(57)【要約】【課題】十字形状の板状試験片を用いた二軸圧縮引張試験において、面外座屈を抑制することができる二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法を提供する。【解決手段】本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具１は、十字形状の板状試験片１００の二軸圧縮引張試験を用いるものであって、板状試験片１００を両面から挟持する中央金型１１と、板状試験片１００の中央部１０１を押圧する押さえ機構２１と、中央金型１１の四辺の側方に配設されて板状試験片１００の各片部１０３を保持する第１側部金型３１および第２側部金型４１を備え、中央金型１１は、その各四辺の縁部に櫛歯状の中央金型櫛歯部１３と、中央部１０１を押圧する押圧面部１５とを有し、第１側部金型３１および第２側部金型４１は、片部１０３を保持する保持部３３および４３と、中央金型櫛歯部１３に抜き差し可能な側部金型櫛歯部３５および４５とを有することを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いる二軸圧縮引張試験用治具であって、
前記板状試験片を両面から挟持する一対からなる矩形の中央金型と、
該中央金型に前記板状試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段と、
前記中央金型の四辺の側方に配設されて前記板状試験片における十字形状の各片部を両面から挟持し、前記板状試験片の面内方向に所定の荷重を作用させる一対からなる側部金型と、を備え、
前記中央金型は、その四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部と、該中央金型櫛歯部に囲まれて前記中央金型で挟持された板状試験片の中央部を押圧する押圧面部を有し、
前記各側部金型は、前記板状試験片の片部を保持する保持部を有すると共に端部に前記中央金型櫛歯部に抜き差し可能な側部金型櫛歯部が形成されていることを特徴とする二軸圧縮引張試験用治具。
【請求項２】
前記一対の中央金型のうち少なくとも一方は、その押圧面部の少なくとも一部が透光性を有する材質で形成されていることを特徴とする請求項１記載の二軸圧縮引張試験用治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二軸圧縮引張試験用治具を用いて、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験方法であって、
前記中央金型の押圧面部で前記板状試験片の中央部を所定の押圧荷重で押圧すると共に、前記側部金型の保持部で前記板状試験片の各片部を保持した状態で、前記板状試験片の中央部に圧縮荷重又は引張荷重を作用させるようにしたことを特徴とする二軸圧縮引張試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いる二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板のような金属板材のプレス成形において、一方向から荷重が作用する一軸荷重（単軸応力）状態だけでなく、金属板材の面内において直交する二方向から荷重が作用する二軸荷重（二軸応力）状態で金属板材の変形が生じるものとみなされる。そのため、金属板材を被加工材とするプレス成形解析を高精度に行うためには、二軸応力状態における前記金属板材の応力−ひずみ特性を引張試験や圧縮試験などといった材料試験により予め把握しておく必要ある。
【０００３】
従来、金属板材の材料特性は、単軸引張試験や単軸圧縮試験（例えば特許文献１参照）のように、一軸方向から荷重を作用させる試験により取得されてきた。
【０００４】
また、金属板材のプレス成形においては、金属板材に与えられる荷重が引張から圧縮に反転する場合、引張変形時に達した応力値よりも低い応力で金属板材が再降伏して塑性変形する現象（バウシンガー効果）が知られている。そのため、金属板材のプレス成形解析を精度良く行うためには、バウシンガー効果を含めた材料特性を正確に把握することが重要視されている。
【０００５】
そのため、特許文献２には、薄鋼板試験片に引張から圧縮へ、又は圧縮から引張への単軸の荷重負荷繰り返し試験を行う装置が開示されている。
