(57)【要約】【課題】  ユーザが試験結果の信頼性を定量的に把握することが可能な試験結果評価方法および材料試験機を提供する。【解決手段】  試験結果評価部７５は、固有振動も含めて試験片にかかった力を示している時間域のデータから、固有振動周波数の１周期分の区間データにおける代表値を求める代表値算出部７６と、代表値算出部７６で得られた代表値と固有振動の振幅に基づく値との比の算出する比率算出部７７とを有する。代表値算出部７６と比率算出部７７は、演算装置を動作させて機能を実現するプログラムとして試験結果評価部７５に設けられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷機構を駆動して試験対象に試験力を与える材料試験において、試験結果の信頼性を評価するため試験結果評価方法であって、
力検出器が検出した信号に基づく試験データにおける試験対象に試験力が与えられている状態の時間域のデータにおいて、所定の時間分のデータを区間データとし、前記区間データにおける代表値を算出する代表値算出工程と、
前記代表値算出工程で得られた代表値と、固有振動の振幅に基づく値との比である負荷固有振動振幅比を算出する比率算出工程と、
を含むことを特徴とする試験結果評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の試験結果評価方法において、
前記負荷固有振動振幅比に基づいて、試験結果の信頼性を判定する判定工程をさらに含む試験結果評価方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の試験結果評価方法において、
前記区間データは、前記試験データに重畳する固有振動の１周期の時間分のデータである試験結果評価方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の試験結果評価方法において、
前記代表値算出工程では、複数の区間データについて各々代表値を算出し、
前記判定工程は、前記代表値算出工程で代表値を算出した前記複数の区間データごとに前記負荷固有振動振幅比に基づいて判定を行うとともに、前記複数の区間データごとの判定を使用して総合判定を行う試験結果評価方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の試験結果評価方法において、
前記比率算出工程の前に、前記固有振動の振幅に基づく値を算出する振幅検出工程をさらに含む試験結果評価方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の試験結果評価方法において、
前記代表値算出工程の前に、前記試験データから固有振動周波数を求める固有振動周波数算出工程をさらに含む試験結果評価方法。
【請求項７】
請求項３に記載の試験結果評価方法において、
前記代表値算出工程の前に、前記試験データに重畳する固有振動周波数の逆数から、固有振動波形の１周期を求める周期決定工程をさらに含む試験結果評価方法。
【請求項８】
負荷機構を駆動して試験対象に試験力を与える材料試験において、力検出器が検出した信号を処理する制御装置を備える材料試験機であって、
前記制御装置は、
力検出器が検出した信号に基づく試験データにおける試験対象に試験力が与えられている状態の時間域のデータにおいて、所定の時間分のデータを区間データとし、前記区間データにおける代表値を算出する代表値算出部と、
前記代表値算出部で得られた代表値と、固有振動の振幅に基づく値との比である負荷固有振動振幅比を算出する比率算出部と、
を有する試験結果評価部を備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項９】
請求項８に記載の材料試験機において、
前記試験結果評価部は、前記負荷固有振動振幅比に基づいて、試験結果の信頼性を判定する判定部をさらに有する材料試験機。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の材料試験機において、
前記区間データは、前記試験データに重畳する固有振動の１周期の時間分のデータである材料試験機。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれかに記載の材料試験機において、
前記代表値算出部では、複数の区間データについて各々代表値を算出し、
前記判定部は、前記代表値算出部で代表値を算出した前記複数の区間データごとに前記負荷固有振動振幅比に基づいて判定を行うとともに、前記複数の区間データごとの判定を使用して総合判定を行う材料試験機。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の材料試験機において、
