(57)【要約】【課題】連続的又は断続的な材料特性値を低コストで測定する。【解決手段】矩形平板状の基材４の長手方向両端部に設けられ、試験機に固定される固定部３Ａと、基材４の長手方向中間部に設けられ、基材４の長手方向及び幅方向の両中心点を対称点５として点対称形状に形成された測定部３Ｂと、を備える。測定部３Ｂは、基材４に穿設されるとともに対称点５を中心とした円周６上に各中心点７ｃが配置された二つの孔部７と、基材４の幅方向両縁部４ｅのそれぞれから切り欠かれて二つの孔部７のそれぞれに到達するスリット８と、を有する。【選択図】図２
2017111024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形平板状の基材の長手方向両端部に設けられ、試験機に固定される固定部と、
前記基材の長手方向中間部に設けられ、前記基材の長手方向及び幅方向の両中心点を対称点として点対称形状に形成された測定部と、を備え、
前記測定部は、前記基材に穿設されるとともに前記対称点を中心とした円周上に各中心点が配置された二つの孔部と、前記基材の幅方向両縁部のそれぞれから切り欠かれて前記二つの孔部のそれぞれに到達するスリットと、を有する
ことを特徴とする、試験片。
【請求項２】
前記スリットは、前記孔部の前記長手方向における両縁端のそれぞれから前記基材の幅方向の縁部に伸ばした二本の垂線で挟まれた範囲内に配置されている
ことを特徴とする、請求項１記載の試験片。
【請求項３】
前記スリットは、前記基材の幅方向の縁部に対して直交方向に延設されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の試験片。
【請求項４】
前記試験機としての単軸引張試験機又は高速引張試験機と、
請求項１〜３の何れか１項に記載の複数の前記試験片と、を具備し、
複数の前記試験片は、それぞれの前記二つの孔部の位置が互いに異なる
ことを特徴とする、試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載の前記試験装置を用い、それぞれの前記試験片の前記固定部を前記試験機に固定して引張試験を行うことで前記試験片における前記対称点の特性値を測定する
ことを特徴とする、測定方法。
【請求項６】
請求項１〜３の何れか１項に記載の前記試験片と同じ材料からなる物体に荷重が作用したときの応力分布又は変形モードをＣＡＥ解析によってシミュレートする解析装置であって、
少なくとも前記物体の形状データ及び材料特性データを含む入力値を用いて、前記ＣＡＥ解析を実行するＣＰＵと、
前記ＣＰＵによる前記ＣＡＥ解析の解析結果を出力する出力装置と、を備え、
前記材料特性データには、請求項５に記載の前記測定方法により測定された前記特性値が含まれる
ことを特徴とする、解析装置。
【請求項７】
請求項１〜３の何れか１項に記載の前記試験片と同じ材料からなる物体の少なくとも形状データ及び材料特性データを入力値として、前記物体に荷重が作用したときの応力分布又は変形モードをＣＡＥ解析によりシミュレートする処理をコンピュータに実行させる解析方法であって、
前記ＣＡＥ解析の解析モデルを作成するモデル作成工程と、
前記ＣＡＥ解析の条件を設定する条件設定工程と、
前記解析モデルと前記条件とを用いて前記ＣＡＥ解析を実行する解析工程と、を備え、
前記材料特性データには、請求項５に記載の前記測定方法により測定された前記特性値が含まれる
ことを特徴とする、解析方法。
【請求項８】
請求項１〜３の何れか１項に記載の前記試験片と同じ材料からなる物体の少なくとも形状データ及び材料特性データを入力値として、前記物体に荷重が作用したときの応力分布又は変形モードをＣＡＥ解析によりシミュレートする処理をコンピュータに実行させる解析プログラムであって、
前記ＣＡＥ解析の解析モデルを作成するモデル作成工程と、
前記ＣＡＥ解析の条件を設定する条件設定工程と、
前記解析モデルと前記条件とを用いて前記ＣＡＥ解析を実行する解析工程と、を備え、
前記材料特性データには、請求項５に記載の前記測定方法により測定された前記特性値が含まれる