また、非特許文献１には、金属板材において引張荷重から圧縮荷重へと単軸の面内反転負荷試験を行う試験機が開示されている。
さらに、平板状の試験片に対して平面状の直交する二軸方向から荷重を作用させる材料試験方法も行なわれてきた（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平４−５４４４２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０９４０号公報
【特許文献３】特開平１１−９４７２１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】乃万暢賢、他2名、“金属板材の面内反転負荷試験法の研究”、[online]、[平成28年7月7日検索]、インターネット<URL:http://web.tuat.ac.jp/~kuwabara/about/poster/2011/Noma.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のとおり、金属板材に荷重を作用させる材料試験は行われているが、圧縮荷重を作用させた場合には、金属板材が板厚方向（面外方向）に座屈変形してしまうという問題があった。
また、金属板材に引張から圧縮へと面内反転負荷試験を行う場合においても、引張から圧縮へと応力状態が反転する際に金属板材が板厚方向に座屈変形してしまうといった問題があった。
【０００９】
これらの問題に対して、特許文献２に開示されている板厚方向の面外方向座屈変形を防ぐ単軸の反転負荷試験は、金属板材に対して単軸方向に引張荷重と圧縮荷重を作用させるものであるため、面内の二軸方向から圧縮荷重又は引張荷重を作用させることはできない。
【００１０】
また、非特許文献１に開示されている単軸の面内反転負荷試験機は、櫛歯同士が噛みあった一対の治具により金属板材の試験片を把持し、該治具をアクチュエータなどにより圧縮荷重又は引張荷重を作用させる方向に駆動させるものであるが、この方法は単軸方向にのみ圧縮・引張荷重を作用させるものであるため、二軸圧縮応力状態を再現することができず、また、試験片を把持する前記治具における櫛歯の隙間がたとえ微小であっても、試験片に圧縮荷重を作用させたときに試験片が前記隙間に入り込むように座屈変形してしまうという問題があった。
【００１１】
他方、特許文献３の二軸方向から荷重を作用させる材料試験方法では、板厚方向の面外方向座屈変形を防ぐことができない。
そのため、二軸圧縮応力状態や面内反転負荷を金属板材に作用させても座屈変形を生じさせずに、任意の二軸応力状態における金属板材の材料特性を取得することができる総合的な二軸圧縮引張試験が望まれていた。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる際に二軸圧縮応力状態下においても面外方向の座屈を抑制することができる二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具は、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いるものであって、前記板状試験片を両面から挟持する一対からなる矩形の中央金型と、該中央金型に前記板状試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段と、前記中央金型の四辺の側方に配設されて前記板状試験片における十字形状の各片部を両面から挟持し、前記板状試験片の面内方向に所定の荷重を作用させる一対からなる側部金型と、を備え、前記中央金型は、その四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部と、該中央金型櫛歯部に囲まれて前記中央金型で挟持された板状試験片の中央部を押圧する押圧面部を有し、前記各側部金型は、前記板状試験片の片部を保持する保持部を有すると共に端部に前記中央金型櫛歯部に抜き差し可能な側部金型櫛歯部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記一対の中央金型のうち少なくとも一方は、その押圧面部の少なくとも一部が透光性を有する材質で形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
