(57)【要約】【課題】長尺構造物の変形に追随した載荷を可能とする載荷試験方法および載荷試験装置を提供する。【解決手段】上記課題を解決した載荷試験方法は、長尺構造物１００が延びる方向と加力ロッド４が延びる方向とが所定の角度をなすように、載荷部に加力ロッド４の先端を連結する第１の連結工程と、アクチュエータロッド２ｂに加力ロッド４の基端を回動可能に連結する第２の連結工程と、加力ロッド４が延びる方向に対して斜め方向にアクチュエータロッド２ｂを移動させ、アクチュエータロッド２ｂに対して加力ロッド４を回動させながら、載荷部に荷重を加えて長尺構造物１００を変形させる載荷工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部によりアクチュエータロッドを移動させ、前記アクチュエータロッドに連結された加力ロッドを介して長尺構造物の少なくとも１つの載荷部に荷重を加える載荷試験方法であって、
前記長尺構造物の端部を支持部に固定し、前記長尺構造物を片持ち状に設置する設置工程と、
前記長尺構造物が延びる方向と前記加力ロッドが延びる方向とが所定の角度をなすように、前記載荷部に前記加力ロッドの先端を連結する第１の連結工程と、
前記アクチュエータロッドに前記加力ロッドの基端を回動可能に連結する第２の連結工程と、
前記加力ロッドが延びる方向に対して斜め方向に前記アクチュエータロッドを移動させ、前記アクチュエータロッドに対して前記加力ロッドを回動させながら、前記載荷部に荷重を加えて前記長尺構造物を変形させる載荷工程と、を含む、長尺構造物の載荷試験方法。
【請求項２】
前記載荷工程では、前記アクチュエータロッドに対する前記加力ロッドの連結部が前記斜め方向に直線的に移動するよう前記アクチュエータロッドを移動させる、請求項１に記載の長尺構造物の載荷試験方法。
【請求項３】
前記載荷工程では、前記アクチュエータロッドに対する前記加力ロッドの連結部が前記斜め方向に曲線状に移動するよう前記アクチュエータロッドを移動させ、前記長尺構造物に対する前記加力ロッドの前記所定の角度を維持する、請求項１に記載の長尺構造物の載荷試験方法。
【請求項４】
前記アクチュエータロッドに対する前記加力ロッドの連結部の前記載荷工程における移動経路は、前記長尺構造物の変形前における前記加力ロッドの基端の第１位置と、前記長尺構造物の変形後において前記所定の角度が保たれた状態の前記加力ロッドの基端の第２位置とを結んだ線として決定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の長尺構造物の載荷試験方法。
【請求項５】
駆動部によりアクチュエータロッドを移動させ、前記アクチュエータロッドに連結された加力ロッドを介して長尺構造物の少なくとも１つの載荷部に荷重を加える載荷試験装置であって、
前記長尺構造物の端部が固定されて、前記長尺構造物を片持ち状に支持する支持部と、
前記駆動部と前記アクチュエータロッドとを含むアクチュエータと、
前記載荷部に連結される先端と、前記アクチュエータロッドに回動可能に連結される基端とを含み、前記長尺構造物が延びる方向に対して所定の角度をなすように設けられる加力ロッドと、
前記加力ロッドが延びる方向に対して斜め方向に前記アクチュエータロッドが移動するよう、前記アクチュエータロッドを保持しつつ案内するスライダと、を備え、
前記スライダに沿って前記アクチュエータロッドを移動させ、前記アクチュエータロッドに対して前記加力ロッドを回動させながら、前記載荷部に荷重を加えて前記長尺構造物を変形させるように構成されている、長尺構造物の載荷試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺構造物の載荷試験方法および載荷試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺構造物の載荷試験として、非特許文献１に示されるように、風力発電用風車のブレードの強度試験が知られている。この強度試験では、試験対象物であるブレードを反力壁に固定して片持ち状に設置し、ブレードの数箇所に曲げ荷重を分布させて与えている。設計曲げ荷重を加えることで、ブレードの曲げ剛性および全体剛性が確認される。また、設計荷重を超える荷重を加えることで、曲げ破壊試験を行っている。曲げ破壊試験では、ブレードのスパン方向の４箇所に引張治具を取り付け、ウインチにより荷重を加えている。