前記試験結果評価部は、前記固有振動の振幅に基づく値を算出する振幅検出部をさらに備える材料試験機。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載の材料試験機において、
前記制御装置は、前記試験データから固有振動周波数を求める固有振動周波数算出部をさらに備える材料試験機。
【請求項１４】
請求項１０に記載の材料試験機において、
前記試験結果評価部は、前記試験データに重畳する固有振動周波数の逆数から、固有振動波形の１周期を求める周期決定部をさらに備える材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験対象に試験力を負荷する材料試験における試験結果の信頼性を評価する試験結果評価方法および材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の特性を評価するために、材料の種別や性質に応じた各種材料試験が行われている。材料試験を実行する材料試験機は、試験対象である試験片に試験力を与える負荷機構と、実際に試験片にかかった力を検出するための力検出器を備えている（特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３３２２１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高速引張試験や打ち抜き試験においては、試験片の破断や破壊の衝撃が試験機全体（治具や力検出器を含む系）に及び、力検出器の検出に基づく試験データの波形に、試験機本体の固有振動による振幅が重畳することがある。特に、高速引張試験では、通常の引張試験の１／１０００〜１／１００００の短い時間間隔（例えば、数百ナノ秒間隔）でデータのサンプリングが行われるため、試験データへの固有振動の重畳がデータ波形に表れやすい。試験が開始されてから試験片が破断するまでの間の試験データに固有振動による過大な振幅が重畳している場合は、波形が試験片に実際にかかっている力を表していることから、試験結果の信頼性を損なうことにもなる。
【０００５】
また、試験データに重畳している固有振動の振幅の程度を知ることができても、設定した試験条件により試験片に加えられる試験力に対してどの程度の振幅であれは、試験結果として信頼できるものであるの判断は、ユーザの個々の判断に拠っている。このため、試験結果の信頼性についての評価をより客観的に行うことができる定量的な指針が求められている。
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ユーザが試験結果の信頼性を定量的に把握することが可能な試験結果評価方法および材料試験機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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、負荷機構を駆動して試験対象に試験力を与える材料試験において、試験結果の信頼性を評価するため試験結果評価方法であって、力検出器が検出した信号に基づく試験データにおける試験対象に試験力が与えられている状態の時間域のデータにおいて、所定の時間分のデータを区間データとし、前記区間データにおける代表値を算出する代表値算出工程と、前記代表値算出工程で得られた代表値と、固有振動の振幅に基づく値との比である負荷固有振動振幅比を算出する比率算出工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の試験結果評価方法において、前記負荷固有振動振幅比に基づいて、試験結果の信頼性を判定する判定工程をさらに含む。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の試験結果評価方法において、前記区間データは、前記試験データに重畳する固有振動の１周期の時間分のデータである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の試験結果評価方法において、前記代表値算出工程では、複数の区間データについて各々代表値を算出し、前記判定工程は、前記代表値算出工程で代表値を算出した前記複数の区間データごとに前記負荷固有振動振幅比に基づいて判定を行うとともに、前記複数の区間データごとの判定を使用して総合判定を行う。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の試験結果評価方法において、前記比率算出工程の前に、前記固有振動の振幅に基づく値を算出する振幅検出工程をさらに含む。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の試験結果評価方法において、前記代表値算出工程の前に、前記試験データから固有振動周波数を求める固有振動周波数算出工程をさらに含む。