(57)【要約】【課題】両振り四点曲げ試験を行う際に試験片の真の疲労強度が計測できるようにする。【解決手段】間隔Ｌを隔てて試験片１の一側１ａと他側１ｂの対応位置を支持する固定支持手段２，３と、固定支持手段２，３の間隔Ｌ内において試験片１の一側１ａに離間して載荷するようにした２つの第１載荷点４ａ，４ｂと、固定支持手段２，３の間隔Ｌ内において試験片１の他側１ｂに離間して載荷するようにした２つの第２載荷点５ａ，５ｂとを有し、第１載荷点４ａ，４ｂと第２載荷点５ａ，５ｂが異なる位置で試験片１に載荷するよう配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を隔てて試験片の一側と他側の対応位置を支持する固定支持手段と、該固定支持手段の間隔内において前記試験片の一側に離間して載荷するようにした２つの第１載荷点と、前記固定支持手段の間隔内において前記試験片の他側に離間して載荷するようにした２つの第２載荷点とを有し、
前記第１載荷点と前記第２載荷点が異なる位置で試験片に載荷するよう配置されたことを特徴とする両振り四点曲げ試験装置。
【請求項２】
２つの第１載荷点が、２つの第２載荷点を挟む間隔を有して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の両振り四点曲げ試験装置。
【請求項３】
２つの第１載荷点と２つの第２載荷点が、押し引き手段により駆動される１つの移動ブロックに備えられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の両振り四点曲げ試験装置。
【請求項４】
２つの第１載荷点と２つの第２載荷点の少なくとも一方が、離間間隔を調整可能に支持されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の両振り四点曲げ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験片に正負の曲げ応力を繰り返し作用させて材料の疲労強度を試験する両振り四点曲げ試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試験片の曲げ試験装置としては、水平方向に所定の距離だけ離れた位置に２つの支点を固定し、その各支点によって試験片の一側（下面）を支持した状態で、２つの支点の間において試験片の他側（上面）から、三点曲げの場合には１つの押圧点を、四点曲げの場合には２つの押圧点を押しつけて試験片に曲げ応力を与えるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１では、試験片を一方向のみに曲げる片振りであるため、一方向の曲げに対する材料強度データが得られるのみであるという不都合があった。即ち、機械部材等の設計においては、試験片に正負の曲げ応力を繰り返し作用させる両振りでの疲労強度データが要求される場合が多いが、片振りでの材料強度データでは材料に要求される真の性能を把握できない可能性があった。
【０００４】
このため、試験片に正負の曲げ応力を繰り返し与えられるようにした両振りの四点曲げ試験装置がある（特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２の四点曲げ試験装置は、センター治具と該センター治具の両脇に位置するサイド治具とを有し、サイド治具にはローラによる下側支点と上側支点が上下で一致して備えられており、又、センター治具には左右に間隔を隔てて配置したローラによる下側載荷点と上側載荷点が上下で一致した位置に備えられている。試験片は、サイド治具の下側支点と上側支点の間、及びセンター治具の下側載荷点と上側載荷点の間に配置する。
【０００６】
そして、中央のセンター治具を上下動させることにより、センター治具の下側載荷点と上側載荷点によって、試験片に正負の曲げを交互に与えて、試験片の一側と他側に圧縮応力から引っ張り応力までを繰り返して負荷できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５８４５４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記した特許文献２に記載の四点曲げ試験装置においては、サイド治具に備えられる下側載荷点と上側載荷点が、上下で一致した位置に配置されているために、以下のような問題を有していた。
【０００９】