この試験により、ブレードの終局強度が求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】三上隆男、外２名、「風力発電用風車ブレードの強度試験」、ＩＩＣ  ＲＥＶＩＥＷ、株式会社ＩＨＩ検査計測、２０１０年１０月、第４４巻、ｐ．３８−４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した試験方法では、長尺構造物であるブレードに対して、引張治具はある角度をもって取り付けられる。ブレードの載荷箇所に荷重を加え、ブレードが変形すると、その変形に伴い、ブレードに対する引張治具の角度が変化し得る。たとえば、反力壁に固定された片持ち状のブレードが載荷により弧状に湾曲すると、ブレードに対する引張治具の角度（載荷箇所における反力壁側に形成された角度）は、徐々に増大する。このように、ブレードの変形に伴って、ブレードに対して荷重が加わる方向（載荷方向）が変化してしまう。
【０００５】
本発明は、長尺構造物の変形に追随した載荷を可能とする載荷試験方法および載荷試験装置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】
【０００６】
本発明の一態様は、駆動部によりアクチュエータロッドを移動させ、アクチュエータロッドに連結された加力ロッドを介して長尺構造物の少なくとも１つの載荷部に荷重を加える載荷試験方法であって、長尺構造物の端部を支持部に固定し、長尺構造物を片持ち状に設置する設置工程と、長尺構造物が延びる方向と加力ロッドが延びる方向とが所定の角度をなすように、載荷部に加力ロッドの先端を連結する第１の連結工程と、アクチュエータロッドに加力ロッドの基端を回動可能に連結する第２の連結工程と、加力ロッドが延びる方向に対して斜め方向にアクチュエータロッドを移動させ、アクチュエータロッドに対して加力ロッドを回動させながら、載荷部に荷重を加えて長尺構造物を変形させる載荷工程と、を含む。
【０００７】
この載荷試験方法によれば、設置工程において、長尺構造物は片持ち状に設置される。第１および第２の連結工程において、加力ロッドの先端が長尺構造物の載荷部に連結され、加力ロッドの基端がアクチュエータロッドに回動可能に連結される。この状態で、加力ロッドが延びる方向は、長尺構造物が延びる方向に対して、所定の角度をなしている。載荷工程では、アクチュエータロッドは、加力ロッドが延びる方向に対して斜め方向に移動する。長尺構造物が変形すると、アクチュエータロッドに対する長尺構造物の角度が変化する。ここで、加力ロッドはアクチュエータロッドに対して回動するため、上記した所定の角度の変化を抑えることができる。よって、長尺構造物の変形に追随した載荷が可能である。
【０００８】
いくつかの態様において、載荷工程では、アクチュエータロッドに対する加力ロッドの連結部が斜め方向に直線的に移動するようアクチュエータロッドを移動させる。この場合、載荷工程におけるアクチュエータロッドの移動が容易である。
【０００９】
いくつかの態様において、載荷工程では、アクチュエータロッドに対する加力ロッドの連結部が斜め方向に曲線状に移動するようアクチュエータロッドを移動させ、長尺構造物に対する加力ロッドの所定の角度を維持する。この場合、長尺構造物の変形に応じて連結部の移動経路を曲線状に設定することで、載荷工程において、所定の角度を保つことが可能である。
【００１０】
いくつかの態様において、アクチュエータロッドに対する加力ロッドの連結部の載荷工程における移動経路は、長尺構造物の変形前における加力ロッドの基端の第１位置と、長尺構造物の変形後において所定の角度が保たれた状態の加力ロッドの基端の第２位置とを結んだ線として決定される。長尺構造物の変形後の形状および位置は、ある程度予測可能である。長尺構造物の変形後の形状および位置に応じた加力ロッドの基端の位置（第１位置および第２位置）を基準として、所定の角度が保たれるように、連結部の移動経路が決定される。よって、長尺構造物の変形に、より正確に追随した載荷が可能である。
【００１１】
