(57)【要約】【課題】把持溝のコーナー部の小さなＲ部と底部の大きなＲ部との間に計画的にミスマッチ部を形成し、コーナー部の応力集中を軽減すとともに、加工が容易で、加工工数の削減を可能にする。【解決手段】材料試験のための円環状の供試体５であって、両面にそれぞれ対峙して中心から外周に向って配置された３対以上の把持溝５ａと、該把持溝５ａ間に中心から外周に向って配置された３対以上の応力緩和溝５ｇとを有しており、該把持溝５ａの接線方向の断面形状は、両側の垂直部５ｂの内端に小さなＲ部５ｃを連結するとともに、小さなＲ部５ｃの内端に底部５ｆを形成する大きなＲ部５ｅを連結し、これら小さなＲ部５ｃと大きなＲ部５ｆの結合部は、わずかに突起したミスマッチ部Ａとなっている。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験のための円環状の供試体であって、両面にそれぞれ対峙して中心から外周に向って配置された３対以上の把持溝と、該把持溝間に中心から外周に向って配置された３対以上の応力緩和溝とを有しており、該把持溝の接線方向の断面形状は、両側の垂直部の内端に小さなＲ部を連結するとともに、小さなＲ部の内端に底部を形成する大きなＲ部を連結し、これら小さなＲ部と大きなＲ部の結合部は、わずかに突起したミスマッチ部となっていることを特徴とする供試体。
【請求項２】
上記小さなＲ部は、半径１．５〜４ｍｍであり、大きなＲ部の半径は、小さなＲ部の半径の４．５〜５．５倍である請求項１記載の供試体。
【請求項３】
上記把持溝は、小さなＲ部の内端にわずかな水平部を設けるとともに、底部の中間に水平部を設け、小さなＲ部の内端に接続した水平部の内端と大きなＲ部の結合部は、わずかに突起したミスマッチ部となっている請求項１記載の供試体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンディスクなどの材料試験のための円環状の供試体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タービンディスクは高速回転するので、その製品化に当たっては、あらかじめ、そのタービンディスクに使用する材料の破壊試験などを行なっている。
【０００３】
材料を外形が１３０ｍｍ程度の円環状の供試体に加工し、材料試験装置に取り付け、高速で回転させて内周の評定部から破壊するようにして試験を行なう。図４（Ａ）は従来の供試体の把持溝の断面図、（Ｂ）は従来の他の供試体の把持溝の断面図である。図５は従来の供試体の平面図、図６は図５のＡ―Ａ矢視図、図７は図５のＢ―Ｂ矢視図である。図４ないし図７において、１は円環状の供試体である。１ａは供試体１の両面に中心から外周に向って平行に設けた４対の把持溝である。１ｂは供試体１の両面の各把持溝１ａ間に中心から外周に向って平行に設けた４対の応力緩和溝である。応力緩和溝１ｂは、供試体１の高速回転時に把持溝１ａの部分の応力を緩和する。把持溝１ａの接線方向の断面形状は、一例として図４（Ａ）に示すように、両側の垂直部１ｃの内端と水平部を有する底部１ｅの外端とを小さなＲ部１ｄで連結してＵ字状を形成したものや、図４（Ｂ）に示すように、垂直部１ｃの内端と底部１ｈを形成する大きなＲ部１ｇとを複数の曲率半径のＲ部でなめらかに連結してＵ字状のコンパウンドＲを形成したものがある。１ｆは供試体１の中心の孔である。矢印ａは把持溝１ａにかかる力の方向を示している。
【０００４】
供試体１の材料試験を行なう試験装置の把持具について説明する。図５ないし図７に把持具の断面を１点鎖線で示している。図５ないし図７において、２は供試体１の把持具である。把持具２は、スピンドル３とアダプタ４とから構成されている。スピンドル３は円盤状で、その下面に供試体１の上面の把持溝１ａに対応する中心から外周に向って平行な４個のフック部３ａを有している。３ｂはスピンドル３の中央に設けた円筒部である。アダプタ４はスピンドル３と同様に円盤状で、その上面に供試体１の下面の把持溝１ａに対応する中心から外周に向って平行な４個のフック部４ａを有している。
【０００５】
供試体１の回転試験を行なうときは、スピンドル３の円筒部３ｂに、隙間を設けて供試体１を嵌挿し、供試体１の上面の把持溝１ａとスピンドル３の４個のフック部３ａを嵌合するとともに、アダプタ４の４個のフック部４ａと供試体１の下面の把持溝１ａとを嵌合して、スピンドル３とアダプタ４とを互いに結合して供試体１の両面を押え込んで芯を出し、把持具２を高速回転させて行なう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
供試体は、大きさに制限のある把持溝での応力を低下させる必要がある。しかしながら、図４（Ａ）に示す底部が水平である供試体の把持溝では、溝の応力集中を緩和するためコーナー部に大きなＲ部を形成すると、両側の垂直部分はフック部４ａとの嵌合のため一定の深さが必要なので、溝が深くなりすぎてしまう。一方、図４（Ｂ）に示す底部が大きなＲ部を有する供試体の把持溝では、コーナー部の応力集中はさけられるが機械加工が困難であり、どこかにミスマッチによる突起ができてそこに応力集中が起きるが突起の位置が一定しない。
【０００７】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、コーナー部の小さなＲ部と底部の大きなＲ部との間に計画的にミスマッチ部を形成し、コーナー部の応力集中を軽減すとともに、加工が容易で、加工工数の削減が可能な供試体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の供試体は、材料試験のための円環状の供試体であって、両面にそれぞれ対峙して中心から外周に向って配置された３対以上の把持溝と、該把持溝間に中心から外周に向って配置された３対以上の応力緩和溝とを有しており、該把持溝の接線方向の断面形状は、両側の垂直部の内端に小さなＲ部を連結するとともに、小さなＲ部の内端に底部を形成する大きなＲ部を連結し、これら小さなＲ部と大きなＲ部の結合部は、わずかに突起したミスマッチ部となっているものである。
