(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置され、試験片の下面を支持する２つの支持部材と、
前記２つの支持部材の間において、前記試験片の上面を覆う剛体と、
前記剛体の上面に衝突するインパクタとを備え、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成され、
前記剛体は、前記上面又は前記下面から突出するフランジを有する、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項２】
互いに離間して配置され、試験片の下面を支持する２つの支持部材と、
前記２つの支持部材の間において、前記試験片の上面を覆う剛体と、
前記剛体の上面に衝突するインパクタとを備え、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成され、且つ、前記試験片の上面と側面の間の稜線に接するように配置され、
前記剛体の幅は、前記剛体の上面に平行且つ前記２つの支持部材を結ぶ方向に垂直な方向において、前記試験片の幅より大きい、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項３】
互いに離間して配置され、試験片の下面を支持する２つの支持部材と、
前記２つの支持部材の間において、前記試験片の上面を覆う剛体と、
下向きに凸の曲面を有し、前記剛体の上面に衝突するインパクタとを備え、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成され、
前記インパクタの前記曲面の形状は、前記剛体の上面に垂直且つ前記２つの支持部材の並ぶ方向に平行な任意の面における断面が同じ形状である、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の４点曲げ衝撃試験機であって、
前記剛体は、前記上面又は前記下面から突出するフランジを有する、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験機であって、
前記剛体の下面は、前記２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置において前記試験片と接触する、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験機であって、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向において１００ｍｍ以上離間した２つの接触部を含み、前記２つの接触部は、前記試験片の上面と接触する、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験機であって、
前記剛体の厚みは２０ｍｍ以上、ヤング率は、７０ＧＰａ以上である、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験機であって、
前記剛体の上面は平面である、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験機であって、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置においてそれぞれ前記試験片の上面と接触する複数の支持剛体と、前記複数の支持剛体上に架け渡される架橋剛体とを含む、４点曲げ衝撃試験機。
【請求項１０】
互いに離間して配置された２つの支持部材の上に試験片を設置する工程と、
前記２つの支持部材の間において前記試験片の上面を覆う剛体を設置する工程と、
前記剛体の上面にインパクタを衝突させる工程とを含み、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成され、
前記剛体は、前記上面又は前記下面から突出するフランジを有する、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１１】
互いに離間して配置された２つの支持部材の上に試験片を設置する工程と、
前記２つの支持部材の間において前記試験片の上面を覆う剛体を設置する工程と、
前記剛体の上面にインパクタを衝突させる工程とを含み、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成され、
前記剛体は、前記試験片の上面と側面との間の稜線に接するよう配置される、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１２】
互いに離間して配置された２つの支持部材の上に試験片を設置する工程と、
前記２つの支持部材の間において前記試験片の上面を覆う剛体を設置する工程と、
下向きに凸の曲面であって、前記剛体の上面に垂直且つ前記２つの支持部材の並ぶ方向に平行な任意の面における断面が同じ形状である曲面を有するインパクタを、前記剛体の上面に衝突させる工程とを含み、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成される、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の４点曲げ衝撃試験方法であって、
前記剛体は、前記上面又は前記下面から突出するフランジを有する、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験方法であって、
前記剛体の下面は、前記２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置において前記試験片と接触する、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験方法であって、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向において１００ｍｍ以上離間した２つの接触部を含み、前記２つの接触部は、前記試験片の上面と接触する、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５いずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験方法であって、
前記剛体の曲げ剛性は、前記試験片の曲げ剛性より大きい、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験方法であって、
前記剛体の上面は平面である、４点曲げ衝撃試験方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の４点曲げ衝撃試験方法であって、