本発明の別の態様は、駆動部によりアクチュエータロッドを移動させ、アクチュエータロッドに連結された加力ロッドを介して長尺構造物の少なくとも１つの載荷部に荷重を加える載荷試験装置であって、長尺構造物の端部が固定されて、長尺構造物を片持ち状に支持する支持部と、駆動部とアクチュエータロッドとを含むアクチュエータと、載荷部に連結される先端と、アクチュエータロッドに回動可能に連結される基端とを含み、長尺構造物が延びる方向に対して所定の角度をなすように設けられる加力ロッドと、加力ロッドが延びる方向に対して斜め方向にアクチュエータロッドが移動するよう、アクチュエータロッドを保持しつつ案内するスライダと、を備え、スライダに沿ってアクチュエータロッドを移動させ、アクチュエータロッドに対して加力ロッドを回動させながら、載荷部に荷重を加えて長尺構造物を変形させるように構成されている。
【００１２】
この載荷試験装置によれば、支持部によって、長尺構造物は片持ち状に支持される。加力ロッドの先端は長尺構造物の載荷部に連結され、加力ロッドの基端はアクチュエータロッドに回動可能に連結される。この状態で、加力ロッドが延びる方向は、長尺構造物が延びる方向に対して、所定の角度をなしている。アクチュエータロッドは、加力ロッドが延びる方向に対して斜め方向に移動するよう、スライダによって案内される。アクチュエータロッドの移動により長尺構造物が変形すると、アクチュエータロッドに対する長尺構造物の角度が変化する。ここで、加力ロッドはアクチュエータロッドに対して回動するため、上記した所定の角度の変化を抑えることができる。よって、長尺構造物の変形に追随した載荷が可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のいくつかの態様によれば、長尺構造物に対する加力ロッドの所定の角度の変化を抑えることができ、長尺構造物の変形に追随した載荷が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る載荷試験装置の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う断面図であり、（ｂ）はスライダの変形例を示す断面図である。
【図３】加力ロッドの連結部の移動経路の決定方法を説明するための図である。
【図４】載荷試験を実施した場合の長尺構造物の変形過程を示す図である。
【図５】図１の載荷試験装置における荷重倍率と角度差との関係を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、比較例に係る載荷試験装置を示す図である。
【図７】図６（ａ）および図６（ｂ）に示される載荷試験装置における荷重倍率と角度差との関係を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の他の実施形態に係る載荷試験装置の概略構成を示す図であり、（ｂ）は本発明の更に他の実施形態に係る載荷試験装置の概略構成を示す図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、別の長尺構造物を対象とする載荷試験装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１に示されるように、載荷試験装置１は、長尺構造物１００の載荷試験（言い換えれば、構造試験）を行うための装置である。載荷試験装置１は、基端部１００ｂが支持部Ａに固定されて片持ち状に支持された長尺構造物１００に対し、荷重を加える。載荷試験装置１は、たとえば長尺構造物１００の載荷部を下方から引っ張ることにより、長尺構造物１００に荷重を加える。載荷試験装置１は、長尺構造物１００に対し、たとえば曲げ破壊試験を行う。載荷試験装置１は、長尺構造物１００に対して設計荷重を超える荷重を加え、長尺構造物１００を変形させ、長尺構造物１００が破壊に至る際の強度（すなわち終局強度）を計測する。なお、載荷試験装置１は、設計荷重の最大値（１００％の値）までの載荷によってたわみ量を計測するたわみ試験を行ってもよい。
【００１７】
長尺構造物１００としては、あらゆる構造物が試験対象になり得る。長尺構造物１００は、全体として長尺であればよく、どのような形状や外形を有してもよい。長尺構造物１００の中心線は、真っ直ぐに延びていてもよく、湾曲していてもよい。長尺構造物１００の断面（長尺構造物１００が延びる方向に垂直な断面）は、長尺構造物１００が延びる方向において一定であってもよく、当該方向において変化してもよい。長尺構造物１００の一例としては、たとえば、海流発電のブレード、風力発電のブレード、またはプラントの配管などが挙げられる。長尺構造物１００が海流発電のブレードである場合、載荷試験装置１は、海流によって当該ブレードが受ける水圧（荷重）を模擬した荷重を長尺構造物１００に加える。水圧（荷重）との語は、長尺構造物１００が延びる方向における水圧分布（荷重分布）を含む意味である。