【０００９】
上記小さなＲ部は、半径１．５〜４ｍｍであり、大きなＲ部の半径は、小さなＲ部の半径の４．５〜５．５倍であるのが好ましい。
【００１０】
また、上記把持溝は、小さなＲ部の内端にわずかな水平部を設けるとともに、底部の中間に水平部を設け、小さなＲ部の内端に接続した水平部の内端と大きなＲ部の結合部は、わずかに突起したミスマッチ部となっているのが好ましい。
【００１１】
上記把持溝は、小さなＲ部の内端にわずかな水平部を設けるとともに、底部の中間に水平部を設け、小さなＲ部の内端に接続した水平部の内端と大きなＲ部の結合部は、わずかに突起したミスマッチ部となっているのが好ましい。
【００１２】
次に本発明の作用を説明する。把持溝のコーナー部の小さなＲ部の近くにもう１つＲ部を設けることにより応力集中が分散されてコーナー部の応力集中が緩和される。そこで、把持溝のコーナー部の半径が１．５〜４ｍｍの小さなＲ部の端部に隣接して、または、わずかな水平部を介して小さなＲ部の半径の４．５〜５．５倍の大きなＲ部を連結し、その連結部はわずかに突起したミスマッチ部とする。このように故意にミスマッチ部を設けるので、ミスマッチ部の位置が一定しており、加工が容易であるばかりでなく、応力集中の度合いも容易に計算できるので、供試体の評定部の応力を超えることはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の供試体の平面図である。図２は本発明の供試体の把持溝の断面図である。図３は本発明の供試体の把持溝の斜視断面図である。なお、供試体の把持具は、図５ないし図７に示したものと同様の構成を有しているので、詳細説明を省略する。図１ないし図３において、５は円環状の供試体である。供試体５は、両面にそれぞれ対峙して中心から外周に向って配置された４対の把持溝５ａと、該把持溝５ａ間に中心から外周に向って配置された４対の応力緩和溝５ｇとを有している。把持溝１ａおよび応力緩和溝５ｇの接線方向の断面形状は、Ｕ字状および逆Ｕ字状を形成している。５ｈは供試体５の中心の孔である。５ｉは孔５ｈの外側に設けた円環状の凹み部であり、半径方向に切断した断面がＬ字状になっている。５ｊは凹み部５ｉの壁面である。６は把持具（スピンドル）である。６ａは把持具６のフック部で、把持溝５ａに嵌入する。６ｂは把持具６の円盤状部材の外周面である。外周面６ｂは、供試体５の凹み部５ｉの壁面５ｊと嵌合してインロー部を形成する。矢印ａは把持溝５ａにかかる力の方向を示している。
【００１４】
供試体５は、たとえば一例として、外径が１３０ｍｍで、把持溝５ａは、垂直部５ｂと、該垂直部５ｂの内端に連結した半径１．５〜４ｍｍの小さなＲ部５ｃと、該小さなＲ部５ｃの内端に連結した０．５ｍｍの水平部５ｄと、該水平部５ｄの内端に連結した半径が小さなＲの４．５〜５．５倍の大きなＲ部５ｅと、該大きなＲ部５ｅの内端同志を連結した水平部を有する底部５ｆとをそれぞれ連続的に結合して形成されている。把持溝５ａのわずかな水平部５ｄの内端と大きなＲ部５ｅの外端との連結部には、わずかに突起したミスマッチ部Ａを形成している。
【００１５】
次に本実施形態の作用を説明する。把持溝５ａのコーナー部の小さなＲ部５ｃの近くにもう１つＲ部を設けることにより応力集中が分散されてコーナー部の応力集中が緩和される。そこで、把持溝５ａのコーナー部の半径が１．５〜４ｍｍの小さなＲ部５ｃの端部に隣接して、または、わずかな水平部を介して小さなＲ部５ｃの半径の４．５〜５．５倍の大きなＲ部５ｅを連結し、その連結部はわずかに突起したミスマッチ部Ａとする。このように故意にミスマッチ部Ａを設けるので、ミスマッチ部Ａの位置が一定しており、加工が容易であるばかりでなく、応力集中の度合いも容易に計算できるので、供試体の評定部の応力を超えることはない。
【００１６】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、把持溝５ａの両側の垂直部５ｂは、平行であるとしているが、外周に向って放射状に拡がるものであってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の供試体は、把持溝の垂直部の内端に連結した小さなＲ部と、小さなＲ部の内端に連結した底部を形成する大きなＲ部とを有し、小さなＲ部と大きなＲ部の結合部には、わずかに突起したミスマッチ部を有しているので、溝の加工が容易であり、応力集中の度合いも容易に計算できて供試体の評定部の応力を超えることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の供試体の平面図である。
【図２】本発明の供試体の把持溝の断面図である。
【図３】本発明の供試体の把持溝の斜視断面図である。
【図４】従来の供試体の把持溝の断面図で、（Ａ）は底部が水平である把持溝の断面図、（Ｂ）は底部が大きなＲ部を有する把持溝の断面図ある。
【図５】従来の供試体の平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ矢視図である。
【図７】図５のＢ―Ｂ矢視図である。
【符号の説明】
５    供試体
５ａ  把持溝
５ｂ  垂直部
５ｃ  小さなＲ部
５ｄ  水平部
５ｅ  大きなＲ部
５ｆ  底部
５ｇ  応力緩和溝
５ｈ  中心の孔
６    把持具
６ａ  フック部
Ａ    ミスマッチ部
【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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【図７】
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