(57)【要約】【課題】本発明は、軽量、コンパクトな載荷治具が使用でき、試験体と載荷治具との芯出し及び溶接も容易であり、運搬時等に試験体にねじれが発生することもなく、且つ試験体に純粋な曲げモーメントのみを付与させることが可能な曲げ試験装置および曲げ試験方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋼管６の軸方向の一端に第１の載荷治具７が固結され、他端に第２の載荷治具８が固結され、第１の載荷治具７と第２の載荷治具８の両方に、移動支点と加力点を有し、第１の油圧ジャッキ、第２の油圧ジャッキ６０、７０で第１、第２の載荷治具７、８の加力点にそれぞれ所定の力Ｐを加えることにより、第１の載荷治具７の支点と第２の載荷治具８の支点を中心にしてＸＹ平面内において鋼管６に所定の曲げモーメントが付与されるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験装置であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントが付与されるように構成されており、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを特徴とする曲げ試験装置。
【請求項２】
前記第１、第２の載荷治具の支点は、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「移動支点」と称す）であり、
前記第１、第２の載荷治具の加力点は、前記第１、第２の載荷治具の移動支点からそれぞれ所定距離だけ離れた位置に、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な点（以下、「移動加力点」と称す）であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第３の固定側回動支点と第４の固定側回動支点を有し、
前記第１、第２の載荷治具の各移動支点と各移動加力点および前記第１、第２、第３、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、前記第２の載荷治具の移動支点と前記第３の固定側回動支点が第２の連結部材で連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする請求項１に記載の曲げ試験装置。
【請求項３】
前記第１の載荷治具の支点は移動支点であり、
前記第２の載荷治具の支点は前記ＸＹ平面内及びＺ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「回動支点」と称す）であり、
前記第１の載荷治具の加力点は、前記第１の載荷治具の移動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記第２の載荷治具の加力点は、前記第２の載荷治具の回動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動加力点に対向した位置に、第４の固定側回動支点を有し、
前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点、前記第２の載荷治具の回動支点と移動加力点および前記第１、第２、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、
前記第２の載荷治具の回動支点と固定部とが第５の連結部材でＺ軸方向に連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする請求項１に記載の曲げ試験装置。
【請求項４】
前記第１の載荷治具の移動支点に力を加えるための第３の加力手段を有し、
前記ＸＹ平面内において前記第３の加力手段で前記第１の載荷治具の移動支点に所定の力を加えることにより、前記試験体に所定の軸力が加えられるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の曲げ試験装置。
【請求項５】
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験方法であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントを付与する曲げモーメント付与工程を有し、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを特徴とする曲げ試験方法。
【請求項６】
前記第１、第２の載荷治具の支点は、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「移動支点」と称す）であり、
前記第１、第２の載荷治具の加力点は、前記第１、第２の載荷治具の移動支点からそれぞれ所定距離だけ離れた位置に、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な点（以下、「移動加力点」と称す）であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第３の固定側回動支点と第４の固定側回動支点を有し、
前記第１、第２の載荷治具の各移動支点と各移動加力点および前記第１、第２、第３、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、前記第２の載荷治具の移動支点と前記第３の固定側回動支点が第２の連結部材で連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする請求項５に記載の曲げ試験方法。
【請求項７】
前記第１の載荷治具の支点は移動支点であり、
前記第２の載荷治具の支点は前記ＸＹ平面内及びＺ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「回動支点」と称す）であり、