【００１８】
載荷試験装置１は、長尺構造物１００を片持ち状に支持する支持部Ａと、長尺構造物１００の載荷部に荷重を加えるためのアクチュエータ２と、アクチュエータ２と長尺構造物１００との間に設けられて、これらを連結する加力ロッド４とを備える。支持部Ａは、アクチュエータ２によって長尺構造物１００に加えられる荷重の反作用に耐え得る反力壁である。支持部Ａは、たとえば鉛直方向に延びている。支持部Ａには、たとえば、長尺構造物１００の基端部１００ｂが固定されている。支持部Ａに対する基端部１００ｂの固定強度は、実際のブレード等が固定される際の固定強度に略等しくなっている。
【００１９】
アクチュエータ２は、たとえば長尺構造物１００の下方に設けられている。アクチュエータ２は、架台３に取り付けられた駆動部２ａと、駆動部２ａによって駆動され、往復移動するアクチュエータロッド２ｂとを含んでいる。駆動部２ａは、たとえばモータ等を含む。アクチュエータロッド２ｂは、たとえば断面円形の棒状体である。アクチュエータ２は、アクチュエータロッド２ｂの軸線（すなわち移動方向Ｄ１）が長尺構造物１００に対して斜め方向を向くように設置されている。アクチュエータ２は、アクチュエータロッド２ｂを縮退させることにより、長尺構造物１００の載荷部を下方から引っ張る。
【００２０】
載荷試験装置１は、アクチュエータ２の駆動部２ａに接続されて、駆動部２ａを制御する制御部１０を備えている。制御部１０は、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)、およびＲＡＭ(Random  Access  Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。制御部１０は、駆動部２ａを制御することによりアクチュエータロッド２ｂを移動させ、長尺構造物１００の少なくとも１つの載荷部に荷重を加える。
【００２１】
載荷試験装置１では、一例として、先端部１００ａ付近に１つの載荷部が設定されている。載荷部は、支持部Ａに固定される基端部１００ｂ以外の点であれば、どこに設けられてもよい。長尺構造物１００に作用する外圧を模擬するために、１つまたは複数の載荷部が設定され得る。長尺状の加力ロッド４は、長尺構造物１００側に位置する先端と、アクチュエータロッド２ｂ側に位置する基端とを含む。載荷試験装置１において、長尺構造物１００の中心線と、加力ロッド４と、アクチュエータロッド２ｂとは同一平面上（図１の紙面に沿う平面上）に配置されている。以下、この仮想平面を「試験実施面」と呼ぶ。
【００２２】
長尺構造物１００の載荷部には、加力ロッド４の先端が連結されている。より詳しくは、長尺構造物１００の載荷部には、上方から第１部材５ａが取り付けられ、下方から第２部材５ｂが取り付けられている。第１部材５ａおよび第２部材５ｂは、載荷部の周囲で連結されている。言い換えれば、第１部材５ａおよび第２部材５ｂは、載荷部を包囲するように設けられており、載荷部に固定されている。第２部材５ｂには下方に突出する連結部５ｃが設けられており、この連結部５ｃに、加力ロッド４の先端が係合されている。加力ロッド４の先端は、載荷部に対して、上記した試験実施面内において回動可能であってもよいが、回動不能とされていてもよい。このようにして、加力ロッド４と長尺構造物１００との間には、先端側連結部４ａが設けられている。
【００２３】
アクチュエータロッド２ｂの先端には、加力ロッド４の基端が連結されている。加力ロッド４の基端は、アクチュエータロッド２ｂの先端に対して、回動可能に連結されている。より詳細には、加力ロッド４の基端は、アクチュエータロッド２ｂの先端に対して、上記した試験実施面内において回動可能に連結されている。アクチュエータロッド２ｂに対する加力ロッド４の連結構造は、加力ロッド４が試験実施面内において回動可能となっていればどのような構造であってもよい。たとえば、アクチュエータロッド２ｂの先端に連結軸が設けられ、加力ロッド４の基端に設けられた孔部に連結軸が貫通する構造であってもよい。この場合、連結軸および孔部は、いずれも、試験実施面に直交する方向（図１の紙面に直交する方向）に設けられる。このようにして、加力ロッド４とアクチュエータロッド２ｂとの間には、基端側連結部４ｂが設けられている。