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の試験結果評価方法において、前記代表値算出工程の前に、前記試験データに重畳する固有振動周波数の逆数から、固有振動波形の１周期を求める周期決定工程をさらに含む。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、負荷機構を駆動して試験対象に試験力を与える材料試験において、力検出器が検出した信号を処理する制御装置を備える材料試験機であって、前記制御装置は、力検出器が検出した信号に基づく試験データにおける試験対象に試験力が与えられている状態の時間域のデータにおいて、前記試験データに重畳する固有振動の１周期分を区間データとし、前記区間データにおける代表値を算出する代表値算出部と、前記代表値算出部で得られた代表値と、固有振動の振幅に基づく値との比である負荷固有振動振幅比を算出する比率算出部と、を有する試験結果評価部を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の材料試験機において、前記試験結果評価部は、前記負荷固有振動振幅比に基づいて、試験結果の信頼性を判定する判定部をさらに有する。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の材料試験機において、前記区間データは、前記試験データに重畳する固有振動の１周期の時間分のデータである。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項８から請求項１０のいずれかに記載の材料試験機において、前記代表値算出部では、複数の区間データについて各々代表値を算出し、前記判定部は、前記代表値算出部で代表値を算出した前記複数の区間データごとに前記負荷固有振動振幅比に基づいて判定を行うとともに、前記複数の区間データごとの判定を使用して総合判定を行う。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項８から請求項１１のいずれかに記載の材料試験機において、前記試験結果評価部は、前記固有振動の振幅に基づく値を算出する振幅検出部をさらに備える。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の材料試験機において、前記制御装置は、前記試験データから固有振動周波数を求める固有振動周波数算出部をさらに備える材料試験機。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０に記載の材料試験機において、前記試験結果評価部は、前記試験データに重畳する固有振動周波数の逆数から、固有振動波形の１周期を求める周期決定部をさらに備える材料試験機。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１から請求項１４に記載の発明によれば、試験データに重畳する固有振動の１周期分の区間データにおける代表値を算出し、代表値と固有振動の振幅に基づく値との比（負荷固有振動振幅比）を算出することから、試験として予定されている試験対象への負荷に対して固有振動により実際の試験データに重畳した固有振動の比率を定量的に求めることが可能となる。このように定量化した試験結果の評価のための指標を示すことで、ユーザは、試験結果の信頼性を定量的に把握することが可能となる。
【００２２】
請求項２および請求項９に記載の発明によれば、代表値と固有振動の振幅に基づく値との比（負荷固有振動振幅比）に基づいて、試験結果の信頼性についての判定を行うことから、判定にユーザ間の個人差を生じさせることがない。ユーザは、試験結果の信頼性についての評価をより客観的に行うことが可能となる。
【００２３】
請求項５および請求項１２に記載の発明によれば、固有振動の振幅に基づく値を算出することから、ユーザの手作業に拠ることなく、試験データから定量的に固有振動の振幅に基づく値を求めることが可能となる。
【００２４】
請求項６および請求項１３に記載の発明によれば、試験データから固有振動周波数を算出することから、予め治具と力検出器を含む系の固有振動周波数を、他の振動検出装置を使用して調べておかなくてもよい。他の振動検出装置を用意する必要がなく経済的であるとともに、ユーザの作業時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】この発明に係る材料試験機の主要な制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る試験結果評価方法を説明するフロー図である。
【図４】試験データを説明する試験力―時間グラフである。