前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置においてそれぞれ前記試験片の上面と接触する複数の支持剛体と、前記複数の支持剛体上に架け渡される架橋剛体とを含む、４点曲げ衝撃試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４点曲げ衝撃試験装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属や樹脂等の材料を評価するために、３点曲げ試験及び４点曲げ試験が用いられている。日本工業規格（ＪＩＳ  Ｈ７４０６−１９９３）の「繊維強化金属の曲げ試験方法」（非特許文献１）は、長繊維によって強化された金属基複合材料の３点曲げ及び４点曲げによる曲げ試験方法について規定している。
【０００３】
また、特開平５−２５６７５１（特許文献１）には、３点曲げ又は４点曲げ試験に用いる試験用治具が開示されている。この試験用治具は、試験片の底面に接触して試験片を支持する一対の棒状押しピンと、押しピン案内溝及び試験片案内溝を有する試験片受け台とを備える。この試験用治具は、さらに、試験片の頂面に１点荷重又は２点荷重を作用させる上部荷重治具と、上部荷重治具の頂部に載せられる押え治具と、上部荷重治具と押え治具を案内する貫通孔を有するカバーとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５６７５１号公報
【非特許文献１】日本工業標準調査会、「日本工業規格  繊維強化金属の曲げ試験方法」、財団法人日本規格協会、１９９３年１０月３１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の３点曲げ又は４点曲げ試験では、試験片に静的な荷重がかけられる。上記非特許文献１では、一例として、試験速度（試験中に試験器のクロスヘッドが移動する速度）を５±１ｍｍ／ｍｉｎとすることが記載されている。上記非特許文献１に３点曲げ又は４点曲げ試験では、試験片に衝撃荷重をかけることは想定されていない。また、上記特許文献１では、日本工業規格ＪＩＳ  Ｒ１６０１に示される３点及び４点曲げ強度試験について記載されている。上記特許文献１も、静的な荷重による３点及び４点曲げ試験を開示するものであり、衝撃荷重をかける３点曲げ又は４点曲げの試験を教示していない。
【０００６】
本願発明者は、衝撃荷重を試験片に付加して４点曲げ試験を行うことが有用な場合があることを見出した。しかし、上記のように、従来の３点曲げ及び４点曲げ試験では、衝撃荷重をかけることは想定されていない。そのため、４点曲げの衝撃試験に用いることができる試験機及びその方法が明確でない。
【０００７】
そこで、本願は、４点曲げ衝撃試験を可能にする試験機及びその方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態における４点曲げ衝撃試験機は、互いに離間して配置され、試験片の下面を支持する２つの支持部材と、前記２つの支持部材の間において、前記試験片の上面を覆う剛体と、前記剛体の上面に衝突するインパクタとを備える。前記剛体は、前記２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本願開示によれば、４点曲げ衝撃試験を可能にする試験機及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施形態の４点曲げ衝撃試験機の構成例を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４ＢのＡ−Ａ線における断面に示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４ＢのＢ−Ｂ線における断面に示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す支持部材、試験片及び剛体の側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５ＢのＡ−Ａ線における断面に示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、３点曲げ衝撃試験のシミュレーションにおける解析モデルの構成を模式的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す解析モデルにおける曲げモーメントの測定位置を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、４点曲げ衝撃試験のシミュレーションにおける解析モデルの構成を模式的に示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す解析モデルにおける曲げモーメントの測定位置を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、４点曲げ衝撃試験のシミュレーションにおける他の解析モデルの構成を模式的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す解析モデルにおける曲げモーメントの測定位置を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図６Ａに示す３点曲げ衝撃試験の解析モデル（３点曲げモデル）で計算された試験片の変形を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図７Ａに示す４点曲げ衝撃試験の解析モデル（４点曲げモデル１）で、Ｚ方向にインパクタ５０を衝突させた場合の試験片の変形を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図８Ａに示す４点曲げ衝撃試験の解析モデル（４点曲げモデル２）で、Ｚ方向にインパクタ５０を衝突させた場合の試験片の変形を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、４点曲げモデル１でＺ方向から１度ずれた方向にインパクタ５０が衝突した瞬間の試験片を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの瞬間の後の試験片の変形の変形を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、４点曲げモデル２でＺ方向から１度ずれた方向にインパクタ５０が衝突した瞬間の試験片を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの瞬間の後の試験片の変形の変形を示す。
【図１２】図１２は、３点曲げモデルで計算された試験片のモーメント分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は、静的荷重による３点曲げ試験における試験片のモーメント（ＢＭＤ）分布を示す図である。
【図１４】図１４は、４点曲げモデル１でＺ方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。