【００２４】
加力ロッド４は、長尺構造物１００およびアクチュエータロッド２ｂに連結された状態で、長尺構造物１００に対して所定の角度をなしている。すなわち、長尺構造物１００が延びる方向と、加力ロッド４が延びる方向とは所定の角度をなしている。ここで、長尺構造物１００が延びる方向とは、載荷部（すなわち把持部５が設けられた部分）における長尺構造物１００の中心線の方向である。所定の角度は、長尺構造物１００に対して作用し得る外圧の角度に応じて決定される。たとえば、海流発電のブレードに対して、ブレードが延びる方向に垂直に水圧が作用する場合、所定の角度は９０度に設定される。たとえば、長尺構造物１００の中心線が真っ直ぐであり、かつ長尺構造物１００が略水平方向に設置されている場合、所定の角度が９０度に設定された加力ロッド４は、略鉛直方向に設けられる。
【００２５】
載荷試験装置１においては、長尺構造物１００の載荷部の付近（先端部１００ａの付近）に第１角度計１１が取り付けられ、加力ロッド４に第２角度計１２が取り付けられている。第１角度計１１は、載荷部の角度を検出する。第２角度計１２は、加力ロッド４の角度を検出する。第１角度計１１および第２角度計１２は、検出した角度を制御部１０に出力する。なお、長尺構造物１００には、第１角度計１１の他にも、１つまたは複数の変位計１３やひずみ計等が設けられてもよい。
【００２６】
本実施形態の載荷試験装置１は、加力ロッド４が延びる方向に対して斜め方向にアクチュエータロッド２ｂが移動するように、アクチュエータロッド２ｂを保持しつつ案内するスライダ７を備えている。スライダ７は、スライダ取付部８に固定されている。スライダ７は、加力ロッド４が延びる方向に対して斜め方向である移動方向Ｄ１（図４参照）に延在している。スライダ７は、長尺構造物１００が破壊に至るまでに基端側連結部４ｂが移動し得る範囲に、少なくとも設けられている。
【００２７】
スライダ７についてより詳しく説明する。図２（ａ）に示されるように、断面円形のアクチュエータロッド２ｂには、四角柱状のスライドブロック９が固定されている。スライドブロック９には、アクチュエータロッド２ｂが貫通している。スライダ７は、スライダ取付部８に固定されるベース部７ｂと、ベース部７ｂ上に設けられた保持部７ａ，７ａとを含む。保持部７ａは、断面Ｌ字状をなしており、移動方向Ｄ１に延在している。保持部７ａ，７ａ内に、上記のスライドブロック９が嵌め込まれており、これによって、アクチュエータロッド２ｂが保持される。保持部７ａとスライドブロック９との間に、アクチュエータロッド２ｂの移動を円滑化するためのローラボール７ｄが設けられてもよい。保持部７ａ，７ａの先端の間には、移動方向Ｄ１に延びる開放部７ｃが設けられている。載荷工程の実施時に、開放部７ｃには、加力ロッド４が通過する。言い換えれば、スライダ７の開放部７ｃは、加力ロッド４の通過を許容する。
【００２８】
図４に示されるように、制御部１０がアクチュエータ２の駆動部２ａを制御することによりアクチュエータロッド２ｂを移動させると、加力ロッド４の基端側連結部４ｂは、スライダ７に沿って、移動方向Ｄ１に直線的に移動する。アクチュエータロッド２ｂがスライダ７に沿って移動するのに伴い、長尺構造物１００は変形する。この際、アクチュエータロッド２ｂに対し、加力ロッド４が基端側連結部４ｂにおいて回転するようになっている。
【００２９】
ここで、基端側連結部４ｂの移動軌跡、すなわちスライダ７の移動方向Ｄ１について説明する。長尺構造物１００に対する載荷にあたっては、長尺構造物１００の長さ、ヤング率、および断面２次モーメント等に基づいて、長尺構造物１００の変形形状および終局位置（破壊に至る位置）を予想可能である。図３に示されるように、長尺構造物１００が初期位置Ｐ１にある際、加力ロッド４の基端側連結部４ｂは第１位置Ｐ１ａにある。長尺構造物１００に対する加力ロッド４の所定の角度（たとえば９０度）が保たれた状態で、長尺構造物１００が予想された形状に変形した場合、基端側連結部４ｂは、曲線状の理想軌跡Ｌを通る。そして、長尺構造物１００が予想終局位置（変形後の位置）Ｐ２にある際、加力ロッド４の基端側連結部４ｂは第２位置Ｐ２ａにある。
【００３０】