（３）本発明に係る二軸圧縮引張試験方法は、上記（１）又は（２）に記載の二軸圧縮引張試験用治具を用いて、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させるものであって、前記中央金型の押圧面部で前記板状試験片の中央部を所定の押圧荷重で押圧すると共に、前記側部金型の保持部で前記板状試験片の各片部を保持した状態で、前記板状試験片の中央部に圧縮荷重又は引張荷重を作用させるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、十字形状の板状試験片に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いるものであって、前記板状試験片を両面から挟持する一対からなる矩形の中央金型と、該中央金型に前記板状試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段と、前記中央金型の四辺の側方に配設されて前記板状試験片における十字形状の各片部を両面から挟持し、前記板状試験片の面内方向に所定の荷重を作用させる一対からなる側部金型と、を備え、前記中央金型は、その四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部と、該中央金型櫛歯部に囲まれて前記中央金型で挟持された板状試験片の中央部を押圧する押圧面部を有し、前記各側部金型は、前記板状試験片の片部を保持する保持部を有すると共に端部に前記中央金型櫛歯部に抜き差し可能な側部金型櫛歯部が形成されていることにより、板状試験片に圧縮荷重を付与しても座屈を生じさせず二軸下での面内圧縮試験ができる。
また、板状試験片における一軸方向に圧縮荷重を付与するとともに該一軸方向に直交する軸方向に引張荷重を負荷する一軸圧縮・他軸引張試験、さらには、板状試験片の二軸方向に引張荷重を付与した後に二軸圧縮荷重を付与する面内反転負荷試験など、前記板状試験片における二軸方向に任意の応力状態を作用させた二軸圧縮引張試験を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具の各構成要素を説明する説明図であり、（ａ）は、二軸圧縮引張試験用治具を組付けたときの状態、（ｂ）は、二軸圧縮引張試験用治具を各構成要素に分解した状態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具の詳細を説明する図である。
【図３】本発明で対象とする十字形状の板状試験片を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る透明樹脂製の中央金型を示す図である。
【図５】本実施例で行ったCAE解析で用いた解析モデルを説明する図である。
【図６】本実施例で行ったCAE解析により得られた板状試験片の断面形状の解析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具は、図３に一例として示す十字形状の板状試験片１００に圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸圧縮引張試験に用いるものであって、図１および２に示すように、中央金型１１と、押さえ機構２１と、中央金型１１を挟んで対向配置された二組の第１側部金型３１および第２側部金型４１とを備えている。
以下、本発明において試験対象とする板状試験片１００について説明した後、本実施の形態に係る二軸圧縮引張試験用治具１の構成について説明する。
【００１９】
なお、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具は、既存の二軸圧縮引張試験機に装着して使用することを想定したものであり、二軸圧縮引張試験機に装着するために二軸圧縮引張試験用治具の寸法や形状などを適宜変更しても、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具の作用および機能が異なるものではない。
【００２０】
＜板状試験片＞
板状試験片１００は、図３に示すように、十字形状であり、二軸圧縮引張試験においてひずみや応力などの測定対象部位である正方形または長方形の中央部１０１と、中央部１０１の四辺から外方に延出する４つの片部１０３を有する（図３は正方形の例を示す）。
【００２１】