【図１５】図１５は、４点曲げモデル２でＺ方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。
【図１６】図１６は、静的荷重による４点曲げ試験における試験片のモーメント（ＢＭＤ）分布を示す図である。
【図１７】図１７は、４点曲げモデル１でＺ方向から１度ずれた方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。
【図１８】図１８は、４点曲げモデル２でＺ方向から１度ずれた方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願発明者は、試験片に衝撃荷重を加えた時の試験片の変形挙動により材料を評価する試験を行った。この試験では、試験片の下面を２点で支持し、試験片の上面にインパクタを衝突させて衝撃荷重を加えた。この場合、試験片のインパクタの衝突点に荷重が加わり、３点曲げの状態となった。発明者は、試験対象の材料に実際に衝撃が加わる態様として、対象材の表面における一定の面積を持った領域に同時に衝撃を受ける場合があることに気付いた。このような場合は、対象材は、３点曲げの状態より４点曲げの状態に近くなることがわかった。
【００１２】
そこで、発明者は、試験片に衝撃を加えた際に試験片を４点曲げの状態とすることができる試験機及び試験方法を検討した。発明者は、インパクタに平らな衝突面を形成し、この衝突面を試験片に衝突させる方法を検討した。この方法では、インパクタの衝突面が試験片の表面と平行な状態で試験片に衝突した場合は、試験片は４点曲げの状態となった。しかし、インパクタの衝突面と、試験片表面が平行でない状態で衝突すると、試験片は３点曲げの状態に近くなった。
【００１３】
発明者は、インパクタの試験片表面に対する衝突の角度に関わらず、試験片が４点曲げの状態となるような衝撃を与えるための構成を検討した。その結果、試験片の下面を互いに離間して配置された２つの支持部材で支持し、試験片の上面の２つの支持部材の間を剛体で覆った状態で、剛体の上面にインパクタを衝突させる構成に想到した。この構成において、剛体を２つの支持部材を結ぶ方向に延びて形成することで、インパクタの試験片表面に対する衝突の角度に関わらず、試験片を４点曲げの状態にすることができることがわかった。この構成では、インパクタの衝突による衝撃は、２つの支持部材の間において、剛体の下面から試験片上面へ伝達する。この剛体の下面から試験片上面への衝撃伝達の態様は、インパクタの衝突の角度によって影響を受けにくいと考えられる。そのため、試験片に衝撃を加えて４点曲げ状態にすることができる。
【００１４】
発明者は、さらに検討を行い、実施形態として下記の構成に想到した。実施形態の１つとして、剛体の下面は、２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置において試験片と接触するよう形成することができる。具体例としては、剛体の下面と試験片とが１つの面において接触する構成であってもよい。又は、剛体の下面と試験片とが２つの支持部材を結ぶ方向に離間した２つの接触部において接触する構成とすることもできる。この構成では、２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置において、剛体の下面から試験片の上面へインパクタの衝突による衝撃が伝達される。この剛体の下面から試験片上面への衝撃伝達の態様は、インパクタの衝突の角度によって影響を受けにくいと考えられる。そのため、より確実に、試験片に衝撃を加えて４点曲げ状態にすることができる。
【００１５】
剛体の曲げ剛性は、前記試験体の曲げ剛性より大きいことが好ましい。これにより、インパクタの剛体への衝突による剛体の変形より、試験片の変形の方が大きくなりやすい。そのため、インパクタの衝突時に、試験片がより４点曲げの状態になりやすくなる。
【００１６】
剛体は、上面又は下面から突出するフランジを有してもよい。これにより、剛体の剛性を高めることができる。
【００１７】
剛体の上面は平面とすることができる。これにより、インパクタの衝突角度の変化による試験片への衝撃伝達の態様の変化をより小さくすることができる。そのため、インパクタの衝突角度の変化による試験片の曲げモーメント分布の変化がより小さくなる。インパクタの衝突時に、試験片がより４点曲げの状態になりやすくなる。
【００１８】
剛体は、２つの支持部材を結ぶ方向において離間した複数の位置においてそれぞれ試験体の上面と接触する複数の支持剛体と、複数の支持剛体上に掛け渡される架橋剛体とを含む構成とすることができる。これにより、剛体の設計自由度を高めることができる。
【００１９】
［実施形態］
（構成例１）
図１Ａは、本発明の実施形態の４点曲げ衝撃試験機の構成例を示す斜視図である。図１Ａに示す４点曲げ衝撃試験機（以下、試験機と称する）１ａは、試験片に衝撃を加えて４点曲げ状態にする試験機である。試験機１ａは、支持部材４、剛体２及びインパクタ５を備える。支持部材４は、互いに離間して配置される。２つの支持部材４に試験片３が掛け渡されて設置される。すなわち、支持部材４は、試験片３の下面を支持する。剛体２は、２つの支持部材４の間において、試験片３の上面を覆う。インパクタ５は、剛体の上面に衝突する。インパクタの衝突による衝撃は、剛体２を通じて試験片３の上面に伝達する。すなわち、試験片３の上面に衝撃荷重が加わる。ここで、剛体２は、２つの支持部材４を結ぶ方向に延びて形成されるので、試験片３の上面の複数の位置に同時に衝撃荷重が加わる。その結果、試験片３は、４点曲げ状態となる。
【００２０】
図１Ａに示す試験機１ａにおいて、２つの支持部材４を結ぶ方向をＸ方向とするＸＹＺの直交座標系を定義する。２つの支持部材４は、２つの支持部材４を結ぶ方向に垂直な方向（すなわちＹ方向）に延びて形成される。そのため、各支持部材４の試験片３との接触部４ｓは、Ｙ方向に延びる。２つの支持部材４の接触部４ｓは、互いに平行である。
【００２１】
剛体２と試験片３との接触部２ｓは、２つの支持部材４の間に位置する１つの面（図１Ａにおいてドットハッチングで示す面）となっている。この接触部２ｓの面は、ＸＹ平面に平行になっている。すなわち、剛体２と試験片３とは、Ｘ方向に延びる１つの面において接触する。これにより、剛体２の下面は、２つの支持部材４の間においてＸ方向に離間した複数の位置において、試験片３と接触する形態となる。
【００２２】
剛体２は板状である。剛体２の上面、すなわちインパクタ５が衝突する面は、平面となっている。また、剛体２の下面、すなわち試験片３に接する面も平面となっている。これにより、インパクタの衝突時に、試験片がより４点曲げの状態になりやすくなる。本例では、剛体２の上面及び下面は、互いに平行である。
【００２３】
剛体２は、試験片３の上面と側面との間の稜線３ａに接するように配置される。ここで、稜線３ａは、試験片３の上面と、この上面に隣接する２つの側面との境界となる部分である。
