張試験方法の作用効果について説明する。
【００５３】
本例の一軸引張試験方法では、脆性材料より構成される試験体５が機械的に締め付けられることなく、固化物質３６により第１保持具１および第２保持具２に試験体５が固定される。そのため、試験体５の固定部分に応力集中を発生させることなく第１保持具１および第２保持具２によって試験体５が保持され、上記固定部分からの破壊が起こり難い。そして、本例の一軸引張試験方法では、試験体５に対して第１保持具１および第２保持具２を介して一軸引張荷重が負荷される。それ故、本例の一軸引張試験方法によれば、試験体５に応力集中を発生させることなく試験体５を保持して一軸引張試験をすることができる。
【００５４】
また、本例の一軸引張試験方法では、曲げ試験のように、脆性材料より構成される被測定対象から多数の小さな試験片を切り出す必要がなく、被測定対象そのものを試験体５として用いて一軸引張試験により直接的な強度評価を実施することができる。それ故、本例の一軸引張試験方法によれば、試験にかかる時間の短縮およびコストの低減を図ることができる。また、多数の小さな試験片による強度分布から統計的な処理によって被測定対象の強度の推定を行う必要もなくなるため、誤差が少なく、信頼性の高い強度評価を実施することが可能となる。
【００５５】
また、本例の一軸引張試験方法では、第１可撓性線材４１および第２可撓性線材４２により、引張荷重の中心軸を比較的簡単に一直線に合わせることができるので、測定誤差の大きな要因となる曲げモーメントの発生を抑制しやすい。そのため、本例の一軸引張試験方法によれば、試験体５のほぼ全領域に均一な引張応力を作用させて一軸引張試験を行うことが可能となり、測定される引張強度の信頼性を高めることができる。
【００５６】
次に、本例の試験体保持具によれば、脆性材料より構成される試験体５の一端部を固化物質３６により第１保持具１の第１固定面部１１に固定することができる。また、試験体５の他端部を固化物質３６により第２保持具２の第２固定面部２２に固定することができる。また、第１保持具１の第１連結部１１０により、引張試験装置６に間接に連結させることができる。また、第２保持具２の第２連結部２２０により、引張試験装置６に間接に連結させることができる。よって、本例の試験体保持具１Ａは、本例の一軸引張試験方法に好適に用いることができる。
【００５７】
また、本例の試験体保持具１Ａは、第１連結部１１０および第２連結部２２０に、それぞれ引張試験装置６に連結させる第１可撓性線材４１および第２可撓性線材４２が取り付けられている。本例の試験体保持具１Ａによれば、第１保持具１および第２保持具２を、それぞれ第１可撓性線材４１および第２可撓性線材４２を介して引張試験装置６に連結することができる。そのため、本例の試験体保持具１Ａによれば、試験体５のほぼ全領域に均一な引張応力を作用させて一軸引張試験を行うことが可能となり、測定される引張強度の信頼性を高めることができる。
【００５８】
また、本例の試験体保持具１Ａでは、第１可撓性線材４１および第２可撓性線材４２の一端部が、いずれもピン部材３２０の周りを回転可能に取り付けられている。そのため、本例の試験体保持具１Ａによれば、第１可撓性線材４１の直線方向と第２可撓性線材４２の直線方向とが多少ずれて取り付けられた場合でも、荷重が負荷されはじめれば、試験体５を保持したまま、各ピン部材３２０の周りを、ピン部材３２０を中心として第１可撓性線材４１および第２可撓性線材４２の一端部が回転する。そして、第１可撓性線材４１の直線方向と第２可撓性線材４２の直線方向とが一直線上に揃うことで、自動的に荷重の中心軸が合う（自動軸合わせ機構）。つまり、ピン部材３２０を中心として試験体５を保持した試験体保持具１Ａが回転することで、試験体５に対して曲げモーメントが生じなくなる。そのため、本例の試験体保持具１Ａによれば、試験体５のほぼ全領域により均一な引張応力を作用させて一軸引張試験を行うこと可能となり、測定される引張強度の信頼性を一層高めることができる。また、荷重の中心軸を合わせるために試験体５を取り外して試験体保持具１Ａによる保持、引張試験装置６への取り付けをやり直す必要もない。
【００５９】
また、本例の引張試験装置６は、試験体保持具１Ａを有している。そのため、本例の引張試験装置６は、試験体保持具１Ａを用い、本例の一軸引張試験方法によって、迅速かつ正確に、脆性材料より構成される試験体を強度評価することができる。
【００６０】
（実施例２）
実施例２の一試験体保持具、引張試験装置、および、一軸引張試験方法について、図５を用いて説明する。
【００６１】
本例の試験体保持体１Ｂは、脆性材料より構成される棒状の試験体５を保持するためのものである。棒状の試験体５としては、角棒状、円柱棒状、円筒棒状等の形状などを例示することができる。図５では、角棒状の試験体５が示されている。