【図５】振幅検出を説明する試験力―時間グラフである。
【図６】第２実施形態に係る試験結果の評価方法を説明するフロー図である。
【図７】振幅検出部６４における振幅検出を説明するフロー図である。
【図８】振幅検出部６４における振幅検出を説明する試験力―時間グラフである。
【図９】振幅検出部６４における他の振幅検出を説明するフロー図である。
【図１０】振幅検出部６４における他の振幅検出を説明する試験力―時間グラフである。
【図１１】振幅検出部６４における他の振幅検出を説明する試験力―時間グラフである。
【００２６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る材料試験機の概要図である。図２は、この発明に係る材料試験機の主要な制御系を示すブロック図である。
【００２７】
この材料試験機は、試験片ＴＰに急速に衝撃的な引張力を与える高速引張試験を実行するものであり、試験機本体１０と、制御装置４０を備える。試験機本体１０は、テーブル１１と、テーブル１１に立設された一対の支柱１２と、一対の支柱１２に架け渡されたクロスヨーク１３と、クロスヨーク１３に固定された油圧シリンダ３１を備える。
【００２８】
油圧シリンダ３１は、サーボバルブ３４を介してテーブル１１内に配置された油圧源（図示せず）と接続されており、この油圧源から供給される作動油によって動作する。油圧シリンダ３１のピストンロッド３２には、助走治具２５およびジョイント２６を介して上つかみ具２１が接続されている。一方で、テーブル１１には、力検出器であるロードセル２７を介して、下つかみ具２２が接続されている。このように、この試験機本体１０の構成は、助走治具２５により引張方向に助走区間を設け、ピストンロッド３２を０．１〜２０ｍ／ｓの高速で引き上げることにより、試験片ＴＰの両端部を把持する一対のつかみ具を急激に離間させる引張試験を実行するための構成となっている。引張試験を実行したときの負荷機構の変位（ストローク）、すなわち、ピストンロッド３２の移動量は、ストロークセンサ３３により検出され、その時の試験力はロードセル２７により検出される。
【００２９】
また、試験片ＴＰには、伸び計３５が配設されている。伸び計３５は、試験片ＴＰの伸びを測定するために、試験片ＴＰに直接取り付けられるものであり、例えば、特開２００６−１０４０９号公報に記載されているような構造を有する。すなわち、試験片ＴＰに設定されている２箇所の標線にそれぞれに固定された固定具と、一方の固定具に固着される伝導体から成るパイプと、他方の固定具に固着されるパイプ内に移動自在に挿入されるコイルとを備え、パイプに対するコイルの挿入量の変化に基づくコイルのインダクタンスの変化を検出して、試験片ＴＰの標線間の伸びを測定している。なお、試験対象に生じる変位の検出には、ストロークセンサ３３の信号を用いてもよく、高速ビデオカメラなどの非接触式の伸び計により測定してもよい。
【００３０】
制御装置４０は、試験機本体１０の動作を制御するための本体制御装置４１と、パーソナルコンピュータ４２とから構成される。本体制御装置４１は、プログラムを格納するメモリ４３と、各種演算を実行するＭＰＵ（ｍｉｃｒｏ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）などの演算装置４５と、パーソナルコンピュータ４２との通信を行う通信部４６とを備える。メモリ４３、演算装置４５および通信部４６は、相互にバス４９により接続されている。また、本体制御装置４１は、機能的構成として試験制御部４４を備える。試験制御部４４は、試験制御プログラムとしてメモリ４３に格納されている。高速引張試験を実行するときには、試験制御プログラムを実行することにより、サーボバルブ３４に制御信号が供給され、油圧シリンダ３１が動作する。本体制御装置４１には、ロードセル２７、ストロークセンサ３３、伸び計３５の各々に対応する信号入出力ユニットが設けられ、ロードセル２７の出力信号、ストロークセンサ３３の出力信号、および、伸び計３５の出力信号は、デジタル化されて所定の時間間隔で本体制御装置４１に取り込まれる。
【００３１】
パーソナルコンピュータ４２は、データ解析プログラムを記憶するＲＯＭ、プログラム実行時にプログラムをロードして一時的にデータを記憶するＲＡＭなどから成るメモリ５３、各種演算を実行するＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）などの演算装置５５、本体制御装置４１などの外部接続機器との通信を行う通信部５６、データを記憶する記憶装置５７、試験結果が表示される表示装置５１および試験条件を入力するための入力装置５２を備える。メモリ５３には、演算装置５５を動作させて機能を実現するプログラムが格納されている。なお、記憶装置５７は、ＨＤＤ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ）などの大容量記憶装置から構成され、ロードセル２７から入力された試験力の生データである時系列データなどを記憶する。メモリ５３、演算装置５５、通信部５６、記憶装置５７、表示装置５１および入力装置５２は相互にバス５９により接続されている。