ことを特徴とする、解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料特性値を取得するための試験片，試験装置及び材料特性値の測定方法、並びに、取得した材料特性値を利用した解析装置、解析方法及び解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業製品の設計開発段階において、その製品をモデル化するとともに、強度，応力分布，変形モード等をＣＡＥ解析によってシミュレートすることで、設計検討の効率化が図られている。ＣＡＥ解析では、一般的に有限要素法（ＦＥＭ）等が用いられ、ＣＡＤデータに基づいて作成された製品モデルが複数のメッシュに分割されるとともに、各メッシュに対して材料特性や各種条件（荷重条件，拘束条件等）が入力値として与えられる。なお、部品に外力や強制変形が作用して変形したときの破断について、有限要素法を用いてシミュレートする予測システムとしては、例えば特許文献１に記載のものが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９９５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、材料の破損（損傷，破壊）問題を解くための方法（モデル）の一つとしてGISSMO（Generalized Incremental Stress-State dependent damage Model）が知られている。すなわち、応力の方向，状態を表す応力３軸度毎に破損ひずみを設定し、破損を表現する手法である。応力３軸度は、ミーゼス応力に対する静水圧応力の比率で定義されるパラメータであり、せん断では0，１軸引張りでは1/3，２軸引張りでは2/3となる。このモデルによれば、応力状態による破損ひずみの変化を考慮することが可能となる。
【０００５】
ただし、このモデルを用いるためには、応力３軸度と破損ひずみとの関係を予め取得する必要がある。そのため、各応力状態における破損ひずみを測定できる試験装置（試験機及び試験片）を準備しなければならない。しかしながら、せん断，１軸引張り，２軸引張りの各破損ひずみを測定する試験装置は互いに異なるため、試験コストが高額になるという課題がある。
【０００６】
また、各応力状態での破損ひずみを別々の試験装置により測定できたとしても、これにより得られるデータ（破損ひずみ）はあくまでも各応力状態での値である。そのため、各応力状態の中間の状態（例えばせん断と１軸引張りの両方が作用した状態）では、正確な破損ひずみの値を用いることができない。実際に物体が変形する場合は、その物体には様々な応力が作用していると考えられる。このため、物体の形状変化に追従して連続的又は断続的に応力状態を変化させ、この応力状態に対応する破損ひずみを用いることができれば、応力分布や変形モード等を高精度にシミュレートすることが可能となる。なお、破損ひずみ以外の材料特性値（例えば伸び，破断後の変形，絞り等）も応力３軸度毎に取得することができれば、これらの値を使ったシミュレーションを行うこともできる。
【０００７】
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、連続的又は断続的な材料特性値を低コストで測定，取得できるようにした、試験片，試験装置及び測定方法、並びに解析装置，解析方法及び解析プログラムを提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示する試験片は、矩形平板状の基材の長手方向両端部に設けられ、試験機に固定される固定部と、前記基材の長手方向中間部に設けられ、前記基材の長手方向及び幅方向の両中心点を対称点として点対称形状に形成された測定部と、を備え、前記測定部は、前記基材に穿設されるとともに前記対称点を中心とした円周上に各中心点が配置された二つの孔部と、前記基材の幅方向両縁部のそれぞれから切り欠かれて前記二つの孔部のそれぞれに到達するスリットと、を有することを特徴としている。