片部１０３は、中央部１０１を挟んで対向する二組の片部１０３ａおよび片部１０３ｂからなり、中央部１０１に対して片部１０３ａが延在する方向と片部１０３ｂが延在する方向とが中央部１０１において直交し、これらの方向が、板状試験片１００に対して圧縮荷重及び／又は引張荷重を作用させる二軸の方向に対応する。
【００２２】
すなわち、板状試験片１００に対して二軸圧縮試験を行うには、片部１０３のうち一方の一組の片部１０３ａと、他方の一組の片部１０３ｂそれぞれを介して中央部１０１に向かって圧縮荷重を作用させることにより、中央部１０１を二軸圧縮状態とする。
【００２３】
また、板状試験片１００に対して一軸圧縮・他軸引張試験を行うには、例えば、片部１０３のうち一方の一組の片部１０３ａを介して中央部１０１に向かって圧縮荷重を作用させるとともに、他方の一組の片部１０３ｂを介して中央部１０１に対して引張荷重を作用させることにより、中央部１０１を一軸圧縮・他軸引張状態とする。
【００２４】
さらに、板状試験片１００に対して二軸引張試験を行うには、例えば、片部１０３のうち一方の一組の片部１０３ａと、他方の一組の片部１０３ｂの双方を介して中央部１０１に対して引張荷重を作用させることにより、中央部１０１を二軸引張状態とする。
【００２５】
なお、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具は、図３に示した板状試験片１００に用いることに限定されるものではなく、二軸圧縮引張試験の荷重条件等に合わせて適宜に変更した形状の板状試験片に用いることができる。
【００２６】
＜中央金型＞
中央金型１１は、図１および２に示すように、板状試験片１００を上下両面から挟持する一対の矩形のものであり、該矩形の四辺の縁部に形成された櫛歯状の凹凸からなる中央金型櫛歯部１３と、４つの中央金型櫛歯部１３に囲まれて中央金型１１で挟持される板状試験片１００の中央部１０１を押圧する押圧面部１５を有している。
【００２７】
中央金型櫛歯部１３は、図２に示すように、押圧面部１５を挟んで対向する二組の中央金型櫛歯部１３ａおよび中央金型櫛歯部１３ｂからなり、一方の中央金型櫛歯部１３ａが延在する方向と、他方の中央金型櫛歯部１３ｂが延在する方向とが押圧面部１５において直交し、これらの方向が、板状試験片１００に対して圧縮荷重又は引張荷重を作用させる二軸の方向に対応する。
【００２８】
また、中央金型１１は、面内方向への移動を防止するため、その四隅が位置決めピン１７により押さえ機構２１のベース部２３に固定される。
【００２９】
なお、上下一対の中央金型１１のうち少なくとも一方の押圧面部１５の少なくとも一部を、透光性の材質で形成することにより、二軸圧縮引張試験において板状試験片１００の中央部１０１に生じたひずみを光学的に測定することができる。
そのため、中央金型１１は、一例として図４に示すように透明樹脂製としても良く、これにより二軸圧縮引張試験用治具１を軽量化することができ、作業性を向上させることも可能となる。
【００３０】
＜押さえ機構＞
押さえ機構２１は、中央金型１１に対して前記試験片の板厚方向に所定の挟持力を付与する挟持力付与手段として、図１に示すように、ベース部２３と天板部２５とボルト２７を備えてなるものであり、ベース部２３と天板部２５により中央金型１１の上下から挟持する。
【００３１】
押さえ機構２１においては、ベース部２３と天板部２５の四隅をボルト２７により任意の締付力で締め付けることにより中央金型１１に所定の挟持力を付与し、中央金型１１の押圧面部１５で板状試験片１００の中央部１０１を押圧することができる。
【００３２】
天板部２５の下面（中央金型１１側）における中央金型１１の上面（押圧面部１５に対応する上面側）には、当接する位置に凸部（図示なし）が設けられており、板状試験片１００の中央部１０１を押圧する挟持力を付与する際に、天板部２５を中央金型櫛歯部１３には当接させずに中央金型１１を挟持できるようになっている。
【００３３】
このため、当該凸部を中央金型１１の押圧面部５に当接させて押さえ機構２１が中央金型１１に挟持力を付与した状態であっても、第１側部金型３１および第２側部金型４１を移動させることができる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、透明樹脂製の中央金型１１を用いて光学的にひずみを測定する場合に対応すべく、天板部２５には、ひずみ測定用の測定窓２９が設けられている。
【００３５】
＜第１側部金型および第２側部金型＞