【００３２】
図２においては、パーソナルコンピュータ４２にインストールされ、メモリ５３に記憶されているプログラムを機能ブロックとして示している。この実施形態では、機能ブロックとして、検出器から入力されたデータからノイズ成分を除去するノイズ除去部６１と、試験結果を評価する試験結果評価部７５と、表示装置５１への試験結果の表示を制御する表示制御部６９を備える。なお、ノイズ除去部６１は、後述する、ロードセル２７や伸び計３５の検出器の電気的ゆらぎなど検出器由来の計測ノイズを除去する計測ノイズ除去部７２と、試験片ＴＰの破断や破壊の衝撃が試験機全体に及び固有振動による慣性力によるものと推測される振動ノイズを除去する振動ノイズ除去部７４とを、機能ブロックとして有する。
【００３３】
このような構成の材料試験機で高速引張試験を実行したときの試験結果から、固有振動を含む試験片ＴＰにかかっている力が試験として予定していた試験力として許容できるものであり、試験結果が信頼性のあるものであるかどうかを評価する、この発明の試験結果評価方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る試験結果評価方法の概要を説明するフロー図である。図４は、試験データを説明する試験力―時間グラフである。グラフにおいて縦軸は試験力、横軸は時間を示す。
【００３４】
高速引張試験（例えば、試験速度２０ｍ／ｓ）を実行したときには、ロードセル２７によって得られる生データは、試験片ＴＰに試験力が実際に与えられている時間の前後を含めて、所定の時間分、所定のサンプリングレート（例えば、数百ナノ秒間隔）で収集され、記憶装置５７に時系列データとして記憶される。試験結果の評価に使用される試験データは、図４に示す、Ａ：試験片への試験力の付与が開始される試験開始点より前、Ｂ：試験片に試験力が与えられている状態であって試験開始点から試験片が破断する破断点までの間、Ｃ：試験片破断点から後、の３つの時間域のデータのうち、試験片ＴＰに試験力が与えられている状態の時間域のデータであるデータ域Ｂである。
【００３５】
試験結果評価部７５は、固有振動も含めて試験片ＴＰにかかった力を示している時間域のデータから、所定の時間分のデータを区間データとし、当該区間データにおける代表値を求める代表値算出部７６と、代表値算出部７６で得られた代表値と固有振動の振幅に基づく値との比の算出する比率算出部７７とを有する。代表値算出部７６と比率算出部７７は、演算装置５５を動作させて機能を実現するプログラムとして試験結果評価部７５に設けられる。そして、演算装置５５が、代表値算出部７６および比率算出部７７からプログラムを読み込み、代表値算出工程、比率算出工程の各工程を実行することにより、各機能が実現される。
【００３６】
この発明における区間データとされる所定の時間分のデータは、例えば、図４に示す、試験片に試験力が与えられている状態であるデータ域Ｂのデータを１つの区間データとしてもよく、図４に符号Ｂ１で示すように、データ域Ｂのデータのうち固有振動周波数の１周期分を１つの区間データとしてもよい。さらに、データ域Ｂのデータを４等分するなど、等分にデータ分割したものを区間データとすることもできる。
【００３７】
この発明における区間データにおける代表値とは、区間データの平均値、移動平均値、中央値もしくは最大値など、その区間を代表する値である。例えば、区間データを固有振動の１周期で画定した場合、その時の代表値としては、振動１周期中の試験力の平均値や、ピーク値である最大値を代表値とすることができる。また、固有振動の振幅に基づく値とは、データ域Ｂの試験データに重畳している固有振動の振幅の数値、あるいは、区間データ中のピーク値と平均との差分である。ただし、その他の振幅から導きだされる数値であってもよい。
【００３８】
代表値算出部７６において代表値を算出する区間データを画定するための固有振動の１周期は、固有振動周波数の逆数から求められる。固有振動周波数は、例えば、ロードセル２７に接続されている下つかみ具２２をハンマーなどで打撃し、図示しない他の振動検出装置によって求めたものを、予め記憶装置５７に記憶させておいてもよく、試験片ＴＰの破断衝撃による振動が大きく表れるデータ域Ｃのデータ（図４参照）を用いたフーリエ変換により求めたものを、記憶装置５７に記憶させてもよい。
【００３９】