【０００９】
（２）前記スリットは、前記孔部の前記長手方向における両縁端のそれぞれから前記基材の幅方向の縁部に伸ばした二本の垂線で挟まれた範囲内に配置されていることが好ましい。
（３）前記スリットは、前記基材の幅方向の縁部に対して直交方向に延設されていることが好ましい。
【００１０】
（４）ここで開示する試験装置は、前記試験機としての単軸引張試験機又は高速引張試験機と、上記の（１）〜（３）の何れか１つに記載の複数の前記試験片と、を具備し、複数の前記試験片は、それぞれの前記二つの孔部の位置が互いに異なることを特徴としている。
（５）ここで開示する測定方法は、上記の（４）に記載の前記試験装置を用い、それぞれの前記試験片の前記固定部を前記試験機に固定して引張試験を行うことで前記試験片における前記対称点の特性値を測定することを特徴としている。
【００１１】
（６）ここで開示する解析装置は、上記の（１）〜（３）の何れか１つに記載の前記試験片と同じ材料からなる物体に荷重が作用したときの応力分布又は変形モードをＣＡＥ解析によってシミュレートする解析装置であって、少なくとも前記物体の形状データ及び材料特性データを含む入力値を用いて、前記ＣＡＥ解析を実行するＣＰＵと、前記ＣＰＵによる前記ＣＡＥ解析の解析結果を出力する出力装置と、を備え、前記材料特性データには、上記の（５）に記載の前記測定方法により測定された前記特性値が含まれることを特徴としている。
【００１２】
（７）ここで開示する解析方法は、上記の（１）〜（３）の何れか１つに記載の前記試験片と同じ材料からなる物体の少なくとも形状データ及び材料特性データを入力値として、前記物体に荷重が作用したときの応力分布又は変形モードをＣＡＥ解析によりシミュレートする処理をコンピュータに実行させる解析方法であって、前記ＣＡＥ解析の解析モデルを作成するモデル作成工程と、前記ＣＡＥ解析の条件を設定する条件設定工程と、前記解析モデルと前記条件とを用いて前記ＣＡＥ解析を実行する解析工程と、を備え、前記材料特性データには、上記の（５）に記載の前記測定方法により測定された前記特性値が含まれることを特徴としている。
【００１３】
（８）ここで開示する解析プログラムは、上記の（１）〜（３）の何れか１つに記載の前記試験片と同じ材料からなる物体の少なくとも形状データ及び材料特性データを入力値として、前記物体に荷重が作用したときの応力分布又は変形モードをＣＡＥ解析によりシミュレートする処理をコンピュータに実行させる解析プログラムであって、前記ＣＡＥ解析の解析モデルを作成するモデル作成工程と、前記ＣＡＥ解析の条件を設定する条件設定工程と、前記解析モデルと前記条件とを用いて前記ＣＡＥ解析を実行する解析工程と、を備え、前記材料特性データには、上記の（５）に記載の前記測定方法により測定された前記特性値が含まれることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
連続的又は断続的な材料特性値を低コストで測定，取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る試験装置を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１の試験装置に用いられる試験片の正面図である。
【図３】図２の試験片の測定部を拡大した図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は試験片の形状を断続的に変化させてＣＡＥ解析を行ったときの応力３軸度の変化を示す図である。
【図５】試験片の測定部を拡大した図であり、（ａ）はせん断，（ｂ）は１軸引張り，（ｃ）は２軸引張りの応力状態に対応する形状を示す。
【図６】応力３軸度に対する破損ひずみを測定したときのグラフ例である。
【図７】実施形態に係る測定方法の手順を例示するフローチャートである。
【図８】実施形態に係る解析装置を示すブロック図である。