第１側部金型３１および第２側部金型４１は、図１および２に示すように、側部金型として中央金型１１の各四辺の側方に配設され、板状試験片１００の片部１０３を上下両面から挟持し、板状試験片１００の面内方向に所定の荷重を作用させるものである。
【００３６】
第１側部金型３１は、図１（ｂ）および図２に示すように、中央金型１１の押圧面部１５を挟んで対向して配設された一組の第１側部金型３１ａおよび３１ｂからなり、第１側部金型３１ａおよび３１ｂは、板状試験片１００における一組の片部１０３ａを保持する保持部３３ａおよび３３ｂを有している。また、第１側部金型３１ａおよび３１ｂの端部には、中央金型１１の中央金型櫛歯部１３ａに抜き挿し可能な側部金型櫛歯部３５ａおよび３５ｂが形成されている。
【００３７】
同様に、第２側部金型４１は、中央金型１１の押圧面部１５を挟んで対向して配設された一組の第２側部金型４１ａおよび４１ｂからなり、第２側部金型４１ａおよび４１ｂは、板状試験片１００の片部１０３ｂを保持する保持部４３ａおよび４３ｂを有している。また、第２側部金型４１ａおよび４１ｂの端部には、中央金型１１の中央金型櫛歯部１３ｂに抜き挿し可能な側部金型櫛歯部４５ａおよび４５ｂが形成されている。
【００３８】
第１側部金型３１および第２側部金型４１は、ベース部２３の上面に設けられたコロ３７および４７上にそれぞれ設置され、側部金型櫛歯部３５および４５それぞれが中央金型１１の中央金型櫛歯部１３ａおよび１３ｂに噛み合った状態で抜き差し可能に移動する。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係る二軸圧縮引張試験方法について、二軸圧縮引張試験用治具１を用いて板状試験片１００において直交する二軸方向に圧縮荷重を作用させる場合を例として説明する。
【００４０】
まず、上下一対の中央金型１１の間に板状試験片１００を配置し、押さえ機構２１により中央金型１１に所定の挟持力を付与し、中央金型１１で挟持された板状試験片１００の中央部１０１を押圧面部１５で押圧する。
【００４１】
次に、中央部１０１を押圧した状態のまま、第１側部金型３１の側部金型櫛歯部３５が中央金型１１の中央金型櫛歯部１３ａに噛み合った状態で抜き差し可能となるように第１側部金型３１を配設するとともに、第２側部金型４１の側部金型櫛歯部４５が中央金型櫛歯部１３ｂに噛み合った状態で抜き差し可能となるように第２側部金型４１を配設する。
【００４２】
ここで、上下一対の各第１側部金型３１の保持部３３で板状試験片１００の片部１０３ａの上下両面を保持し、上下一対の各第２側部金型４１の保持部４３で板状試験片１００の片部１０３ｂの上下両面を保持する。
【００４３】
そして、各第１側部金型３１が片部１０３ａを、各第２側部金型４１が片部１０３ｂを保持した状態で、第１側部金型３１および第２側部金型４１を中央金型１１に向かって移動させる。
【００４４】
第１側部金型３１および第２側部金型４１は、それぞれが互いに干渉することなく中央金型１１に向けて移動させることができるため、板状試験片１００の中央部１０１を二軸圧縮状態とすることができる。
【００４５】
さらに、二軸圧縮引張試験用治具１においては、押さえ機構２１により上下一対の中央金型１１を挟持し、押圧面部１５により板状試験片１００における中央部１０１の全面を押圧するため、中央部１０１に押圧荷重を付与できない部位は存在しない。そのため、中央部１０１に二軸圧縮荷重を作用させた状態においても中央部１０１の座屈変形を防止することができる。
【００４６】
なお、二軸圧縮試験においては、板状試験片１００の中央部１０１にひずみゲージを貼り付けておくことにより、二軸圧縮状態におけるひずみを測定することができるが、上下一対の中央金型１１のうち少なくとも一方の押圧面部１５の少なくとも一部が透光性の材質で形成されたものを用いることにより、二軸圧縮状態におけるひずみ分布を光学的に容易に測定することができる。
さらには、中央金型１１全体を透明樹脂製とすることにより、二軸圧縮引張試験用治具１の重量を軽減することができ、作業性が向上する。
【００４７】
また、上記の説明は、二軸圧縮試験を行うものであったが、本発明に係る二軸圧縮引張試験方法は、二軸圧縮引張試験用治具１と同様に、既存の二軸圧縮引張試験機を用いて行うことを想定したものである。そのため、板状試験片１００の片部１０３を保持する一組の第１側部金型３１と一組の第２側部金型４１を互いに独立に移動させることにより、板状試験片１００の中央部１０１に対して圧縮荷重又は引張荷重を作用させても良い。