載荷試験装置１および載荷試験装置１による載荷試験方法では、上記した基端側連結部４ｂの第１位置Ｐ１ａと第２位置Ｐ２ａとを結んだ経路として、載荷工程における基端側連結部４ｂの移動軌跡が決定される。より詳しくは、基端側連結部４ｂの移動軌跡は、第１位置Ｐ１ａと第２位置Ｐ２ａとを直線で結んだ経路とされる（この場合、当該直線は、理想軌跡Ｌとは異なっている）。したがって、スライダ７の設置角度は、この直線状の移動経路に沿うように設定される。
【００３１】
続いて、載荷試験装置１を用いた載荷試験方法について説明する。まず、長尺構造物１００の基端部１００ｂを支持部Ａに固定することにより、長尺構造物１００を片持ち状に設置する（設置工程）。続いて、長尺構造物１００の先端部１００ａ付近の載荷部に加力ロッド４の先端を連結する（第１の連結工程）。ここでは、把持部５を介して加力ロッド４の先端を載荷部に連結する。長尺構造物１００が延びる方向と加力ロッド４が延びる方向とが、所定の角度（たとえば９０度）をなすように、加力ロッド４が取り付けられる。続いて、アクチュエータロッド２ｂに加力ロッド４の基端を回動可能に連結する（第２の連結工程）。
【００３２】
そして、図４に示されるように、制御部１０によって駆動部２ａを制御し、アクチュエータロッド２ｂを移動させる。これにより、載荷部に荷重を加えて長尺構造物１００を変形させる（載荷工程）。この載荷工程では、加力ロッド４が延びる方向に対して移動方向Ｄ１（斜め方向）に直線的にアクチュエータロッド２ｂを移動させ、アクチュエータロッド２ｂに対して加力ロッド４を回動させながら、長尺構造物１００を変形させる。このとき、長尺構造物１００、加力ロッド４およびアクチュエータロッド２ｂは、試験実施面内を移動する。制御部１０は、アクチュエータ２を介して、長尺構造物１００に作用している荷重を検出する。
【００３３】
載荷工程を継続し長尺構造物１００がある終局位置Ｐ３まで変形したとき、長尺構造物１００は破壊に至る。長尺構造物１００は、たとえば基端部１００ｂ付近で破壊するが、破壊の態様はこれに限られない。以上の複数の工程により、長尺構造物１００の曲げ剛性や終局強度が測定される。なお、図４に示される終局位置Ｐ３および基端側連結部４ｂの第３位置Ｐ３ａは、図３に示した予想終局位置Ｐ２および第２位置Ｐ２ａと一致するとは限らない。これらは、一致せずに、ずれる（位置が異なる）こともあり得る。
【００３４】
この載荷試験方法によれば、設置工程において、長尺構造物１００は片持ち状に設置される。第１および第２の連結工程において、加力ロッド４の先端が長尺構造物１００の載荷部に連結され、加力ロッド４の基端がアクチュエータロッド２ｂに回動可能に連結される。この状態で、加力ロッド４が延びる方向は、長尺構造物１００が延びる方向に対して、所定の角度（たとえば９０度）をなしている。載荷工程では、アクチュエータロッド２ｂは、加力ロッド４が延びる方向に対して斜め方向である移動方向Ｄ１に移動する。長尺構造物１００が変形すると、アクチュエータロッド２ｂに対する長尺構造物１００の角度が変化するが、加力ロッド４はアクチュエータロッド２ｂに対して回動するため、所定の角度の変化を抑えることができる（図４参照）。よって、長尺構造物１００の変形に追随した載荷が可能である。
【００３５】
なお、加力ロッド４の角度（載荷角度）をできるだけ変化させずに載荷を行うには、１つの載荷点につきアクチュエータを２台設置し、一方のアクチュエータを他方のアクチュエータで移動させる方式（いわゆる２軸方式）も考えられる。しかし、本実施形態は、２軸方式に対しても有利な効果を発揮する。本実施形態によれば、１台のアクチュエータ２で、長尺構造物１００の変形に追従した載荷が可能になっており、構成の簡素化およびコンパクト化が図られている。
【００３６】
図５は、載荷試験装置１における荷重倍率と角度差との関係を示す図である。図５において、荷重倍率は、長尺構造物１００に加えた荷重を、破壊時の荷重で除した割合である。すなわち、載荷工程では、荷重倍率が０から１に変化する。角度差は、長尺構造物１００（より詳しくは載荷部）が延びる方向と加力ロッド４が延びる方向とがなす角度と、本来の所望の載荷角度（たとえば９０度）との差である。図５に示されるように、載荷試験装置１および載荷試験装置１による載荷試験方法では、荷重倍率が変化しても、角度差の変動は１未満に収まっている。したがって、所定の角度の変化を最小限にすることができる。なお、図５に示される結果は、長尺構造物１００の長さを４，０００ｍｍとし、ヤング率Ｅと断面２次モーメントＩの積ＥＩを５．８×１０１２Ｎ・ｍｍ２とし、荷重を１００，０００Ｎとした場合のシミュレーション結果である。