【図９】実施形態に係る解析方法の手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、実施形態としての試験片及び試験装置並びにこの試験装置を用いた測定方法について説明するとともに、測定結果を用いた解析装置，解析方法及び解析プログラムについて説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１７】
本実施形態に係る試験装置は、所定の材料で形成され、かつ、その形状を変化させた複数の試験片のそれぞれについて引張試験を行うものである。本試験装置で得たデータは、その後のＣＡＥ解析において、例えば、その材料で成形された部品に対して外力が作用したときの応力分布や変形モードをシミュレートするための入力値として用いられる。つまり、本試験装置による試験は、本処理であるＣＡＥ解析に先立って実施される前処理であり、ＣＡＥ解析の精度向上のために実施される。
【００１８】
［１．試験装置］
図１は、本実施形態の試験装置１の模式的な斜視図である。試験装置１は、単軸引張試験機（以下「試験機２」と呼ぶ）と試験片３とから構成される。試験機２は、ヘッド部２Ａに固定された荷重計２Ｂと、これに連結された上側のチャック２Ｃとを有する。試験機２の台座部２Ｄには下側のチャック２Ｅが固定されている。試験片３は、上下のチャック２Ｃ，２Ｅでその上下両端部が挟み込まれる。ヘッド部２Ａは、枠体２Ｆに対して、例えば図示しないモータにより上下に移動する。これにより、試験片３が一定速度で引き伸ばされる。試験片３の伸びは、例えば試験片３に直接的に取り付けられた変位計２Ｇで検出され、コンピュータ２Ｈに伝達される。
【００１９】
本試験装置１では、複数個の試験片３を予め用意し、それぞれの試験片３を試験機２にセットして引張試験を行う。複数の試験片３は、その形状が互いに異なるものであって形状が断続的に変化するように形成されている。複数の試験片３のそれぞれは、長手方向中心線と幅方向中心線とが交わる中心点（負荷中心）での応力３軸度が断続的に変化するような形状とされる。ここでいう応力３軸度とは、応力の方向や状態を表す値であり、ミーゼス応力に対する静水圧応力の比率で定義される。
【００２０】
本実施形態の試験装置１は、このような複数の試験片３を用いることで、試験機２を使用しながら、１軸（単軸）引張力が作用したときの材料特性値（荷重，伸び，破断後の変形，絞り，破損ひずみ等）だけでなく、せん断力や２軸引張力、あるいはこれらが混在した力が作用したときの材料特性値を取得することができる。なお、試験機２に代えて、高速引張試験機を用いれば、試験片３を勢いよく引き伸ばしたときの材料特性（動的破損）を取得することができる。以下、試験片３の形状を具体的に説明する。
【００２１】
［２．試験片］
図２は、複数の試験片３のうちの一つを例示した正面図である。図２に示すように、本実施形態の試験片３は、矩形平板状の基材４の長手方向両端部に設けられた固定部３Ａと、長手方向中間部に設けられた測定部３Ｂとを備える。基材４は、長手方向に直交する断面形状が一様な矩形状の平板であり、その材質は、取得したい材料特性のものとされる。
【００２２】
二つの固定部３Ａは、試験機２の上下のチャック２Ｃ，２Ｅに固定される部位である。一方、測定部３Ｂは、二つの固定部３Ａの間に位置し、試験中に変形してその伸びが測定される部位である。測定部３Ｂは、基材４の幅方向中心線CWと長手方向の中心線CLとが交わる中心点５を対称点として点対称形状に形成されている。以下、基材４の長手方向及び幅方向の両中心点５を「対称点５」と呼ぶ。
【００２３】
測定部３Ｂは、基材４に穿設された二つの孔部７と、基材４の幅方向における両側の縁部４ｅのそれぞれから切り欠かれて形成されたスリット８とを有する。図３に示すように、孔部７は、その中心点７ｃが対称点５を中心とした所定半径の円周６上に配置される。二つの孔部７は、対称点５に対して点対称に配置されることから、孔部７の両中心点７ｃ，７ｃを結んだ直線は対称点５を通る。孔部７の孔径φDは、円周６の直径よりも小さい寸法に設定される。
【００２４】