即ち、試験片に正負の曲げ負荷を繰り返し与える両振り曲げ試験においては、試験片の載荷点が押圧される側とは反対側の面に疲労破壊が発生することが知られているが、特許文献２のように、下側載荷点と上側載荷点を上下で一致する位置に設けた構成では、疲労破壊が発生する部位に載荷点による押圧負荷が作用することになるため、試験片の実際の疲労強度とは異なる性能が計測されてしまう可能性を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、両振り四点曲げ試験を行う際に試験片の真の疲労強度が計測できるようにした両振り四点曲げ試験装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、間隔を隔てて試験片の一側と他側の対応位置を支持する固定支持手段と、該固定支持手段の間隔内において前記試験片の一側に離間して載荷するようにした２つの第１載荷点と、前記固定支持手段の間隔内において前記試験片の他側に離間して載荷するようにした２つの第２載荷点とを有し、
前記第１載荷点と前記第２載荷点が異なる位置で試験片に載荷するよう配置されたことを特徴とする両振り四点曲げ試験装置、に係るものである。
【００１２】
上記両振り四点曲げ試験装置において、２つの第１載荷点が、２つの第２載荷点を挟む間隔を有して配置されたことは好ましい。
【００１３】
又、上記両振り四点曲げ試験装置において、２つの第１載荷点と２つの第２載荷点が、押し引き手段により駆動される１つの移動ブロックに備えられたことは好ましい。
【００１４】
又、上記両振り四点曲げ試験装置において、２つの第１載荷点と２つの第２載荷点の少なくとも一方が、離間間隔を調整可能に支持されたことは好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の両振り四点曲げ試験装置によれば、両振り四点曲げ試験により試験片の真の疲労強度が計測できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の両振り四点曲げ試験装置の第１の実施例の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の両振り四点曲げ試験装置の第２の実施例の概略を示す斜視図である。
【図３】本発明の両振り四点曲げ試験装置の第３の実施例の概略を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】
図１は本発明の両振り四点曲げ試験装置の第１の実施例を示すもので、試験片１の一側１ａ（図１の下面）と他側１ｂ（図１の上面）の上下同一位置を、所定の間隔Ｌ（支持スパン）を隔てて支持するようにした例えばロール２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂからなる固定支持手段２，３を設ける。
【００１９】
一方、前記固定支持手段２，３の間隔Ｌ（支持スパン）内における前記試験片１の一側１ａには、所定の離間間隔Ｓ１（載荷スパン）を有して、矢印方向Ａ方向から試験片１に対して押圧力を載荷する例えばロールからなる２つの第１載荷点４ａ，４ｂを設ける。２つの第１載荷点４ａ，４ｂは、第１押圧手段４によって同時に同一押圧力で押圧されるようになっている。又、前記固定支持手段２，３の間隔Ｌ（支持スパン）内における前記試験片１の他側１ｂには、所定の離間間隔Ｓ２（載荷スパン）を有して、矢印Ｂ方向から試験片１に対して押圧力を載荷する例えばロールからなる２つの第２載荷点５ａ，５ｂを設ける。２つの第２載荷点５ａ，５ｂは、第２押圧手段５によって同時に同一押圧力で押圧されるようになっている。
【００２０】
そして、前記第１載荷点４ａ，４ｂと前記第２載荷点５ａ，５ｂは、互いに異なる位置で試験片１に対する載荷を行うように、上下の位置を試験片１の長手方向へずらして配置している。
【００２１】
図１に実施例では、前記第１載荷点４ａ，４ｂの離間間隔Ｓ１は、前記第２載荷点５ａ，５ｂの離間間隔Ｓ２よりも大きくなっており、２つの第１載荷点４ａ，４ｂは、２つの第２載荷点５ａ，５ｂを挟むように配置されている。
【００２２】
６は前記試験片１の表面の状態を光学的或いは磁気的方法等によって非接触で観察するようにした観察装置である。試験片１の表面の状態を観察する方法としては、前記観察装置６の他に、試験片１の表面に歪み計等を設置して観察してもよく、或いは目視によって観察してもよい。
【００２３】
次に、図１の実施例の作動を説明する。
【００２４】
図１の両振り四点曲げ試験装置により試験片１の両振りを行って疲労強度試験を実施するには、所定の間隔Ｌ（支持スパン）で配置した固定支持手段３によって試験片１を支持する。
【００２５】
続いて、２つの第１載荷点４ａ，４ｂにより試験片１を下側からＡ方向に押圧して試験片１を上側へ曲げる負荷を与える。続いて、２つの第２載荷点５ａ，５ｂにより試験片１を上側からＢ方向に押圧して試験片１を下側へ曲げる負荷を与える。前記第１載荷点４ａ，４ｂ及び第２載荷点５ａ，５ｂによって試験片１に負荷する押圧力は、実機において材料が受けることが予定される押圧力に基づいて決定される。
【００２６】