【００３７】
図６（ａ）に示されるように、比較例に係る載荷試験装置１１０では、初期角度を９０度として、その後、加力ロッド４が延びる方向（移動方向Ｄ１０）に加力ロッド４を引っ張っている（このような載荷を「鉛直載荷」と呼ぶ）。この場合、図６（ａ）に示される最終荷重の状態では、所望の載荷角度に対する角度差が広がってしまう。図７中の「鉛直載荷時」の直線のように、荷重倍率が１に近づくにつれて、角度αは９０度よりも大きくなり、角度差は８度近くになっている。このように、角度の変化が大きく、長尺構造物１００の変形に追従した載荷は難しいことがわかる。
【００３８】
また図６（ｂ）に示されるように、他の比較例に係る載荷試験装置１２０では、初期角度を９０度よりも小さくし、その後、加力ロッド４が延びる方向（移動方向Ｄ２０）に加力ロッド４を引っ張っている。載荷試験装置１２０では、最終角度が９０度になるよう、初期角度を小さくしている（このような載荷を「斜め載荷」と呼ぶ）。この場合、図６載荷初期の状態では、所望の載荷角度に対する角度差が大きくなってしまう。図７中の「斜め載荷時」の直線のように、荷重倍率が０の時点では、角度βは９０度よりも小さくなり、角度差は８度近くになっている。このように、角度の変化が大きく、長尺構造物１００の変形に追従した載荷は難しいことがわかる。
【００３９】
上記した本実施形態によれば、上述のとおり、載荷工程の間は、角度差の変動を常に１未満に保つことができる（図５参照）。
【００４０】
また、載荷試験装置１および載荷試験装置１による載荷試験方法では、アクチュエータロッド２ｂに対する加力ロッド４の基端側連結部４ｂが斜め方向に直線的に移動するよう、アクチュエータロッド２ｂを移動させるので、載荷工程におけるアクチュエータロッド２ｂの移動が容易である。
【００４１】
さらには、基端側連結部４ｂの載荷工程における移動経路は、初期位置Ｐ１に対応する第１位置Ｐ１ａ（図３参照）と、予想終局位置Ｐ２に対応する第２位置Ｐ２ａとを結んだ直線として決定される。このように、長尺構造物１００の変形後の形状および位置に応じた基端側連結部４ｂの位置を基準として、所定の角度が保たれるように、基端側連結部４ｂの移動経路が決定される。よって、長尺構造物１００の変形に、より正確に追随した載荷が可能である。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、上記実施形態では載荷部が１つである場合について説明したが、図８（ａ）に示されるように、２つの載荷部が設けられた載荷試験装置１Ａであってもよい。この場合、長尺構造物１００の中間部１００ｃ付近に加力ロッド４Ａが設けられ、アクチュエータ２Ａのアクチュエータロッド２ｂを移動方向Ｄ２に移動させる。長尺構造物１００に対して加力ロッド４Ａが所定の角度（たとえば９０度）を維持するよう、移動方向Ｄ２に沿って別のスライダ７が設置される。移動方向Ｄ１および移動方向Ｄ２は、所定の角度が保たれた場合における加力ロッド４の基端の移動軌跡と加力ロッド４Ａの基端の移動軌跡とに基づいて、たとえば異なる角度に設定され得る。載荷試験装置１Ａでは、アクチュエータ２Ａの移動方向Ｄ２は、アクチュエータ２の移動方向Ｄ１よりも鉛直方向（加力ロッド４，４Ａが延びる方向）に近づいている。このような載荷試験装置１Ａによっても、載荷試験装置１と同様の作用・効果が奏される。
【００４３】
また、上記実施形態では移動方向Ｄ１が直線状である場合について説明したが、図８（ｂ）に示されるように、曲線状の移動方向Ｄ３にアクチュエータロッド２０ｂを保持・案内するスライダ２７を備えた載荷試験装置１Ｂであってもよい。この場合、加力ロッド４の基端の移動軌跡は、図３に示される曲線状の理想軌跡Ｌと一致していてもよい。駆動部２０ａおよびアクチュエータロッド２０ｂを含むアクチュエータ２０は、制御部１０によって制御される。アクチュエータロッド２０ｂはたとえば曲線状の部分を有しており、この部分に、スライドブロック２９が固定されている。移動方向Ｄ３に沿ってスライダ２７を保持・案内するスライダ２７は、スライダ取付部２８に取り付けられている。駆動部２０ａは、架台３に対して回転支持部３０を介して取り付けられており、回転支持部３０を中心にして回動可能である。このような載荷試験装置１Ｂによっても、載荷試験装置１と同様の作用・効果が奏される。