スリット８は、基材４を厚み方向に貫通して形成され、基材４の縁部４ｅから孔部７に到達して孔部７と連続して設けられる。測定部３Ｂは、試験機２により引き伸ばされたときに、孔部７及びスリット８が形成されていない部位が伸びる。すなわち、図２中に破線の矢印で示すように、測定部３Ｂには孔部７とスリット８とを回避したルートFに引張力が作用して伸びる。これにより、二つの孔部７，７間の中心に位置する対称点５が負荷中心となる。
【００２５】
本実施形態の試験片３は、孔部７の位置（中心点７ｃの位置）を調整することで負荷中心（対称点５）における応力３軸度をコントロールする。実際に試験片３を加工する場合には、孔部７の孔径φDと、二つの孔部７，７間の最小距離W1と、縁部４ｅから孔部７までの最大距離W2とが設定，管理される。なお、スリット８は、引張力が通るルートFを作るためのものであり、二つの孔部７のそれぞれから、両側に位置する二つの縁部４ｅのうちの近い一方へ延設されていればよく、試験片３の長手方向における位置や幅寸法L2は特に限定されない。ただし、加工性を考慮すると、スリット８は、図３中の二点鎖線で示すように、孔部７における基材４の長手方向の両縁端７ｂ，７ｂのそれぞれから、基材４の縁部４ｅに伸ばした二本の垂線で挟まれた範囲R内に配置されることが好ましい。図２及び図３に示す試験片３では、スリット８が各孔部７の固定部３Ａ側の縁端７ｂから基材４の縁部４ｅに対して直交方向に延設される。
【００２６】
複数の試験片３は、孔部７の位置が互いに異なるように設けられる。具体的には、複数の試験片３は、孔部７の中心点７ｃが、幅方向中心線CW上から長手方向中心線CL上までの90度の範囲以内に位置するように設けられる。すなわち、二つの孔部７が何れも幅方向中心線CW上に位置する試験片３、及び、二つの孔部７が何れも長手方向中心線CL上に位置する試験片３が形成されるとともに、二つの孔部７が幅方向中心線CWに対して所定角度だけずれた複数の試験片３が形成される。なお、複数の試験片３における所定角度の間隔を小さくすることで試験により取得できるデータ数が増え、より連続に近いデータを取得することが可能となる。そのため、この所定角度は、取得したいデータ数や試験コスト等を考慮して設定されることが好ましい。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｆ）は、二つの孔部７を順に回転させた試験片３の測定部３Ｂの拡大図である。図中の模様は、各試験片３についてＣＡＥ解析を行って取得した応力３軸度σTRの分布を示したものである。対称点５の応力３軸度σTRは、図４（ａ）の試験片３では0となり、図４（ｃ）の試験片３では1/3となり、図４（ｆ）の試験片３では2/3となることを読み取ることができる。また、図４（ｂ）の試験片３の対称点５における応力３軸度σTRは、0よりも大きく1/3よりも小さな値となり、図４（ｄ），（ｅ）の各試験片３の対称点５における応力３軸度σTRは、1/3よりも大きく2/3よりも小さな値となることを読み取ることができる。すなわち、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、二つの孔部７を円周６に沿って断続的に変化させることで、応力３軸度σTRを0から2/3まで断続的に変化させることができる。
【００２８】
この結果によれば、せん断力が作用した場合の材料特性値を取得したい場合には、図４（ａ）に示した孔部７を有する形状の試験片３を作成すればよい。すなわち、図５（ａ）に示すように、二つの孔部７を幅方向中心線CW上に並べて配置するとともに、各孔部７に繋がるスリット８を形成すればよい。なお、スリット８の位置及び幅寸法L2は、図４（ａ）に示すものであってもよいし、図５（ａ）に示すものであってもよい。
【００２９】
同様に、１軸引張力，２軸引張力のそれぞれが作用したときの材料特性値を取得したい場合には、図４（ｃ），（ｆ）に示した孔部７を有する形状の試験片３をそれぞれ作成すればよい。すなわち、１軸引張りの場合には、図５（ｂ）に示すように、孔部７を幅方向中心線CWに対して45度ずらした位置に配置するとともに、各孔部７に繋がるスリット８を形成すればよい。また、２軸引張りの場合には、図５（ｃ）に示すように、孔部７を長手方向中心線CL上の位置に配置するとともに、各孔部７に繋がるスリット８を形成すればよい。