【００２４】
図１Ａに示す例では、支持部材４の上面は、ＸＺ平面の断面形状が円弧となる曲面となっている。これにより、試験片３と支持部材４との接触部が線状、すなわち試験片３と支持部材４は線接触になる。なお、支持部材４の形状は、これに限られない。例えば、支持部材４は、隣り合う２つの面を有する形状とし、これらの隣り合う２つの面が交わる稜線が試験片３と接して支持する構成とすることができる。この場合も、試験片３と支持部材４との接触部が線状になる。なお、試験片３と支持部材４とは面接触であってもよい。
【００２５】
図１Ａに示す例では、インパクタ５は、ＸＺ平面の断面において縁が円弧となる部分を有する。このように、インパクタ５は、曲面を有する形状とすることができる。例えば、この曲面が剛体２の上面に衝突するように、インパクタ５を剛体２の上面へ向けて落下させることができる。
【００２６】
図１Ａに示す例では、試験片３は、Ｘ方向の寸法が、Ｙ方向及びＺ方向の寸法より長い形状となっている。試験片３のＸ方向における中央が、２つの支持部材４間の略中央に位置するよう試験片３を設置することができる。
【００２７】
図１Ｂは、図１Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＹ方向から見た構成を示す側面図である。２つの支持部材４の間において、試験片３の上面に接するように剛体２が配置される。剛体２の下面の試験片３の上面との接触部２ｓは、Ｘ方向において一定の長さを有している。剛体２の上面にインパクタ５がＺ方向に衝突した場合、剛体２の下面の接触部２ｓから試験片３の上面に衝撃が伝わる。この衝撃を受けた試験片３では、接触部２ｓのＸ方向の一端と他端との間に対応する領域Ｓ１において、曲げモーメントの分布が均一に近くなる。すなわち、試験片３の２つの支持部材４の間において、曲げモーメントが略一定となる領域が発生する。これにより、試験片３が４点曲げ状態となる。この場合、インパクタ５衝突時の試験片３の曲げモーメント分布は、インパクタ５の衝突角度の変化によって影響を受けにくい。例えば、インパクタ５が、Ｚ方向に対して若干傾いた角度で剛体２に衝突した場合も、試験片３の領域Ｓ１における曲げモーメントの分布は略一様となる。
【００２８】
接触部２ｓのＸ方向（すなわち２つの支持部材４を結ぶ方向）における長さは、例えば、１００ｍｍ以上とすることができる。これにより、衝撃を受けた時の試験片３において曲げモーメントが略一定となる領域を、４点曲げ試験に適した程度に確保することができる。接触部２ｓのＸ方向の長さの上限は特に限定されないが、実用上の観点から、例えば、２０００ｍｍ以下とすることができる。
【００２９】
図１Ｃは、図１Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＸ方向から見た構成を示す側面図である。この例では、剛体２の下面のＹ方向の幅は、試験片３の上面のＹ方向の幅より大きい。また、剛体２の試験片３と接触する接触部２ｓは、試験片３の上面のＹ方向における一方端から他方端に達している。
支持部材４の幅は、試験片３の下面のＹ方向の幅より大きい。また、支持部材４の試験片３と接触する接触部は、試験片３の下面のＹ方向における一方端から他方端に達している。
【００３０】
図１Ｃに示す例では、試験片３は、中空の管状であり、一対の側壁３ｂと、これら一対の側壁３ｂの上端をつなぐ頂部３ｃと下端をつなぐ底部３ｄとで構成される。一対の側壁３ｂの外面が側面となり、頂部３ｃの外面が上面となる。試験片３の上面と側面の間の稜線３ａに接するよう剛体２を配置することで、インパクタ５の衝突による衝撃が、剛体２を介して、試験片３の側壁３ｂに対して効率よく伝達される。
【００３１】
（構成例２）
図２Ａは、本発明の実施形態の４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。図２Ａに示す例では、剛体２の形状が、図１Ａに示す構成例と異なっている。剛体２は、下面において突出する２つの凸部２ａを有する。凸部２ａは、支持部材４を結ぶ方向（Ｘ方向）において離間している。
【００３２】
凸部２ａが試験片３の上面と接するように、剛体２が試験片３の上に配置される。凸部２ａの先端が試験片３の上面との接触部２ｓとなる。これにより、剛体２は、Ｘ方向に離間し、試験片３の上面と接する２つの接触部２ｓを有する構成となる。
【００３３】
各凸部２ａは、支持部材４を結ぶ方向に対して直交する方向（Ｙ方向）に延びて形成される。凸部２ａのＸＺ平面における断面形状は円弧となっている。この場合、凸部２ａと試験片３は、線接触する。すなわち、接触部２ｓは、線状となる。なお、凸部２ａの形状はこれに限られない。例えば、凸部２ａは、隣り合う２つの面を有する形状としてもよい。これらの隣り合う２つの面が交わる稜線が試験片３と接するよう剛体２を試験片３に配置することができる。この場合も、試験片３と凸部２ａとの接触部２ｓが線状になる。なお、試験片３と凸部２ａとの接触部２ｓは、面であってもよい。
【００３４】
図２Ｂは、図２Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＹ方向から見た構成を示す側面図である。２つの支持部材４の間において、試験片３の上面に２つの凸部２ａが接するように剛体２が配置される。２つの凸部２ａは、Ｘ方向において離間している。そのため、２つの凸部２ａが試験片３と接する接触部２ｓは、Ｘ方向において離間している。
【００３５】
剛体２の上面にインパクタ５がＺ方向に衝突した場合、剛体２の下面の２つの接触部２ｓから試験片３の上面に衝撃が伝わる。このとき、２つの接触部２ｓの間に対応する試験片３の領域Ｓ１では、衝撃による曲げモーメントの分布が均一に近くなる。すなわち、試験片３の２つの支持部材４の間において、曲げモーメントが略一定となる領域が発生する。これにより、試験片３が４点曲げ状態となる。また、インパクタ５が、Ｚ方向に対して若干傾いた角度で剛体２に衝突した場合であっても、試験片３の領域Ｓ１における曲げモーメントの分布は略一様となる。
【００３６】
２つの接触部２ｓは、Ｘ方向（すなわち２つの支持部材４を結ぶ方向）において、例えば、１００ｍｍ以上離間して配置することができる。これにより、衝撃を受けた時の試験片３において曲げモーメントが略一定となる領域を、４点曲げ試験に適した程度に確保することができる。２つの接触部２ｓ間のＸ方向の距離の上限は特に限定されないが、実用上の観点から、例えば、２０００ｍｍ以下とすることができる。
【００３７】
図２Ｃは、図２Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＸ方向から見た構成を示す側面図である。剛体２の凸部２ａは、試験片３の上面と側面との間の稜線３ａに接するように配置される。この例では、剛体２の凸部２ａのＹ方向の幅は、試験片３の上面のＹ方向の幅より大きい。また、剛体２の凸部２ａの試験片３と接触する接触部２ｓは、試験片３の上面のＹ方向における一方端から他方端に達している。これにより、インパクタ５の衝突による衝撃が、剛体２を介して、試験片３の側壁３ｂに対して効率よく伝達される。