この実施形態の比率算出部７７は、試験片ＴＰに試験力を与えるためのピストンロッド３２の引き上げにより起きた固有振動の振幅が、試験片ＴＰに加えられている負荷をどの程度変動させているものであるかを定量的に示すために、区間データの負荷の代表値と固有振動振幅の比（以下、負荷固有振動振幅比という）を算出する。こうして導き出された負荷の代表値に対する固有振動の振幅の比率を示す負荷固有振動振幅比は、表示制御部６９の作用により表示装置５１に表示され、ユーザに情報として提供される。負荷固有振動振幅比は次の式（１）により定義される。
【００４０】
負荷固有振動振幅比＝固有振動振幅／代表値  ・・・（１）
【００４１】
図５は、第１実施形態における振幅検出を説明する試験力―時間グラフである。
【００４２】
比率算出部７７において負荷固有振動振幅比を得るために必要となる固有振動の振幅の数値は、予め、記憶装置５７に記憶させている。例えば、ユーザが試験結果として材料試験機の記憶装置５７に記憶させている生データを取り出し、図５に示すような試験力―時間グラフを印刷し、その印刷物上でデータ域Ｂの波形の上ピーク値を結ぶ直線と下ピーク値を結ぶ直線を手で引く。しかる後、上下の直線間の幅からおおよその振幅を割り出し、その値を記憶装置５７に記憶させておく。
【００４３】
次に試験結果評価方法の他の実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る試験結果の評価方法を説明するフロー図である。なお、第１実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
この実施形態においては、データ域Ｂ（図４参照）に重畳している固有振動の振幅を振幅検出部６４と、比率算出部７７により算出された負荷固有振動振幅比に基づいて、試験結果の信頼性を判定する判定部７８を備える。振幅検出部６４と判定部７８は、演算装置５５を動作させて機能を実現するプログラムとして試験結果評価部７５に設けられる。そして、演算装置５５が振幅検出部６４、判定部７８からプログラムを読み込み、振幅検出工程、判定工程の各工程を実行することにより各機能が実現される。すなわち、この実施形態では、第１実施形態のように、ユーザの手作業で固有振動の振幅を求めるのではなく、振幅を試験データから自動検出している。したがって、ユーザの目視に拠らず、試験で設定している試験力に重畳して試験片ＴＰに加わっている固有振動の振幅を、定量的に求めることができるとともに、その振幅の数値をユーザに提示することができる。
【００４５】
図７は、振幅検出部６４における振幅検出を説明するフロー図である。図８は、振幅検出部６４における振幅検出を説明する試験力―時間グラフである。グラフにおいて縦軸は試験力、横軸は時間を示す。また、図８のグラフにおいては、計測ノイズが除去されていない生データを実線で示している。
【００４６】
この振幅検出部６４では、データ域Ｂの試験データに重畳している固有振動の振幅を求める。振幅検出に用いる試験データは、ノイズ除去部６１における計測ノイズ除去部７２での計測ノイズ除去後のデータであってもよく、ノイズ除去がされていない生データであってもよい。なお、計測ノイズ除去部７２は、計測ノイズ周波数が消えるようなノイズカットフィルタにより構成される。計測ノイズ周波数は、試験前に予めロードセル２７の状態の検証のために収集したデータを利用して求めたものを記憶装置５７に記憶させておいてもよく、試験開始点より前のデータ域Ａの生データを利用して求めておいたものを、記憶装置５７に記憶させておいてもよい。
【００４７】
振幅検出部６４は、周期決定部６５と、最大値・最小値算出部６７と、振幅決定部６８とを有する。データ域Ｂにおける振幅検出は、演算装置５５がメモリ５３の振幅検出部６４における、周期決定部６５、最大値・最小値算出部６７、および、振幅決定部６８からプログラムを読み込み、周期決定工程、最大値・最小値算出工程、振幅決定工程の各工程を実行することにより実現される。
【００４８】
試験データが振幅検出部６４に入力されると、周期決定部６５は、固有振動周波数の逆数から、固有振動波形の１周期を求める。１周期を求める際の固有振動周波数は、予め他の振動検出装置によって求め、記憶装置５７に記憶させておいたものでもよく、破断点より後のデータ域Ｃのデータを用いてフーリエ変換を実行して求めたものであってもよい。
【００４９】
周期決定部６５により固有振動波形の１周期が求まると、最大値・最小値算出部６７では、固有振動波形の１周期の時間幅を基準として、データ域Ｂのデータ上を所定の時間間隔で移動させながら、その時間幅での最大値・最小値を算出する。データ域Ｂのデータ上を所定の時間間隔で移動とは、例えば、１周期の時間幅にデータ点が１００あるとして、５サンプリング点間隔で時間幅をデータ上でスライドさせていく動作を繰り返し、時間幅を保った状態で、最大値・最小値の算出域を移動させていくことを示す。こうして得られた最大値・最小値を、図８に破線で示している。
【００５０】