前記第１の載荷治具の加力点は、前記第１の載荷治具の移動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記第２の載荷治具の加力点は、前記第２の載荷治具の回動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動加力点に対向した位置に、第４の固定側回動支点を有し、
前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点、前記第２の載荷治具の回動支点と移動加力点および前記第１、第２、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、
前記第２の載荷治具の回動支点と固定部とが第５の連結部材でＺ軸方向に連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする請求項５に記載の曲げ試験方法。
【請求項８】
前記第１の載荷治具の移動支点に力を加えるための第３の加力手段を有し、
前記ＸＹ平面内において前記第３の加力手段で前記第１の載荷治具の移動支点に所定の力を加えることにより、前記試験体に所定の軸力を加える軸力負荷工程を有したことを特徴とする請求項７に記載の曲げ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平面内に置かれた軸状の試験体を水平面内で曲げる試験を行なう曲げ試験装置および曲げ試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軸状の試験体の曲げ試験として、軸状の試験体自体を支点で支え、軸状の試験体に直接、力を加える３点曲げ試験や４点曲げ試験が知られている。
【０００３】
しかし、このような３点曲げ試験や４点曲げ試験では、曲げ試験の際に試験体が降伏する（塑性変形する）と、試験体に対する支点および力が加えられる加力点の位置がずれてくる。また、このような曲げ試験では、試験体上の支点および加力点で先行して局部座屈が発生する。このような現象が発生すると、曲げ試験の際に、試験体に正確な力を加えることが出来なくなる。
【０００４】
上記曲げ試験の問題点を解消する技術として、門型曲げ試験方法が提案されている（非特許文献１参照）。この非特許文献１に開示された技術は、図３に示す模式図のように、ＸＹ平面（床面に相当）に直交するＹＺ平面（紙面に相当）であり且つＹ軸（紙面内において右方向）と平行な方向に向かって配されたパイプ状の試験体５００の両端に載荷治具５０１、５０２をＹＺ平面内において、パイプ状の試験体５００に対して直角に溶接固定したラーメン構造であり、この載荷治具５０１、５０２のそれぞれの端の加力点５０３、５０４にＹ軸方向、（−Ｙ軸）方向（紙面内において左方向）から力Ｐを付与する構成である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】福田他（Ｆｕｋｕｄａ  ｅｔ  ａｌ）、２００２年、第４回国際パイプライン会議（４ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｉｐｅｌｉｎｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）、ＩＰＣ０２−２７１２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に開示された門型曲げ試験方法にも以下のような問題点が存在する。
（１）  試験体５００と載荷治具５０１、５０２との芯出しの際に、Ｙ軸方向とＹＺ平面        方向の２方向に留意が必要になる。
（２）  試験体５００と載荷治具５０１、５０２との溶接時に、載荷治具５０１、５０２        が干渉し、ターニングローラーを使用できないため、自動溶接が不可能である。
（３）  載荷治具５０１、５０２を溶接後の試験体５００の運搬時や反転時に、試験体          ５００にねじれが発生する。
（４）  大型の載荷治具５０１、５０２が必要になる。
（５）  試験体５００に曲げモーメントが付与されるばかりでなく、軸力までも加えられ        てしまう。
【０００７】
本発明の目的は、軽量、コンパクトな載荷治具が使用でき、試験体と載荷治具との芯出し及び溶接も容易であり、運搬時等に試験体にねじれが発生することもなく、且つ試験体に純粋な曲げモーメントのみを付与させることが可能な曲げ試験装置および曲げ試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験装置であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントが付与されるように構成されており、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを特徴とする曲げ試験装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１、第２の載荷治具の支点は、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「移動支点」と称す）であり、
前記第１、第２の載荷治具の加力点は、前記第１、第２の載荷治具の移動支点からそれぞれ所定距離だけ離れた位置に、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な点（以下、「移動加力点」と称す）であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第３の固定側回動支点と第４の固定側回動支点を有し、