【００３８】
剛体２の凸部２ａの構成は、上記例に限られない。例えば、剛体２は、Ｘ方向において互いに離間する３つ以上の凸部２ａを有してもよい。また、凸部２ａは、剛体２の下面のＸ方向における両端の部分に設けられてもよい。例えば、剛体２のＸ方向の両端を折り曲げることで凸部を形成することもできる。
【００３９】
（構成例３）
図３Ａは、本発明の実施形態の４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。図３Ａに示す例では、剛体２の形状が、図１Ａに示す構成例と異なっている。図３Ａに示す剛体２は、剛体は、下面から突出するフランジを有する。フランジ２ｂは、上方（Ｚ方向）から見て、試験片３と重ならない位置に設けられる。すなわち、フランジ２ｂは、試験片３と接触しない位置に設けられる。このように、フランジ２ｂを設けることで、剛体２の剛性を高めることができる。
【００４０】
図３Ａに示す例では、剛体２のＹ方向の端部が曲がってフランジ２ｂが形成されている。すなわち、剛体２の両端の下方に曲がった部分がフランジ２ｂとなっている。このように、剛体２において互いに離間するよう一対のフランジ２ｂを設けることで、一対のフランジ２ｂの間に、試験片３と接触するための接触部２ｓを設けることができる。
【００４１】
図３Ｂは、図３Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＹ方向から見た構成を示す側面図である。２つの支持部材４の間において、試験片３の上面に剛体２の下面が接するように剛体２が配置される。剛体２の下面の試験片３と接触する接触部２ｓは、図１Ａ〜図１Ｃに示す例と同様に構成することができる。
【００４２】
図３Ｃは、図３Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＸ方向から見た構成を示す側面図である。図３Ｃに示すように、フランジ２ｂと試験片３との間に空間ができるように剛体２が、試験片３に対して配置される。フランジ２ｂと試験片３とを離間させた状態でインパクタ５が剛体２に衝突する。これにより、衝撃によって変形する試験片３がフランジ２ｂと干渉しにくくなる。
【００４３】
なお、フランジ２ｂの構成は、上記例に限られない。例えば、剛体２の両端の上面から突出するフランジを設けてもよい。また、フランジは、剛体２の上面又は下面の端部でない部分から突出して形成されてもよい。フランジは１つ又は３つ以上であってもよい。フランジは、剛体２の上面又は下面からＺ方向（上下方向又は衝撃方向と言うこともできる）に延びる部分によって形成することができる。
【００４４】
図３Ａ〜図３Ｃに示す例では、剛体２と試験片３が１つの面で接触しているが、剛体２と試験片がＸ方向に離間した２つ以上の接触部で接触していてもよい。すなわち、図３Ａ〜図３Ｃに示す剛体２に、図２Ａ〜図２Ｃに示す剛体２のように、凸部２ａを設けることもできる。
【００４５】
（構成例４）
図４Ａは、本発明の実施形態の４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。図４Ａに示す試験機１ｄは、試験片３の内部に配置されるバルクをさらに備える。バルクは、支持部バルク６ａと、接触部バルク６ｂを含む。支持部バルク６ａは、試験片３の内部において支持部材４と対向する位置に配置される。接触部バルク６ｂは、試験片３の内部において、剛体２が試験片３と接触する接触部２ｓと対向する位置に配置される。接触部バルク６ｂは、Ｘ方向において互いに離間して配置される。
【００４６】
バルク６ａ、６ｂは、試験片３に対して固定される。具体的には、バルク６ａ、６ｂは、試験片３の内面に取り付けられる。例えば、溶接又は締結部材により、バルク６ａ、６ｂを試験片３に固定することができる。
【００４７】
図４Ｂは、図４Ａに示す支持部材４、試験片３、剛体２及びバルク６ａ、６ｂをＹ方向から見た構成を示す側面図である。剛体２の下面の試験片３と接触する接触部２ｓは、図１Ａ〜図１Ｃに示す例と同様に構成することができる。図４Ｂに示す例では、接触部バルク６ｂは、接触部２ｓのＸ方向の両端部と対向する位置にそれぞれ配置される。
【００４８】
接触部バルク６ｂにより、接触部２ｓのＸ方向両端の試験片３の部分の剛性を高めることができる。そのため、試験片３に衝撃が加わったときに、接触部２ｓの両端に対応する部分は他の部分に比べて変形しにくくなる。上述のように、接触部２ｓに対応する試験片３の領域Ｓ１には、衝撃荷重による曲げモーメントが略均一に発生する。そのため、接触部２ｓの両端に対向する位置に接触部バルク６ｂを配置することで、接触部バルク６ｂの間において略一様な曲げモーメントが発生した場合の試験片３の変形挙動を試験することができる。
【００４９】
支持部バルク６ａにより、支持部材４によって支持される試験片３の部分の剛性を高めることができる。そのため、試験片３に衝撃が加わったときに、支持部材４で支持された部分は他の部分に比べて変形しにくくなる。支持部バルク６ａを用いることにより、例えば、支持部材４によって支持される部分を固定した状態で、衝撃荷重が加わった場合の試験片の変形挙動を試験することができる。
【００５０】
２つの支持部バルク６ａは、Ｘ方向（すなわち２つの支持部材４を結ぶ方向）において、例えば、１００ｍｍ以上離間して配置することができる。これにより、衝撃を受けた時の試験片３において曲げモーメントが略一定となる領域を、４点曲げ試験に適した程度に確保することができる。２つの支持部バルク６ａ間のＸ方向の距離の上限は特に限定されないが、実用上の観点から、例えば、２０００ｍｍ以下とすることができる。
【００５１】
図４Ｃは、図４ＢにおけるＡ−Ａ線の断面を示す断面図である。図４Ｃに示す例では、試験片３は、ハット型の断面を有するハット部材と、ハット部材に接合されるクロージングプレートを備える。ハット部材は、頂部３ｃと、頂部３ｃの両端に接続される一対の側壁３ｂと、一対の側壁３ｂに接続される一対のフランジ３ｅを有する。一対のフランジ３ｅに、クロージングプレートが接合され、底部３ｄを形成する。
【００５２】
図４Ｃに示すように、試験片３の頂部３ｃと側壁３ｂとの境界となる角（肩）には、Ｒ（丸み）形成されてもよい。すなわち、試験片３の上面と側面との間に曲面が形成されてもよい。この曲面又は曲面と上面の平面部分との境に、剛体２の接触部２ｓが接するように設けられる。このような形態も、剛体２が試験片の上面と側面との間の稜線に接するように配置される形態の一例である。
【００５３】
接触部バルク６ｂは、試験片３の頂部３ｃの内面及び側壁３ｂの内面に接合される。試験片３と接触部バルク６ｂは、例えば、アーク溶接により、接続することができる。接触部バルク６ｂは、試験片３の底部３ｄと離間して設けられる。なお、接触部バルク６ｂは、試験片３の底部３ｄと接するよう設けられてもよい。