【００４８】
例えば、中央金型１１の押圧面部１５により板状試験片１００の中央部１０１を押圧した状態で、板状試験片１００の片部１０３ａを保持する第１側部金型３１を中央金型１１に向かって移動させるとともに、片部１０３ｂを保持する第２側部金型４１を中央金型１１から離れる方向に移動させることにより、面外座屈を防止しながら板状試験片１００に単軸圧縮荷重と単軸引張荷重を作用させる一軸圧縮・他軸引張試験を行うことができる。
【００４９】
同様に、片部１０３のうち一方の一組の片部１０３ａを保持する第１側部金型３１と、片部１０３ｂを保持する第２側部金型４１の双方を板状試験片１００の中央部１０１から離れる方向に移動させて引張荷重を作用させることで、板状試験片１００に二軸引張荷重を作用させる二軸引張試験を行うことができる。
【００５０】
また、本発明に係る二軸圧縮引張試験方法で用いる二軸圧縮引張試験用治具１は、板状試験片１００の片部１０３ａを保持する第１側部金型３１と、片部１０３ｂを保持する第２側部金型４１とをそれぞれ独立に移動させることができるので、上記のように十字形状の板状試験片１００に対して、二軸圧縮状態だけでなく二軸引張荷重や一軸圧縮荷重・他軸引張荷重を作用させることができるだけでなく、各軸方向に作用させる荷重の比（応力比）を任意に設定することができる。
【００５１】
さらに、二軸圧縮引張試験用治具１を用いる二軸圧縮引張試験方法においては、例えば上記のように第１側部金型３１および第２側部金型４１を用いて板状試験片１００に引張荷重を付与した後、第１側部金型３１および第２側部金型４１それぞれを板状試験片１００の中央部１０１側に向かって移動させて圧縮荷重を作用させることにより、面外座屈を防止しながら面内反転負荷試験を行うこともできる。
【００５２】
また、上記の説明において、板状試験片１００を水平に配置したものであったため、中央金型１１、第１側部金型３１および第２側部金型４１は、板状試験片１００に対して上下両面に配置していたものだったが、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具の配置の向きはこれに限定されるものではなく、板状試験片を配置する向きに合わせて配置すれば良い。
【００５３】
なお、第１側部金型３１および第２側部金型４１は、それぞれの側部金型櫛歯部３５および４５が中央金型１１の中央金型櫛歯部１３ａおよび１３ｂに噛み合った状態で移動させる際に、摩擦力を低減させるべく、例えば板状試験片１００と中央金型１１との間にテフロン（登録商標）シートを挟み込んでもよい。
【実施例】
【００５４】
本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具および二軸圧縮引張試験方法の作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、以下これについて説明する。
【００５５】
本実施例では、図５（ａ）に示す十字形状の板状試験片１００の中央部１０１を押圧した状態で二軸圧縮荷重を作用させる二軸圧縮試験を模擬したCAE解析を行い、板状試験片１００の中央部１０１における断面形状を求めた。
【００５６】
本実施例に係るCAE解析は、図５（ｂ）に示すように、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具を模擬したベース部５３、中央金型６１、第１側部金型７１および第２側部金型８１により板状試験片１００に二軸圧縮荷重を作用させる解析モデル５１を解析対象とするものであり、構造解析ソフトウェアLS-DYNA（Ver  9.7.1）を用いて行った。
【００５７】
板状試験片１００は、440MPa級、板厚1.0mmの冷延鋼板とし、メッシュサイズを1.0mm、積分点数を7点とした。
【００５８】
中央金型６１は、ベース部５３と協働して板状試験片１００を挟持する矩形のものとし、その四辺の縁部には櫛歯状の凹凸からなる二組の中央金型櫛歯部６３ａおよび６３ｂと、板状試験片１００の中央部１０１を押圧する押圧面部６５を設定した。
【００５９】
第１側部金型７１は、板状試験片１００の片部１０３ａを保持する保持部７３を有するとともに、端部に中央金型櫛歯部６３に抜き差し可能な側部金型櫛歯部７５が形成されているものとした。