前記第１、第２の載荷治具の各移動支点と各移動加力点および前記第１、第２、第３、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、前記第２の載荷治具の移動支点と前記第３の固定側回動支点が第２の連結部材で連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１の載荷治具の支点は移動支点であり、
前記第２の載荷治具の支点は前記ＸＹ平面内及びＺ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「回動支点」と称す）であり、
前記第１の載荷治具の加力点は、前記第１の載荷治具の移動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記第２の載荷治具の加力点は、前記第２の載荷治具の回動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動加力点に対向した位置に、第４の固定側回動支点を有し、
前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点、前記第２の載荷治具の回動支点と移動加力点および前記第１、第２、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、
前記第２の載荷治具の回動支点と固定部とが第５の連結部材でＺ軸方向に連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記第１の載荷治具の移動支点に力を加えるための第３の加力手段を有し、
前記ＸＹ平面内において前記第３の加力手段で前記第１の載荷治具の移動支点に所定の力を加えることにより、前記試験体に所定の軸力が加えられるように構成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験方法であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントを付与する曲げモーメント付与工程を有し、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを特徴とする曲げ試験方法である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記第１、第２の載荷治具の支点は、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「移動支点」と称す）であり、
前記第１、第２の載荷治具の加力点は、前記第１、第２の載荷治具の移動支点からそれぞれ所定距離だけ離れた位置に、前記ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な点（以下、「移動加力点」と称す）であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第３の固定側回動支点と第４の固定側回動支点を有し、
前記第１、第２の載荷治具の各移動支点と各移動加力点および前記第１、第２、第３、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、前記第２の載荷治具の移動支点と前記第３の固定側回動支点が第２の連結部材で連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記第１の載荷治具の支点は移動支点であり、
前記第２の載荷治具の支点は前記ＸＹ平面内及びＺ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「回動支点」と称す）であり、
前記第１の載荷治具の加力点は、前記第１の載荷治具の移動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記第２の載荷治具の加力点は、前記第２の載荷治具の回動支点から所定距離だけ離れた位置に存在する移動加力点であり、
前記固定部には、前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向した位置に、第１の固定側回動支点と第２の固定側回動支点を有し、前記第２の載荷治具の移動加力点に対向した位置に、第４の固定側回動支点を有し、
前記第１の載荷治具の移動支点と移動加力点、前記第２の載荷治具の回動支点と移動加力点および前記第１、第２、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じであり、
前記第１の載荷治具の移動支点と前記第１の固定側回動支点が第１の連結部材で連結され、
前記第２の載荷治具の回動支点と固定部とが第５の連結部材でＺ軸方向に連結され、
前記第１の載荷治具の移動加力点と前記第２の固定側回動支点とが前記第１の加力手段で連接され、前記第２の載荷治具の移動加力点と前記第４の固定側回動支点とが前記第２の加力手段で連接されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記第１の載荷治具の移動支点に力を加えるための第３の加力手段を有し、
前記ＸＹ平面内において前記第３の加力手段で前記第１の載荷治具の移動支点に所定の力を加えることにより、前記試験体に所定の軸力を加える軸力負荷工程を有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係る曲げ試験装置は、
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験装置であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントが付与されるように構成されており、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを特徴とするため、