【００６２】
本例において、第１保持具１および第２保持具２は、いずれも、樹脂部７を有している。樹脂部７は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂より形成される。ここでは、樹脂部７は、有底の成形カップ体７１内に充填されている例が示されている。第１保持具１および第２保持具２の一端部には、樹脂部７の中心軸に合わせて雌螺子孔（不図示）がそれぞれ形成されている。各雌螺子孔には、アイボルト７２がそれぞれ取り付けられている。本例では、第１保持具１側のアイボルト７２が第１連結部１１０を構成し、第２保持具２側のアイボルト７２が第２連結部を構成する。
【００６３】
また、第１保持具１の他端部における樹脂部７には、試験体５の一端部が埋設されている。本例では、試験体５の第１保持具１側の埋設部分における側面（不図示）に対向する樹脂部７の面部分が第１固定面部１１および固化物質３６に該当する。同様に、第２保持具２の他端部における樹脂部７には、試験体５の他端部が埋設されている。本例では、試験体５の第２保持具２側の埋設部分における側面（不図示）に対向する樹脂部７の面部分が第２固定面部２２および固化物質３６に該当する。つまり、本例では、第１固定面部１１と固化物質３６とが一体となっており、第２固定面部２２と固化物質３６とが一体となっている。なお、試験体５が多孔体である場合、真空含浸法等を利用し、試験体５の孔部内まで樹脂体７を形成するための樹脂を浸透させて固化させることができる。但し、この場合、試験体５の評価部分まで樹脂が達しないように留意することが必要である。
【００６４】
また、本例では、第１連結部１１０としての第１保持具１側のアイボルト７２に、引張試験装置６に連結させる第１可撓性線材４１が取り付けられている。また、第２連結部２２０としての第２保持具２側のアイボルト７２に、引張試験装置６に連結させる第２可撓性線材４２が取り付けられている。なお、本例の引張試験装置６は、試験体保持具１Ａに代えて本例の試験体保持具１Ｂを有する点以外は、実施例１と同様である。また、本例の一軸引張試験方法は、試験体保持具１Ａに代えて本例の試験体保持具１Ｂを用いて試験を実施する以外は、実施例１と同様である。
【００６５】
本例の一軸引張試験方法によれば、実施例１と同様に、迅速かつ正確に、脆性材料より構成される試験体５を強度評価することが可能になる。また、本例の試験体保持具１Ｂは、実施例１と同様に、本例の一軸引張試験方法に好適に用いることができる。また、本例の引張試験装置６は、本例の試験体保持具１Ｂを用い、本例の一軸引張試験方法によって、迅速かつ正確に、脆性材料より構成される試験体を強度評価することができる。
【００６６】
（実施例３）
実施例３の試験体保持具について、図６を用いて説明する。図６には、実施例１の試験体保持具１Ａにて説明した第１保持具１および第２保持具２を構成するための１組の板状体３０がより具体的に示されている。なお、図６に示される各部の寸法の単位はｍｍである。板状体３０の材質はアルミ合金である。また、本例の試験体保持具１Ａには、例えば、ガラス等の脆性材料より形成された縦４０ｍｍ×横２２ｍｍ×板厚１６０μｍの試験体５などを適用することができる。また、ピン部材３２０（図６では不図示）としては、直径５ｍｍ、長さ２５ｍｍのものを用いることができる。なお、図６（ｂ）のＡは、Ｍ３の６角穴付ボルト用の孔を意味し、図６（ｄ）のＢは、Ｍ３のナット用の孔を意味する。
【００６７】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施例では、第１保持具１の第１連結部１１０に第１可撓性線材４１を、第２保持具２の第２連結部２２０に第２可撓性線材４２をそれぞれ取り付け、引張試験装置６にこれらを介して間接に連結して一軸引張試験を行う例を示したが、第１保持具１の第１連結部１１０および第２保持具２の第２連結部２２０を、引張試験装置６のクロスヘッド部６１および基底部６２に直接連結することも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１Ａ、１Ｂ  試験体保持具
１  第１保持具
１１  第１固定面部
１１０  第１連結部
２  第２保持具
２２  第２固定面部
２２０  第２連結部
３６  固化物質
５  試験体
６  引張試験装置
【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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