【００３０】
なお、せん断力と１軸引張力とが混合した応力が作用したときの材料特性値を取得したい場合には、図５（ａ）に示す孔部７の位置と図５（ｂ）に示す孔部７の位置との中間に孔部７を配置した形状の試験片３〔例えば図４（ｂ）に示すような試験片３〕を形成すればよい。同様に、１軸引張力と２軸引張力とが混合した応力が作用したときの材料特性値を取得したい場合には、図５（ｂ）に示す孔部７の位置と図５（ｃ）に示す孔部７の位置との中間に孔部７を配置した形状の試験片３〔例えば図４（ｄ），（ｅ）に示すような試験片３〕を形成すればよい。
【００３１】
［３．測定方法］
上述した試験装置１による測定方法の手順を図７に例示する。まず、上述した互いに形状の異なる複数の試験片３を、取得したい材料特性値の材料で成形して用意する（ステップＳ１）。次いで、各試験片３の固定部３Ａを試験機２に固定して引張試験を行う。これを試験片３の個数分だけ繰り返し実施する（ステップＳ２）。これにより、全ての試験片３の対称点５における材料特性値（荷重，伸び，破断後の変形，絞り，破損ひずみ等）を測定する。
【００３２】
そして、これらの測定結果に基づき、例えば図６に示すような応力３軸度σTRに対する破損ひずみεFAを示す連続的なグラフを作成し、コンピュータ２Ｈのメモリや記憶媒体等に記憶しておく（ステップＳ３）。なお、実際に試験で得られる破損ひずみεFAは断続的な値であるが、離散した点（破損ひずみεFAの値）を補間することで連続的なグラフを作成可能である。この結果やグラフ（以下「材料特性データ」と呼ぶ）は、次に説明するＣＡＥ解析で用いられる。
また、上述した複数の試験片３を成形し、各試験片３を高速引張試験機に固定して引張試験を行うことで、その試験片３の対称点５における特性値として動的破損を測定し、同様に材料特性データとして記憶しておけば、衝突試験のＣＡＥ解析に活用できる。
【００３３】
［４．解析装置，解析方法］
本実施形態に係る解析装置，解析方法は、ＣＡＥ解析ソフトウェアを用いて、物体に荷重（応力）が作用したときの応力分布や変形モードをシミュレートする装置，方法である。本解析装置，解析方法では、上述した測定方法によって、シミュレートの対象となる物体の材料特性データを予め取得しておき、入力値の一つとしてその材料特性データを用いる。
【００３４】
本実施形態の解析装置は、ＣＡＥ解析用のコンピュータプログラム１７（解析プログラム）を実行可能な汎用のコンピュータによって実現される。図８は、コンピュータ１０を用いて解析装置を構成する場合の概略構成図である。コンピュータ１０（解析装置）は、ＣＰＵ１１（Central Processing Unit），メモリ１２〔Read Only Memory（ＲＯＭ），Random Access Memory（ＲＡＭ）等〕，外部記憶装置１３〔Hard Disk Drive（ＨＤＤ），Solid State Drive（ＳＳＤ），光学ドライブ等〕，入力装置１４（キーボード，マウス等），出力装置１５（ディスプレイ，プリンター装置等）及び通信装置１６（無線または有線の送受信装置）を備える。これらは、コンピュータ１０の内部に設けられたバス１８（制御バス，データバス等）を介して互いに通信可能に接続される。コンピュータプログラム１７は、外部記憶装置１３にインストールされる。
【００３５】
なお、光学ドライブ，フラッシュメモリ，リーダライター等で読み取り可能な記録媒体１９にコンピュータプログラム１７を記録しておいてもよい。あるいは、コンピュータ１０が接続可能なネットワーク上のオンラインストレージにコンピュータプログラム１７を記録しておいてもよい。いずれにしても、コンピュータプログラム１７をコンピュータ１０のＨＤＤ，ＳＳＤ等にダウンロードすることで、あるいはＣＰＵ１１，メモリ１２に読み込むことで実行可能となる。
【００３６】