上記したように、第１載荷点４ａ，４ｂによる試験片１の押圧と、第２載荷点５ａ，５ｂによる試験片１の押圧による正負の押圧を繰り返すことにより、両振りによる試験片１の疲労強度試験が行われる。疲労強度試験では、前記試験片１に対する正負の押圧操作を開始してから試験片１が破断するまでの応力負荷数をカウントしており、試験片１が破断されるまでカウントされた応力負荷数によって試験片１の疲労強度が計測される。
【００２７】
又、前記したように、試験片１に対する正負の押圧を繰り返して行くと、前記破断に至る前に、試験片１の表面には疲労による表面粗度の変化や亀裂が発生するようになる。このため、試験片１の表面の状態を観察装置６によって観察することによって、試験片１が破断に至るまでの試験片１の状態の変化を観察することができる。
【００２８】
この時、図１の両振り四点曲げ試験装置では、第１載荷点４ａ，４ｂの離間間隔Ｓ１に対して、第２載荷点５ａ，５ｂの離間間隔Ｓ２が小さいために、第２載荷点５ａ，５ｂの押圧によって上から下へ曲げられる試験片１の曲り角は、第１載荷点４ａ，４ｂの押圧によって下から上へ曲げられる試験片１の曲り角よりも大きくなる。このため、第１載荷点４ａ，４ｂによる押圧力と第２載荷点５ａ，５ｂによる押圧力を同一とした場合には、試験片１が受ける曲げ応力は、第１載荷点４ａ，４ｂよる応力よりも第２載荷点５ａ，５ｂによる応力の方が大きくなる。
【００２９】
このため、前記したように試験片１に正負の曲げを与える操作を継続すると、試験片１における第２載荷点５ａ，５ｂとは反対側の一側（下面）に亀裂等の疲労破壊が発生するようになる。即ち、図１の構成では、離間間隔Ｓ１が狭い第２載荷点５ａ，５ｂとは反対側の試験片１の一側１ａ（下面）における第１載荷点４ａ，４ｂ間の発生範囲Ｘに疲労破壊が限定して発生するようになる。従って、疲労破壊の観察は、観察装置６或いは目視によって前記試験片１の下面の第１載荷点４ａ，４ｂの間、特に発生範囲Ｘを観察すればよく、よって、研究者による観察の手間を大幅に削減することができると共に、確実な計測ができるようになる。 
【００３０】
図１の両振り四点曲げ試験装置では、第１押圧手段４による第１載荷点４ａ，４ｂの押圧と第２押圧手段５による第２載荷点５ａ，５ｂの押圧を交互に行って両振りを行うために、第１押圧手段４による押し引き操作と第２押圧手段５による押し引き操作を同期して行う必要がある。
【００３１】
図２は、図１における第１押圧手段４による押し引き操作と第２押圧手段５による押し引き操作を同期させる必要をなくした本発明の両振り四点曲げ試験装置の第２の実施例を示すもので、図２では、前記第１載荷点４ａ，４ｂと第２載荷点５ａ，５ｂを、１つの移動ブロック７に搭載し、該移動ブロック７を１つの押し引き手段８によってＡ方向及びＢ方向へ押し引き駆動するようにしている。図２の構成によれば、移動ブロック７を１つの押し引き手段８によって駆動するのみで、前記第１載荷点４ａ，４ｂと第２載荷点５ａ，５ｂにより試験片１を一側１ａと他側１ｂから交互に押圧して両振りを行うことができる。
【００３２】
図３は、本発明の両振り四点曲げ試験装置の第３の実施例を示すものであり、この実施例では、前記第１載荷点４ａ，４ｂと第２載荷点５ａ，５ｂの少なくとも一方が、離間間隔を調整可能にしている。図３の実施例は図２の装置に適用した場合を示したもので、第１載荷点４ａ，４ｂを別個に支持するようにした支持台９を設け、該支持台９を前記移動ブロック７に設けた案内溝１０に沿って試験片１の長手方向へ移動可能としたことにより離間間隔Ｓ１を変更できるようにしている。図３では第１載荷点４ａ，４ｂを移動できるようにした場合を示したが、第２載荷点５ａ，５ｂを移動できるようにしてもよく、又、第１載荷点４ａ，４ｂと第２載荷点５ａ，５ｂの両方を移動できるようにしてもよい。
【００３３】
図３に示すように、第１載荷点４ａ，４ｂ及び第２載荷点５ａ，５ｂの少なくとも一方の離間間隔Ｓ１，Ｓ２を変更できるようにすると、試験片１に与える曲げ応力を変更することができる。
【００３４】
尚、本発明の両振り四点曲げ試験装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、載荷点には種々の形状のものを用い得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
１  試験片
１ａ        一側
１ｂ        他側
２，３      固定支持手段
４ａ，４ｂ  第１載荷点
５ａ，５ｂ  第２載荷点
７  移動ブロック
８  押し引き手段
Ｌ      間隔
Ｓ１，Ｓ２      離間間隔
Ｓ３    離間間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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