軽量、コンパクトな載荷治具が使用でき、試験体と載荷治具との芯出し及び溶接も容易であり、運搬時等に試験体にねじれが発生することもなく、且つ試験体に純粋な曲げモーメントのみを付与させることが可能な曲げ試験装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明に係る曲げ試験方法は、
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験方法であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントを付与する曲げモーメント付与工程を有し、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを特徴とするため、
軽量、コンパクトな載荷治具が使用でき、試験体と載荷治具との芯出し及び溶接も容易であり、運搬時等に試験体にねじれが発生することもなく、且つ試験体に純粋な曲げモーメントのみを付与させることが可能な曲げ試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る曲げ試験装置の第１の実施形態を説明するための模式図であり、（ａ）は曲げ試験前の状態を示す模式図、（ｂ）は曲げ試験後の状態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る曲げ試験装置の第２の実施形態を説明するための模式図であり、（ａ）は曲げ試験前の状態を示す模式図、（ｂ）は曲げ試験後の状態を示す模式図である。
【図３】従来の門型曲げ試験方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（本発明に係る曲げ試験装置）
空間内に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定め、前記空間内に設けられた固定部から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体を前記ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう曲げ試験装置であって、
前記試験体の軸方向の一端に第１の載荷治具が固結され、他端に第２の載荷治具が固結され、
前記第１の載荷治具と第２の載荷治具の両方に、支点と加力点を有し、
前記第１の載荷治具の加力点に力を加えるための第１の加力手段と前記第２の載荷治具の加力点に力を加えるための第２の加力手段を有し、
前記第１、第２の加力手段で前記第１、第２の載荷治具の加力点にそれぞれ所定の力を加えることにより、前記第１の載荷治具の支点と前記第２の載荷治具の支点を中心にして前記ＸＹ平面内において前記試験体に所定の曲げモーメントが付与されるように構成されており、
前記第１、第２の加力手段により加えられる前記各所定の力には、前記ＸＹ平
面内において前記各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を有することを
特徴とする。
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る曲げ試験装置の第１の実施形態を説明するための模式図であり、（ａ）は曲げ試験前の状態を示す模式図、（ｂ）は曲げ試験後の状態を示す模式図である。図１において、紙面の短辺方向、長辺方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とし、紙面をＸＹ平面とし、紙面に直交しかつ紙面に対して下向き方向をＺ軸とし、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を空間内に定める。また、（−Ｘ軸）方向とは、紙面の短辺方向かつＸ軸と反対方向を言い、（−Ｙ軸）方向とは、紙面の長辺方向かつＹ軸と反対方向を言い、（−Ｚ軸）方向とは、紙面に直交しかつ紙面に対して上向き方向を言う。
【００２２】
図１（ａ）において、１はＸＹ平面と平行な作業床、２、３、４、５は固定部としての作業床１に固定された固定具、６は固定部２、３、４、５から離間したＸＹ平面内に置かれた軸状の試験体としての長さｌｓの鋼管、７ａ、８ａは鋼管６の一端、他端に鋼管６の軸線アを合わせて溶接し固結された第１の継体、第２の継体、７ｂ、８ｂはＸＹ平面内で第１の継体７ａ、第２の継体８ａにそれぞれ固結された第１の平板、第２の平板、７ｃ、７ｄは第１の平板７ｂの端面に対してＺ軸方向に延出した壁面、８ｃ、８ｄは第２の平板８ｂの端面に対してＺ軸方向に延出した壁面、７は第１の継体７ａ、第１の平板７ｂ、壁面７ｃと壁面７ｄからなる長さｌｔの第１の載荷治具、８は第２の継体８ａ、第２の平板８ｂ、壁面８ｃと壁面８ｄからなる長さｌｔの第２の載荷治具、９、１０は第１の平板７ｂ、第２の平板８ｂの中心軸上にそれぞれ設けられた孔に対してＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な支点（以下、「移動支点」と称す）として機能するように挿入されたピン、１１、１２は第１の平板７ｂ、第２の平板８ｂの中心軸上にそれぞれ設けられた孔に対してピン９、１０からそれぞれ所定距離Ｌ１だけ離れた位置に、ＸＹ平面内を移動可能で、Ｚ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な点（以下、「移動加力点」と称す）として機能するように挿入されたピン、２０、３０は固定部としての作業床１に固定された固定具、２１は固定具２０から（−Ｚ軸）方向に延出した壁面、２２、２３は壁面２１から第１の載荷治具７の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向するように（−Ｘ軸）方向に延出したフランジ、３１は固定具３０から（−Ｚ軸）方向に延出した壁面、