同様に、第２側部金型８１は、板状試験片１００の片部１０３ｂを保持する保持部８３を有するとともに、端部に中央金型櫛歯部６３に抜き差し可能な側部金型櫛歯部８５が形成されているものとした。
【００６０】
そして、板状試験片１００は、ベース部５３と中央金型６１により所定の挟持力により挟持され、板状試験片１００の中央部１０１は、押圧面部６５により押圧されているものとした。
【００６１】
また、板状試験片１００の片部１０３ａは、第１側部金型７１の保持部７３により保持され、片部１０３ｂは、第２側部金型８１の保持部８３により保持されるものとした。
【００６２】
さらに、第１側部金型７１の側部金型櫛歯部７５は、中央金型櫛歯部６３ａに抜き差し可能に配置し、第２側部金型８１の側部金型櫛歯部８５は、中央金型櫛歯部６３ｂに抜き差し可能に配置した。
【００６３】
解析モデル５１における荷重拘束条件として、板状試験片１００の片部１０３ａの端面に対しては、X軸方向における変位を拘束し、Y軸方向に5mmの強制変位を付与し、片部１０３ｂの端面に対しては、Y軸方向における変位を拘束し、X軸方向に5mmの強制変位を付与した（図５（ａ）参照）。
また、第１側部金型７１および第２側部金型８１に対しては、片部１０３ａおよび１０３ｂの端面の変位に追従して変位を与えた。
【００６４】
なお、本実施例におけるCAE解析において、中央金型６１、第１側部金型７１および第２側部金型８１のそれぞれが板状試験片１００と当接する面における摩擦係数は0とした。
【００６５】
本実施例では、板状試験片１００の中央部１０１に対して中央金型６１の押圧面部６５に3tonfの荷重を押圧した状態で、片部１０３の先端面を強制変位させたものを発明例とした。
これに対し、板状試験片１００の中央部１０１を押圧せずに、発明例と同様に片部１０３の先端面を強制変位させたものを比較例とし、発明例の比較対象とした。
【００６６】
図６（ａ）に、板状試験片１００に二軸圧縮荷重を付与したときのＡ−Ａ’断面（図６（ｂ）参照）における断面高さの結果を示す。
【００６７】
中央部１０１に荷重を押圧しない比較例においては、中央部１０１に面外座屈が発生し、高さ17mmのたわみが生じた。
一方、中央部１０１を押圧した発明例においては、中央部１０１に面外座屈を発生させずに二軸圧縮応力状態を再現できた。
【００６８】
上記の発明例は、板状試験片１００の中央部１０１に3tonfの荷重を付与したものであるが、板状試験片の形状や大きさ、材質に応じて適切な荷重が存在すると考えられ、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具を用いて実際に二軸圧縮試験を行う際には、板状試験片の面外変形を防止できる最小の荷重で板状試験片を挟持することが好ましい。
【００６９】
以上、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具によれば、十字形状の板状試験片に圧縮荷重を作用させても面外座屈を防止して二軸圧縮引張試験を行うことができることが実証された。さらに、本発明に係る二軸圧縮引張試験用治具を用いて二軸圧縮引張試験を行うことにより、プレス成形解析に有意な材料特性を取得できる。
【符号の説明】
【００７０】
１  二軸圧縮引張試験用治具
１１  中央金型
１３、１３ａ、１３ｂ  中央金型櫛歯部
１５  押圧面部
１７  位置決めピン
２１  押さえ機構
２３  ベース部
２５  天板部
２７  ボルト
２９  測定窓
３１  第１側部金型
３１ａ、３１ｂ  第１側部金型
３３、３３ａ、３３ｂ  保持部
３５、３５ａ、３５ｂ  側部金型櫛歯部
３７  コロ
４１、４１ａ、４１ｂ  第２側部金型
４３、４３ａ、４３ｂ  保持部
４５、４５ａ、４５ｂ  側部金型櫛歯部
４７  コロ
５１  解析モデル
５３  ベース部
６１  中央金型
６３、６３ａ、６５ｂ  中央金型櫛歯部
６５  押圧面部
７１  第１側部金型
７３  保持部
７５  側部金型櫛歯部
８１  第２側部金型
８３  保持部
８５  側部金型櫛歯部
１００  板状試験片
１０１  中央部
１０３、１０３ａ、１０３ｂ  片部
【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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