【００５４】
図４Ｄは、図４ＢにおけるＢ−Ｂ線の断面を示す断面図である。図４Ｄに示す例では、支持部バルク６ａは、試験片３の頂部３ｃの内面及び側壁３ｂの内面に、例えば、アーク溶接により、接合される。支持部バルク６ａは、試験片３の底部３ｄに接する。
【００５５】
図４Ａ〜図４Ｄに示す構成例では、剛体２がフランジ２ｂを有しているが、剛体２は、例えば、図１Ａ〜１Ｃに示すような板状であってもよいし、図２Ａ〜図２Ｂに示すような下面から突出する凸部２ａを有する構成であってもよい。
【００５６】
（構成例５）
図５Ａは、本発明の実施形態の４点曲げ衝撃試験機の他の構成例を示す斜視図である。図５Ａに示す試験機１ｅにおいて、剛体２は、２つの支持剛体２１と、架橋剛体２２を含む。２つの支持剛体２１は、Ｘ方向（２つの支持部材４を結ぶ方向）において離間している。支持剛体２１の各々は、試験片３の上面と接触する接触部２ｓを含む。すなわち、２つの支持剛体２１は、Ｘ方向において離間した複数の位置においてそれぞれ試験片３の上面と接触する。架橋剛体２２は、２つの支持剛体２１上に架け渡される。
【００５７】
図５Ａに示す例では、２つの支持剛体２１の各々は、Ｙ方向に延びて形成され、試験片３と接触する接触部２ｓを有する基部２１ａと、基部２１ａの両端から下方へ曲がって形成されるフランジ２１ｂとを含む。接触部２ｓは、面となっている。すなわち、支持剛体２１と試験片３とは面接触する。なお、支持剛体２１は、試験片３と線接触する構成であってもよい。２つの支持剛体２１の接触部２ｓは、互いに平行であり、Ｙ方向に延びて形成されている。
【００５８】
架橋剛体２２は、板状である。架橋剛体２２の上面は平面である。架橋剛体２２の下面も上面と平行な平面である。図示しないが、架橋剛体２２は、上面及び下面から突出するフランジを有してもよい。例えば、架橋剛体２２のＹ方向の両端又はＸ方向の両端を曲げることで、架橋剛体２２の端部にフランジを形成することができる。これにより、架橋剛体２２の剛性を高めることができる。なお、フランジは、上方（Ｚ方向）から見て、試験片３と重ならない位置に設けることが好ましい。
【００５９】
試験片３の内部には、支持部バルク６ａと、接触部バルク６ｂが配置される。接触部バルク６ｂは、試験片３の内部において、２つの支持剛体２１の接触部２ｓとそれぞれ対向する位置に配置される。支持部バルク６ａは、図４Ａに示す例と同様に配置することができる。
【００６０】
図５Ｂは、図５Ａに示す支持部材４、試験片３及び剛体２をＹ方向から見た構成を示す側面図である。図５Ｂに示す例では、試験片３に設置された２つの支持剛体２１の上端は、Ｚ方向（上下方向）において同じ高さになっている。架橋剛体２２は、２つの支持剛体２１の上端に接するように、支持剛体２１上に設置される。これにより、架橋剛体２２の下面及び上面を試験片３の上面に対して平行にすることができる。
【００６１】
支持剛体２１の上面は、ＸＺ平面の断面形状が円弧となるような曲面となっている。支持剛体２１と架橋剛体２２との接触部は、Ｙ方向に延びる線状となる。なお、支持剛体２１は、架橋剛体２２と面接触する構成であってもよい。
【００６２】
架橋剛体２２の上面にインパクタ５が衝突した場合、架橋剛体２２から２つの支持剛体２１を介して、試験片３に衝撃が伝わる。このとき、支持剛体２１の下面の接触部２ｓから試験片３の上面に衝撃が伝わる。この衝撃を受けた試験片３では、２つの支持剛体２１の接触部２ｓの間に対応する領域Ｓ１において、曲げモーメントの分布が均一に近くなる。これにより、試験片３が４点曲げ状態となる。この構成において、インパクタ５衝突時の試験片３の曲げモーメント分布は、インパクタ５の衝突角度の変化によって影響を受けにくい。
【００６３】
２つの支持剛体２１は、Ｘ方向（すなわち２つの支持部材４を結ぶ方向）において、例えば、１００ｍｍ以上離間して配置することができる。これにより、衝撃を受けた時の試験片３において曲げモーメントが略一定となる領域を、４点曲げ試験に適した程度に確保することができる。２つの支持剛体２１間のＸ方向の距離の上限は特に限定されないが、実用上の観点から、例えば、２０００ｍｍ以下とすることができる。
【００６４】
図５Ｃは、図５Ｂに示すＡ−Ａ線の断面を示す断面図である。図５Ｃに示す例では、試験片３の上面と接触する支持剛体２１の接触部２ｓは、試験片３の上面のＹ方向の一方端から他方端まで達している。支持剛体２１のフランジ２１ｂは、試験片３の側面に接している。これにより、支持剛体２１が試験片３に対してずれにくくなる。
【００６５】
接触部バルク６ｂは、試験片３の上面と側面を介して、支持剛体２１と対向する位置に設けられる。接触部バルク６ｂは、試験片３の頂部３ｃの内面と、側壁３ｂの内面に接合される。試験片３の側壁３ｂにおいて、支持剛体２１と接触部バルク６ｂにはさまれる部分は、衝撃が加わった時に他の部分より変形しにくくなる。
【００６６】
（剛体の材料特性）
上記構成例１〜５における剛体２の曲げ剛性は、試験片３の曲げ剛性より大きくすることができる。これにより、インパクタ５が剛体２に衝突した際に、試験片３がより４点曲げの状態になりやすくなる。剛体２の曲げ剛性は、例えば、剛体２のヤング率及び形状によって決まる。一例として、剛体２の厚みＴ１を２０ｍｍ以上、剛体２のヤング率を７０ＧＰａ以上とすることができる。これにより、例えば、構造材や耐衝撃材その他様々な材料の衝撃試験が可能になる。剛体２の厚みの上限は特に限定されないが、実用上の観点から、例えば、２００ｍｍ以下とすることができる。剛体２のヤング率は、高い方が好ましく、上限は特に限定されない。例えば、剛体２のヤング率は、１ＴＰａを上限とし、実際には、７００ＧＰａ以下とすることができる。
【００６７】
なお、剛体２は、どんなに力を加えても一切変形しない物体に限定されない。剛体２は、衝撃試験における衝撃荷重に対して、試験片３よりも変形しにくい程度の剛性を有することが好ましい。剛体２の材料は、特に限定されず、試験片３の材料及び形状に応じて適宜選択することができる。剛体２の材料の一例として、鋼、アルミニウム等の金属及び合金が挙げられる。
【００６８】
（バルクの材料）
上記構成例４、５におけるバルク６ａ、６ｂの材料は、特定のものに限定されない。バルク６ａ、６ｂは、衝撃試験における衝撃荷重下において、試験片３との接触する部分において試験片３の変形を抑えることができる程度の剛性を有することが好ましい。バルク６ａ、６ｂの材料は、試験片３の材料及び形状に応じて適宜選択することができる。例えば、金属、樹脂、木又はこれらを繊維で強化した材料その他あらゆる材料を、バルク６ａ、６ｂの材料として用いることができる。
【００６９】
（衝撃試験例）