３２、３３は壁面３１から第２の載荷治具８の移動支点と移動加力点にそれぞれ対向するように（−Ｘ軸）方向に延出したフランジ、２４、２５はフランジ２２、２３上にそれぞれ設けられた孔に対してＸＹ平面内及びＺ軸方向に移動不可能であり且つＺ軸回りに回動可能な第１、第２の支点（以下、「第１、第２の固定側回動支点」と称す）として機能するように挿入されたピン、３４、３５はフランジ３２、３３上にそれぞれ設けられた孔に対して第３、第４の固定側回動支点として機能するように挿入されたピン、４０ａは第１の連結アーム、４０ｂ、４０ｃは第１の連結アーム４０ａの両端に設けられた孔付きフランジ、４０は第１の連結アーム４０ａ、孔付きフランジ４０ｂと孔付きフランジ４０ｃから構成され、ピン９とピン２４を連結する第１の連結部材、５０ａは第２の連結アーム、５０ｂ、５０ｃは第２の連結アームの両端に設けられた孔付きフランジ、５０は第２の連結アーム５０ａ、孔付きフランジ５０ｂと孔付きフランジ５０ｃから構成され、ピン１０とピン３４を連結する第２の連結部材、６０ａは第１の油圧ジャッキ本体、６０ｂ、６０ｃは第１の油圧ジャッキ本体の両端に設けられた孔付きフランジ、６０は第１の油圧ジャッキ本体６０ａ、孔付きフランジ６０ｂと孔付きフランジ６０ｃから構成され、ピン１１とピン２５を連接する第１の加力手段としての第１の油圧ジャッキ、７０ａは第２の油圧ジャッキ本体、７０ｂ、７０ｃは第２の油圧ジャッキ本体の両端に設けられた孔付きフランジ、７０は第２の油圧ジャッキ本体７０ａ、孔付きフランジ７０ｂと孔付きフランジ７０ｃから構成され、ピン１２とピン３５を連接する第２の加力手段としての第２の油圧ジャッキ、８０はピン９側の壁面７ｃと壁面７ｄにそれぞれ取り付けられたフランジ、９０はピン１１側の壁面７ｃと壁面７ｄにそれぞれ取り付けられたフランジ、１００はピン１０側の壁面８ｃと壁面８ｄにそれぞれ取り付けられたフランジ、１１０はピン１２側の壁面８ｃと壁面８ｄにそれぞれ取り付けられたフランジである。また、第１、第２の載荷治具７、８の各移動支点と各移動加力点および第１、第２、第３、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じになるように構成されている。
【００２３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す状態から第１、第２の油圧ジャッキ６０、７０でピン１１、１２に向かってそれぞれ所定の力Ｐを加えることにより、固定具２と固定具３上をフランジ８０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）とフランジ９０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）にそれぞれ案内されながら、ピン２４回りに第１の連結部材４０がＸＹ平面内で回動し、ピン２５回りに第１の油圧ジャッキ６０がＸＹ平面内で回動し、合わせてピン９回りに第１の載荷治具７がＸＹ平面内で回動し、且つピン１１回りに第１の載荷治具７がＸＹ平面内で回動する。同じく、固定具４と固定具５上をフランジ１００にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）とフランジ１１０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）にそれぞれ案内されながら、ピン３４回りに第２の連結部材５０がＸＹ平面内で回動し、ピン３５回りに第２の油圧ジャッキ７０がＸＹ平面内で回動し、合わせてピン１０回りに第２の載荷治具８がＸＹ平面内で回動し、且つピン１２回りに第２の載荷治具８がＸＹ平面内で回動する。これにより、鋼管６に軸力が作用することなく、ピン９とピン９から所定距離Ｌ２だけ離れたピン１０を中心にしてＸＹ平面内において鋼管６に曲げ角度θの純粋な所定曲げモーメントが付与される。また、本発明のような曲げ試験装置においては、第１、第２の油圧ジャッキ６０、７０により加えられる各所定の力Ｐには、ＸＹ平面内において各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を必ず有する。
【００２４】
また、図１に示すように、第１の載荷治具７および第２の載荷治具８は軽量、コンパクトであり、且つ鋼管６と第１の載荷治具７および第２の載荷治具８との芯出しも（−Ｙ軸）方向とＹ軸方向というように一軸方向に留意するだけで済む。また、軽量、コンパクトな第１の載荷治具７および第２の載荷治具８であり、芯出しも一軸方向で行なうことができるため、鋼管６の一端と第１の載荷治具７との溶接や鋼管６の他端と第２の載荷治具８との溶接に自動溶接を採用することができるばかりか、第１の載荷治具７と第２の載荷治具８が自動溶接により固結された鋼管６に運搬時等にねじれが発生することもない。
【００２５】
（第２の実施形態）
図２は本発明に係る曲げ試験装置の第２の実施形態を説明するための模式図であり、（ａ）は曲げ試験前の状態を示す模式図、（ｂ）は曲げ試験後の状態を示す模式図である。図２において、図１に示す構成要素と同一な構成要素には同一な番号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２６】