【００４４】
また、載荷試験装置１Ｂでは、載荷工程において、アクチュエータロッド２０ｂに対する加力ロッド４の連結部が斜め方向に曲線状に（移動方向Ｄ３に）移動するようアクチュエータロッド２０ｂが移動させられ、長尺構造物１００に対する加力ロッド４の所定の角度が維持される。このように、長尺構造物１００の変形に応じて連結部の移動経路を曲線状に設定することで、載荷工程において、所定の角度を保つことが可能になっている。
【００４５】
図９（ａ）に示されるように、配管である（または配管を模擬した）長尺構造物２００を試験対象とした載荷試験装置１Ｃであってもよい。長尺構造物２００の先端部２００ａが直角に曲がるエルボになっている場合、長尺構造物２００に作用する外圧は、長尺構造物２００が延びる方向に垂直になると考えられる。よって、所定の角度を９０度として、この角度をできるだけ保つよう、アクチュエータロッド２ｂが移動方向Ｄ１に移動させられる。また、図９（ｂ）に示されるように、配管である長尺構造物３００を試験対象とした載荷試験装置１Ｄであってもよい。長尺構造物３００の先端部３００ａが４５度に曲がるエルボになっている場合、長尺構造物３００に作用する外圧は、長尺構造物３００が延びる方向に対して４５度程度をなすと考えられる。よって、所定の角度γを４５度として、この角度をできるだけ保つよう、アクチュエータロッド２ｂが移動方向Ｄ４に移動させられる。移動方向Ｄ４は、移動方向Ｄ１よりも水平方向（長尺構造物３００が延びる方向）に近づいている。
【００４６】
また、上記実施形態ではベース部７ｂおよび保持部７ａを含むスライダ７（図２（ａ）参照）について説明したが、これに限られず、別の形態を採用してもよい。図２（ｂ）に示されるように、スライダ１７は、スライダ取付部８に固定されるベース部１７ｂと、ベース部１７ｂ上に設けられた断面Ｌ字状の保持部１７ａとを含んでいる。一方、アクチュエータロッド２ｂには、スライドブロック１９が固定されている。スライドブロック１９は、アクチュエータロッド２ｂが貫通するロッド貫通部１９ａと、ロッド貫通部１９ａのスライダ取付部８側に設けられたベース部１９ｂとを含んでいる。板状のベース部１９ｂは、保持部１７ａ，１７ａによって保持および案内されている。保持部１７ａ，１７ａの間の開放部分からは、アクチュエータロッド２ｂを含むロッド貫通部１９ａが突出している。このようなスライダ１７およびスライドブロック１９によっても、アクチュエータロッド２ｂを保持および案内することができる。
【００４７】
また、スライダ７，１７，２７を省略して、スライダ７，１７，２７の案内方向と同じ方向に加力ロッド４を引っ張るようにしてもよい。さらには、上記実施形態では長尺構造物の載荷部を引っ張る場合について説明したが、載荷部を押し込むようにして長尺構造物に荷重を加えてもよい。
【００４８】
長尺構造物１００が破壊に至る位置（図３の予想終局位置Ｐ２）を厳密に予想しなくてもよい。第２位置Ｐ２ａを求めるための長尺構造物の変形後の形状および位置は、目安程度であってもよく、長尺構造物１００の変形後の適当な位置を選んで第２位置Ｐ２ａを求めてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  載荷試験装置
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  載荷試験装置
２  アクチュエータ
２Ａ  アクチュエータ
２ａ  駆動部
２ｂ  アクチュエータロッド
４  加力ロッド
４ａ  先端側連結部
４ｂ  基端側連結部（連結部）
７  スライダ
１０  制御部
１７  スライダ
２０  アクチュエータ
２０ａ  駆動部
２０ｂ  アクチュエータロッド
２７  スライダ
１００  長尺構造物
１００ａ  先端部
１００ｂ  基端部（端部）
２００、３００  長尺構造物
Ａ  支持部
Ｄ１  移動方向
Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４  移動方向
Ｐ１ａ  第１位置
Ｐ２ａ  第２位置
【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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