本発明の実施形態における衝撃試験方法は、２つの支持部材４の上に試験片３を設置する工程と、２つの支持部材４の間において試験片３の上面を覆う剛体２を設置する工程と、剛体２の上面にインパクタ５を衝突させる衝突工程とを含む。このとき、支持部材４、試験片３及び剛体２の構成は、上記構成例１〜５のいずれか、又はこれらのうち少なくとも２つを組み合わせた構成とすることができる。以下では、上記構成例１〜５の試験機１ａ〜１ｅのいずれか、又はこれらのうち少なくとも２つを組み合わせた構成の試験機を試験機１と総称する。
【００７０】
衝突工程では、インパクタ５を剛体２から離れた位置から加速させ、速度をもって剛体２の上面に接触させることで、インパクタ５を剛体２の上面に衝突させることができる。例えば、上記のＺ方向が重力方向となるよう試験機１を構成することができる。この構成において、インパクタ５を、剛体２からＺ方向に離れた位置から落下させることで、インパクタ５を剛体２の上面に衝突させることができる。ここで、インパクタ５の落下の軌道を規制するガイドを設けてもよい。
【００７１】
この場合、インパクタ５がＺ方向に対して若干角度を有する方向で剛体２に衝突しても、試験片３の領域Ｓ１には、略一定の曲げモーメントが発生する。これにより、インパクタ５の衝突角度を精密に制御しなくても、試験片３に衝撃荷重を加えて４点曲げ状態とすることができる。
【００７２】
試験機１を用いた衝撃試験の形態は試験機１のＺ方向すなわち上下方向を重力方向とする形態に限られない。例えば、インパクタ５を水平方向に加速する装置を用いて、Ｚ方向を水平方向として衝撃試験を行うこともできる。
【００７３】
衝撃試験の対象となる材料すなわち試験片の材料は、特定の材料に限られない。例えば、金属、樹脂、木、又はこれらを繊維で強化した材料その他あらゆる材料が、衝撃試験の対象材となり得る。一例として、高強度の車両用構造部材を、衝撃試験の対象材とすることができる。これにより、実際に車両が物と衝突した際の構造部材の変形挙動を試験することができる。
【００７４】
発明者は、上記の４点曲げ衝撃試験は、車両用構造部材の評価に有用であることを見出した。車両法構造部材について、４点曲げ衝撃試験を実施することで、車両にものが衝突した場合の近い状態で、車両法構造部材を試験することができる。そのため、本実施形態の４点曲げ衝撃試験機及び４点曲げ衝撃方法は、車両用構造部材の試験機及び試験方法として好適に用いることができる。車両用構造部材には、例えば、Ａピラー、Ｂピラー、サイドシル、ルーフレール、フロアメンバー、フロントサイドメンバーといった車体を構成する部材、及び、ドアインパクトビームやバンパーといった車体に取り付けられ、外部からの衝撃から車両内の装置や乗員を守る部材が含まれる。
【００７５】
（変形例）
本発明の４点曲げ衝撃試験機及び４点曲げ衝撃試験方法は、上記の例に限れない。例えば、支持剛体２１の数は、２つに限られず、３以上設けられてもよい。試験片３の形状は、上記の例に限定されない。例えば、試験片は、中空構造でなく、中実であってもよい。また、試験片の表面の少なくとも一部が曲面であってもよい。試験片の上面が曲面である場合、剛体の下面を、試験片の上面に合わせて曲面とすることができる。例えば、剛体の試験片との接触面を曲面又は、曲線とすることができる。なお、剛体は、治具と称することもできる。
【実施例】
【００７６】
（解析モデル）
本実施例では、剛体で覆った試験片にインパクタを衝突させた場合の試験片の曲げモーメント分布をシミュレーションで解析した。図６Ａは、３点曲げ衝撃試験のシミュレーションにおける解析モデルの構成を模式的に示す図である。図６Ａに示す解析モデルは、Ｘ方向に離間した２つの支持部材４０で試験片３０の下面を支持した状態で、試験片３０の上面にインパクタ５０を衝突させるモデルである。試験片３０は、ハット部材とクロージングプレートを備える構成とした。インパクタ５０の表面は、ＸＺ平面における断面が円弧となる曲面とした。
【００７７】
図６Ｂは、図６Ａに示す解析モデルにおける曲げモーメントの測定位置を示す図である。図６Ｂに示すように、試験片３０の曲げモーメントを、インパクタ５０の衝突点の断面（ｓｅｃ５）及び、衝突点からＸ方向に所定距離離れた複数の位置の断面（ｓｅｃ２、ｓｅｃ３、ｓｅｃ４、ｓｅｃ６、ｓｅｃ７、ｓｅｃ８）において計算した。曲げモーメントとして、矢印Ｍｙで示す方向のモーメントを測定した。
【００７８】
図７Ａは、４点曲げ衝撃試験のシミュレーションにおける解析モデルの構成を模式的に示す図である。図７Ａに示す解析モデルは、Ｘ方向に離間した２つの支持部材４０で試験片３０の下面を支持した状態で、試験片３０の上面をＸ方向に延びる剛体２０で覆い、剛体２０の上面にインパクタ５０を衝突させるモデルである。試験片３０とインパクタ５０は、図６Ａに示す解析モデルと同様とした。また、試験片３０の内部において、支持部材４０と対向する位置に支持部バルク６０ａを配置し、剛体２０のＸ方向の両端に対向する位置に接触部バルク６０ｂを配置した。
【００７９】
図７Ａに示す解析モデルでは、インパクタ５０がＺ方向で衝突した場合と、インパクタ５０がＺ方向から１度ずれた方向で衝突した場合について解析した。
【００８０】
図７Ｂは、図７Ａに示す解析モデルにおける曲げモーメントの測定位置を示す図である。図７Ｂに示すように、試験片３０の曲げモーメントを、インパクタ５０の衝突点に対応する位置の断面（ｓｅｃ５）及び、衝突点からＸ方向に所定距離離れた複数の位置の断面（ｓｅｃ２、ｓｅｃ３、ｓｅｃ４、ｓｅｃ６、ｓｅｃ７、ｓｅｃ８）において計算した。曲げモーメントとして、矢印Ｍｙで示す方向のモーメントを測定した。
【００８１】
図８Ａは、４点曲げ衝撃試験のシミュレーションにおける他の解析モデルの構成を模式的に示す図である。図８Ａに示す解析モデルは、Ｘ方向に離間した２つの支持部材４０で試験片３０の下面を支持した状態で、試験片３０の上面及び側面を覆いＹ方向に延びる２つの剛体２０をＸ方向に離間して配置し、２つの剛体２０の上面にインパクタ５０を衝突させるモデルである。試験片３０は、図６Ａに示す解析モデルと同様とした。インパクタ５０の表面は、２つの剛体２０間の距離より長いＸ方向の寸法を持つ平面とした。試験片３０の内部において、支持部材４０と対向する位置に支持部バルク６０ａを配置し、剛体２０に対向する位置に接触部バルク６０ｂを配置した。
【００８２】
図８Ａに示す解析モデルでは、インパクタ５０がＺ方向で衝突した場合と、インパクタ５０がＺ方向から１度ずれた方向で衝突した場合について解析した。なお、インパクタ５０は、その表面の法線方向に進むものとした。
【００８３】
図８Ｂは、図８Ａに示す解析モデルにおける曲げモーメントの測定位置を示す図である。図８Ｂに示すように、試験片３０の曲げモーメントを、２つの剛体５０の中間点の断面（ｓｅｃ５）及び、この中間点からＸ方向に所定距離離れた複数の位置の断面（ｓｅｃ２、ｓｅｃ３、ｓｅｃ４、ｓｅｃ６、ｓｅｃ７、ｓｅｃ８）において計算した。曲げモーメントとして、矢印Ｍｙで示す方向のモーメントを測定した。
【００８４】
（解析結果：変形挙動）