図２（ａ）において、１２０は固定部としての作業床１に固定された固定具、１３０は固定具１２０に対して（−Ｚ軸）方向に立設された先端に穴を有した第５の連結部材、１３５は第２の平板８ｂの中心軸上に設けられた孔および第５の連結部材１３０の先端に設けられた穴に対して第２の載荷治具８の回動支点として機能するように挿入されたピン、１４０はピン１３５側の壁面８ｃと壁面８ｄにそれぞれ取り付けられたフランジ、１５０は固定部としての作業床１に固定された固定具、１５１は固定具１５０から（−Ｚ軸）方向に延出した壁面、１５２は壁面１５１から第２の載荷治具８の移動加力点に対向するように（−Ｘ軸）方向に延出したフランジである。フランジ１５２上に設けられた孔に対して第４の固定側回動支点として機能するようにピン３５が挿入され、ピン１２とピン３５を第２の油圧ジャッキ７０で連接している。また、第１の載荷治具７の移動支点と移動加力点、第２の載荷治具８の回動支点と移動加力点および第１、第２、第４の固定側回動支点のＺ軸方向の高さは同じになるように構成されている。また、図２（ａ）においては、図１（ａ）に比べて、フランジ２３が（−Ｙ軸）方向にシフトするように設けられ、フランジ２２がＹ軸方向にシフトするように設けられ、さらにフランジ１５２がＹ軸方向にシフトするように設けられている。これにより、第１の油圧ジャッキ６０と第１の連結部材４０が第１の載荷治具７の軸線アに対して直交するように配され、第２の油圧ジャッキ７０が第２の載荷治具８の軸線アに対して直交するように配されている。
【００２７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す状態から第１、第２の油圧ジャッキ６０、７０でピン１１、１２に向かってそれぞれ所定の力Ｐを加えることにより、固定具２と固定具３上をフランジ８０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）とフランジ９０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）にそれぞれ案内されながら、ピン２４回りに第１の連結部材４０がＸＹ平面内で回動し、ピン２５回りに第１の油圧ジャッキ６０がＸＹ平面内で回動し、合わせてピン９回りに第１の載荷治具７がＸＹ平面内で回動し、且つピン１１回りに第１の載荷治具７がＸＹ平面内で回動する。また、固定具１２０上をフランジ１４０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）に案内されながら、ピン１３５回りに第２の載荷治具８が回動し、フランジ１１０にＺ軸方向に向かって取り付けた車輪（図示せず）に案内されながら、ピン３５回りに第２の油圧ジャッキ７０がＸＹ平面内で回動し、且つピン１２回りに第２の載荷治具８がＸＹ平面内で回動する。これにより、鋼管６に軸力が作用することなく、ピン９とピン９から所定距離Ｌ２だけ離れたピン１３５を中心にしてＸＹ平面内において鋼管６に曲げ角度θの純粋な所定曲げモーメントが付与される。また、本発明のような曲げ試験装置においては、第１、第２の油圧ジャッキ６０、７０により加えられる各所定の力Ｐには、ＸＹ平面内において各加力点を結ぶ直線に対して直角方向の成分を必ず有する。
【００２８】
本実施形態においては、第２の載荷治具８の移動支点に代えて回動支点を採用しているため、第１の実施形態における作用効果に加えて、鋼管６の軸回りの回動抑止力が一段と向上するという作用効果がプラスされる。
【００２９】
本実施形態における構成の場合、第１の載荷治具７の移動支点に力を加えるための第３の加力手段としての第３の油圧ジャッキ（図示せず）を追加し、ＸＹ平面内において第３の油圧ジャッキで第１の載荷治具７の移動支点に所定の力を加えることにより、試験体としての鋼管６に所定の軸力を加えることも可能になる。
【００３０】
なお、第１、第２の実施の形態においては、フランジ８０、９０、１００、１１０、１２０にそれぞれ車輪が設けられた場合を例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものでもなく、また、必須構成要素でもない。しかし、第１、第２の実施の形態のように車輪を設けることは、大型の試験体に関する曲げ試験を行なう場合には、より有効である。
【００３１】
また、第１、第２の実施の形態において、軸状の試験体としての鋼管６をＸＹ平面内に置き、ＸＹ平面内で４点曲げ試験を行なう例に説明したが、このＸＹ平面は必ずしも特定な方向に限定されるものではない。すなわち、ＸＹ平面が必ずしも水平面である必要はない。しかし、ＸＹ平面を水平面とすることにより、曲げ試験機の作業床１からの高さを低くすることが可能になる。このようにすることで、曲げ試験中に鋼管６内の圧力媒体（水、油、ガス等）の漏洩や問題発生時の状況把握が容易になる。また、漏洩時の飛散対策壁の設置や試験体に固結された載荷治具のＸＹ平面外拘束も作業床から容易に行なうことが可能になる。
【００３２】
また、例えば、ＹＺ平面と平行な面を作業床とし、この作業床と直交する面（ＸＹ平面と平行な面）を耐力壁としたならば、曲げ試験機の作業床に対するスペースを少なくできる。
【００３３】
また、第１、第２の実施の形態においては、軸状の試験体として、鋼管６を例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、本願発明において、軸状の試験体とは、広くＨ鋼、鋼管、鋼製の中実体、板材などの棒状体を言う。
【符号の説明】
【００３４】
１  作業床
２、３、４、５、２０、３０、１２０、１５０  固定具
６  鋼管
７ａ、８ａ  第１の継体、第２の継体
７ｂ、８ｂ  第１の平板、第２の平板
７ｃ、７ｄ、８ｃ、８ｄ、２１、３１、１５１  壁面
７，８  第１の載荷治具、第２の載荷治具
９、１０、１１、１２、２４、２５、３４、３５、１３５  ピン
２２、２３、３２、３３、４０ｂ、４０ｃ、５０ｂ、５０ｃ、６０ｂ、６０ｃ、７０ｂ、７０ｃ、８０、９０、１００、１１０、１４０、１５２  フランジ
４０ａ、５０ａ  第１の連結アーム、第２の連結アーム
４０、５０、１３０  第１の連結部材、第２の連結部材、第５の連結部材
６０ａ、７０ａ  第１の油圧ジャッキ本体、第２の油圧ジャッキ本体
６０、７０  第１の油圧ジャッキ、第２の油圧ジャッキ
ア −−−  軸線
【図１】
2011257355.tif 000003
【図２】
2011257355.tif 000004
【図３】
2011257355.tif 000005