振幅決定部６８では、図８に破線で示す最大値と最小値の差（最大値―最小値）を算出する。この最大値と最小値の差の値は、データ域Ｂの試験データに重畳している固有周期の振動波形の波高に相当し、この値の１／２の値が固有振動の振幅となる。こうして振幅決定部６８により決定された振幅値は、比率算出部７７における負荷固有振動振幅比の算出に利用される。また、振幅値は、表示制御部６９の作用により、表示装置５１に表示される。
【００５１】
次に、振幅検出の他の方法について説明する。図９は、振幅検出の他の方法を説明するフロー図であり、図１０および図１１は、試験力―時間グラフである。グラフにおいて縦軸は試験力、横軸は時間を示す。
【００５２】
この実施形態では、ノイズ除去部６１に、計測ノイズ周波数算出部７１、計測ノイズ除去部７２、固有振動周波数算出部７３、振動ノイズ除去部７４を有する。この実施形態では、試験開始前のデータ域Ａの生データを利用して計測ノイズ周波数算出部７１の作用により求め計測ノイズ周波数を試験毎に求めることができるようになっている。また、試験片ＴＰ破断後のデータ域Ｃのデータを利用して、固有振動周波数算出部７３の作用により固有振動周波数を試験毎に求めることができるようになっている。なお、計測ノイズ除去を行わず、生データをそのまま試験データとして振幅検出に使用してもよい。さらに、計測ノイズ除去部７２においてノイズカットフィルタを構成するのに必要な計測ノイズ周波数は、予め他の方法により求めて記憶装置５７に記憶させておいたものを使用してもよい。振動ノイズ除去部７４においても、振動ノイズ除去のためのローパスフィルタを構成するための固有振動周波数は、予め他の振動検出装置により求めて記憶装置５７に記憶させておいたものを使用してもよい。
【００５３】
この実施形態においては、振幅検出に固有振動を除去した振動ノイズ除去データを使用する。演算装置５５がメモリ５３の振動ノイズ除去部６３からプログラムを読み込み、試験データから固有振動を除去した振動ノイズ除去データを得る。図１０のグラフにおいては、試験データを実線で示し、振動ノイズ除去データを破線で示している。
【００５４】
この実施形態においては、振幅検出部６４は、減算部６６と、最大値・最小値算出部６７と、振幅決定部６８とを有する。データ域Ｂにおける振幅検出は、演算装置５５がメモリ５３の振幅検出部６４における、減算部６６、最大値・最小値算出部６７、および、振幅決定部６８からプログラムを読み込み、減算工程、最大値・最小値算出工程、振幅決定工程の各工程を実行することにより実現される。
【００５５】
試験データと振動ノイズ除去データが振幅検出部６４に入力されると、減算部６６は、データ域Ｂにおいて、試験データから振動ノイズ除去データを減算する。そうすると、データ域Ｂにおける試験データは、図１１示すように、試験力ゼロを中心として上下同幅の振幅を持つ波形に変換される。
【００５６】
最大値・最小値算出部６７では、減算部６６の作用により得られたデータ域Ｂの減算データについて最大値と最小値を求める。図１１のグラフ中に、最大値・最小値算出部６７の作用により求めた最大値と最小値を破線で示す。
【００５７】
振幅決定部６８では、図１１に破線で示す最大値と最小値の差（最大値―最小値）を算出する。この最大値と最小値の差の値は、データ域Ｂの試験データに重畳している固有周期の振動波形の波高に相当し、この値の１／２の値が固有振動の振幅となる。こうして振幅決定部６８により決定された振幅値は、比率算出部７７における負荷固有振動振幅比の算出に利用される。また、振幅値は、表示制御部６９の作用により、表示装置５１に表示される。
【００５８】
なお、この実施形態のように、パーソナルコンピュータ４２に機能ブロックとして設けたノイズ除去部６１に、さらに計測ノイズ周波数算出部７１と固有振動周波数算出部７３を設けることにより、実際の試験により得た生データから、計測ノイズ周波数と固有振動周波数の両方を得られる。したがって、予め、他の振動検出装置を使って試験機本体の力検出器と治具を含む系の固有振動数を調べていない場合でも、固有振動周波数を利用する振幅検出ができるとともに、予め検出器の計測ノイズを調べていない場合でも、試験により得たデータから求めた測定ノイズ周波数から適切なノイズカットフィルタを設定することができる。
【００５９】
再度図６を参照して説明する。比率算出部７７には、代表値算出部７６で算出された代表値と、振幅検出部６４で算出された振幅値とが入力される。比率算出部７７では、代表値と振幅値の入力を受け、負荷固有振動振幅比が算出される。そして、比率算出部７７で算出された負荷固有振動振幅比は判定部７８に入力される。
【００６０】