図９Ａは、図６Ａに示す３点曲げ衝撃試験の解析モデル（以下、３点曲げモデルと称する）で計算された試験片の変形を示す。図９Ｂは、図７Ａに示す４点曲げ衝撃試験の解析モデル（以下、４点曲げモデル１と称する）で、Ｚ方向にインパクタ５０を衝突させた場合の試験片の変形を示す。図９Ｃは、図８Ａに示す４点曲げ衝撃試験の解析モデル（以下、４点曲げモデル２と称する）で、Ｚ方向にインパクタ５０を衝突させた場合の試験片の変形を示す。図９Ａ〜図９Ｃは、試験片に約５０ｍｍのたわみが発生した時の変形挙動を示している。
【００８５】
図９Ａと図９Ｂを比較すると、３点曲げモデルと４点曲げモデル１における試験片の変形挙動は異なっていることがわかった。図９Ｂと図９Ｃを比較すると、４点曲げモデル１と４点曲げモデル２のＺ方向インパクタ衝突時の変形挙動は、ほぼ同等となることがわかった。なお、図９Ｂの計算では、試験片にたわみが生じているが、剛体にたわみは生じていない。
【００８６】
図１０Ａは、４点曲げモデル１でＺ方向から１度ずれた方向でインパクタ５０が衝突した瞬間の試験片を示す。図１０Ｂは、図１０Ａの瞬間の後の試験片の変形の変形を示す。図１１Ａは、４点曲げモデル２でＺ方向から１度ずれた方向でインパクタ５０が衝突した瞬間の試験片を示す。図１１Ｂは、図１１Ａの瞬間の後の試験片の変形の変形を示す。図１０Ｂ及び図１１Ｂは、試験片に約５０ｍｍのたわみが発生した時の変形挙動を示している。
【００８７】
図９Ｂと図１０Ｂを比較すると、試験片の変形挙動はほぼ同等となっている。このことから、４点曲げモデル１の構成では、インパクタ衝突の方向が異なっても変形挙動はほぼ変化しないことがわかった。一方、図９Ｃと図１１Ｂを比較すると、試験片の変形挙動が異なっている。このことから、４点曲げモデル２では、インパクタの衝撃方向の変化による試験片の変形挙動の変化が、４点曲げモデル１に比べて大きいことがわかった。また、４点曲げモデル２の構成では、Ｚ方向から１度ずれた方向にインパクタを衝突させた場合、３点曲げモデルの試験片の変形挙動と近い変形挙動が見られた。
【００８８】
（解析結果：モーメント分布）
図１２は、３点曲げモデルで計算された試験片のモーメント分布を示すグラフである。図１２に示すグラフは、インパクタ衝突後の試験片の各断面（ｓｅｃ２〜８）におけるモーメントの時間変化を示す。下記の図１４、図１５、図１７のグラフも同様である。図１２に示すグラフから、試験片のモーメントは、衝突点の断面（ｓｅｃ５）で最大となり衝突点から離れるに従って小さくなる状態で推移していることがわかった。すなわち、試験片のモーメントは、衝突点の断面（ｓｅｃ５）を中心に対称に分布しているが、モーメントの大きさは一定ではないことがわかった。
【００８９】
図１３は、静的荷重による３点曲げ試験における試験片のモーメント（ＢＭＤ）分布を示す図である。図１２に示すモーメント分布は、図１３に示す静的荷重による３点曲げ試験のモーメント分布に近いことがわかった。
【００９０】
図１４は、４点曲げモデル１でＺ方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。図１４に示すグラフから、４点曲げモデル１では、各断面でモーメントがほぼ一定の状態で推移していることがわかった。試験片の曲げ領域で、モーメントが略均一に分布していることがわかった。すなわち、試験片の剛体と接触する領域（力点）において、モーメントが略一定となることがわかった。
【００９１】
図１５は、４点曲げモデル２でＺ方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。図１５に示すグラフから、４点曲げモデル２では、各断面でモーメントがほぼ一定の状態で推移していることがわかった。試験片の曲げ領域で、モーメントが略均一に分布していることがわかった。すなわち、試験片と接する２つの剛体の間（力点間）において、モーメントが略一定となることがわかった。
【００９２】
図１６は、静的荷重による４点曲げ試験における試験片のモーメント（ＢＭＤ）分布を示す図である。図１４、図１５に示すモーメント分布は、図１６に示す静的荷重による４点曲げ試験のモーメント分布に近いことがわかった。
【００９３】
図１７は、４点曲げモデル１でＺ方向から１度ずれた方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。図１７に示すグラフから、４点曲げモデル１では、各断面でモーメントがほぼ一定の状態で推移していることがわかった。すなわち、試験片の曲げ領域で、モーメントが略均一に分布していることがわかった。
【００９４】
図１８は、４点曲げモデル２でＺ方向から１度ずれた方向にインパクタが衝突した場合の試験片のモーメント分布を示すグラフである。図１８に示すグラフから、４点曲げモデル２では、各断面のモーメントは一定でなくばらついた状態で推移することがわかった。すなわち、曲げ領域において、モーメント分布は非対称かつ均一ではないことがわかった。
【００９５】
上記の解析結果から、４点曲げ衝撃試験では、曲げ領域（例えば、付加する力点間）において、モーメントが略均一に分布した状態で推移することがわかった。すなわち、インパクタの衝突時に、曲げ領域において略一定のモーメントを維持することで４点曲げ状態を実現できることがわかった。
【００９６】
また、４点曲げモデル１のように、試験片と面接触する形状（瓦状）の剛体で試験片を覆い、剛体にインパクタを衝突させる構成とすることで、インパクト衝突時の試験片にモーメントの分布が略一定となる領域を発生させることができることがわかった。さらに、４点曲げモデル２のように、Ｘ方向に離間した２つの剛体を試験片の上面に設けて、２つの剛体にインパクタを同時に衝突させることで、同様に、試験片にモーメントの分布が略一定となる領域を発生させられることがわかった。
【００９７】
４点曲げモデル１は、４点曲げモデル２に比べて、インパクタの衝突の方向の変化によって、試験片の変形挙動及びモーメント分布が受ける影響が少なくなることがわかった。４点曲げモデル２では、インパクタの衝突の方向に対する変形挙動の感度が高く、インパクタの衝突の方向によっては、モーメントが一定となる領域を維持できず試験片が３点曲げ状態となりやすいことがわかった。これに対して、４点曲げモデル１のように、Ｘ方向に延びる剛体で試験片の上面を覆い、剛体にインパクタを衝突させる構成とすることにより、インパクタの衝突の方向が変化しても、試験片にモーメントが均一に分布する領域を発生させやすくなることがわかった。
【００９８】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ：４点曲げ試験機
２：剛体
３：試験片
４：支持部材
５：インパクタ
【図１Ａ】
0006701728.tif 000002
【図１Ｂ】
0006701728.tif 000003
【図１Ｃ】
0006701728.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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