代表値算出部７６で算出された代表値が１つの場合は、判定部７８では、その１つの代表値と振幅値により得られた１つの負荷固有振動振幅比に基づいて、判定を実行する。ここでの判定は、負荷固有振動振幅比が設定した閾値を超えている場合は試験結果の評価として不良、閾値を超えていない場合は試験結果の評価として良、とする判定を行う。判定部７８から出力された判定結果は、表示制御部６９の作用により、表示装置５１に表示される。なお、代表値算出部７６で算出された代表値が１つの場合とは、例えば、データ域Ｂを１つの区間データとして代表値を代表値算出部７６が算出した場合や、データ域Ｂにおいて固有振動の１周期分を区間データとしたときの最初の区間データ（図４にＢ１で示す）のみの代表値を代表値算出部７６が算出した場合がある。
【００６１】
代表値算出部７６で算出された代表値が複数ある場合は、判定部７８では、各区間の代表値と振幅値により得られた複数の負荷固有振動振幅比に基づいて、判定を実行する。ここでの判定は、区間ごとに、負荷固有振動振幅比が設定した閾値を超えている場合は、試験結果の評価として不良、閾値を超えていない場合は試験結果の評価として良、とする判定を行い、複数の判定結果から、一定の割合で良の判定があるか否かで総合判定を行う、２段階の判定を実行する。判定部７８から出力された総合的な判定結果は、表示制御部６９の作用により、表示装置５１に表示される。なお、代表値算出部７６で算出された代表値が複数ある場合とは、例えば、データ域Ｂにおいて固有振動の１周期分を区間データとしたときの複数の区間データ（図８では３区間分）の代表値を代表値算出部７６が算出した場合や、データ域Ｂにおいて４等分した区間データの代表値を代表値算出部７６が算出した場合がある。
【００６２】
代表値算出部７６において代表値を算出する区間データを、１つとするか複数とするかは、実際の試験データのデータ域Ｂの波形を見て決めることができる。特に、固有振動の最初の１周期分の波形は波高が高くなる傾向にあるため、それ以降の固有振動の周期波形の波高が小さい場合は、最初の１周期分の区間データから代表値を求める、あるいは、データ域Ｂを区間データとして扱い、最大値を代表値とすればよい。また、実際の試験データのデータ域Ｂの波形で、周期性の波形が見られる場合には、複数の区間データの代表値を求めてもよい。
【００６３】
なお、上述した試験結果評価方法では、固有振動の振幅値を、ユーザの手作業により求める例や、パーソナルコンピュータ４２にインストールしたプログラムにより求める例を説明したが、固有振動の振幅に基づく値の算出は、このような例に限定されない。固有振動の振幅に基づく値は、他の手法により供給してもよい。
【００６４】
上述したように、この発明の試験結果評価方法では、試験結果を評価するための指標として定量的に求めることができる負荷固有振動振幅比を採用し、それをユーザに提示することで、客観的な試験結果の評価を可能としている。さらに、判定部７８により判定した結果を表示装置５１に表示することで、判定にユーザ間の個人差を生じさせることがない。
【００６５】
上述した実施形態では、高速引張試験について説明したが、圧縮荷重をコンクリートなどの試験体に与える高速圧縮試験など、試験で設定している試験力に重畳して試験対象に加わっている可能性のある固有振動による力を確認するために、この発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０      試験機本体
１１      テーブル
１２      支柱
１３      クロスヨーク
２１      上つかみ具
２２      下つかみ具
２５      助走治具
２６      ジョイント
２７      ロードセル
３１      油圧シリンダ
３２      ピストンロッド
３３      ストロークセンサ
３４      サーボバルブ
３５      伸び計
４０      制御装置
４１      本体制御装置
４２      パーソナルコンピュータ
４３      メモリ
４４      試験制御部
４５      演算装置
４６      通信部
５１      表示装置
５２      入力装置
５３      メモリ
５５      演算装置
５６      通信部
５７      記憶装置
６１      ノイズ除去部
６４      振幅検出部
６５      周期決定部
６６      減算部
６７      最大値・最小値算出部
６８      振幅決定部
６９      表示制御部
７１      計測ノイズ周波数算出部
７３      固有振動周波数算出部
７５      試験結果評価部
７６      代表値算出部
７７      比率算出部
７８      判定部
ＴＰ      試験片
【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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