本実施形態のＣＰＵ１１は、外部記憶装置１３にインストールされたプログラムをメモリ１２上に読み込んで実行し、計算結果を出力装置１５に出力する。解析モデルとしては、例えばボデー，バンパー，ピラー等の車両部品（車両を構成する物体）が挙げられる。解析モデルの形状は、例えば汎用の三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトウェアで作成されたデータをコンピュータプログラム１７に流用することによって、あるいは入力装置１４からの入力によって設定される。また、解析に必要なデータ（入力値）は、入力装置１４からの入力に基づいて、あるいは予め与えられた値として設定される。本実施形態では、少なくとも解析対象である物体の形状データ（例えばＣＡＤデータ）と材料特性データとがＣＡＥ解析の入力値に含まれる。
【００３７】
ＣＡＥ解析のコンピュータプログラム１７の機能を図８中に模式的に示す。このコンピュータプログラム１７には、モデル作成部１７ａ，条件設定部１７ｂ及び解析部１７ｃが設けられる。なお、これらの各要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
【００３８】
モデル作成部１７ａは、解析対象のモデルを作成するものである。本実施形態では、車両衝突時のバンパーの変形モードを解析する場合を例に挙げて説明する。この場合、モデル作成部１７ａは、バンパーの形状をモデル化するとともに複数のメッシュに分割して解析モデルを作成する。
【００３９】
条件設定部１７ｂは、解析に用いる条件を設定するものである。この場合であれば、衝突時の荷重条件（荷重の大きさや方向）を設定するとともに、バンパーの拘束条件を設定する。また、バンパーの材料に対応した材料特性値には、上述した測定方法により取得した材料特性データを用いる。すなわち、本処理であるＣＡＥ解析の前に、解析対象の物体（この場合であればバンパー）の材料と同じ材料で複数の試験片３を成形するとともに、上述した試験装置１によって試験を行っておき、材料特性データ（材料特性値）を取得しておく。
【００４０】
上述した試験装置１を用いた測定方法では、応力３軸度σTRを断続的に変化させて試験をし、材料特性値を連続的な値として取得することができるため、あらゆる応力状態（衝突形態）に対する材料特性値をＣＡＥ解析の入力値として与えることが可能である。このため、ＣＡＥ解析の解析精度が向上する。また、上述した測定方法では、動的破損のデータも取得可能であることから、衝突シミュレーションにおける解析精度も向上する。
解析部１７ｃは、モデル作成部１７ａで作成された解析モデルと条件設定部１７ｂで設定された条件とを用いてＣＡＥ解析を実行し、その解析結果を出力装置１５に出力するものである。
【００４１】
上記のコンピュータ１０がコンピュータプログラム１７を実行する際の手順（解析方法）を図９に示す。ステップＴ１では、解析モデルとなる物体のデータ（入力値）が用意され、あるいは外部記憶装置１３や入力装置１４等から入力される。このデータには、少なくとも形状データと材料特性データとが含まれる（準備工程）。ステップＴ２では、モデル作成部１７ａによりＣＡＥ解析の解析モデルが作成される（モデル作成工程）。
【００４２】
続くステップＴ３では、条件設定部１７ｂにより上述した条件が設定される（条件設定工程）。そして、ステップＴ１及びＴ３で設定された入力値，解析条件と、ステップＴ２で作成された解析モデルとを用いて、ＣＰＵ１１によりＣＡＥ解析が実行され（ステップＴ４，解析工程）、解析結果が出力される（ステップＴ５，出力工程）。
【００４３】
［５．作用，効果］
（１）上述の試験片３では、基材４の対称点５を中心とした円周６上に点対称となるように二つの孔部７を配置することで、対称点５の応力３軸度σTRを変えることができる。例えば、二つの孔部７を幅方向中心線CW上に配置する（長手方向に一直線に並べる）と、対称点５における応力３軸度σTRを0にすることができる。また、二つの孔部７を長手方向中心線CL上に配置する（幅方向に一直線に並べる）と、対称点５における応力３軸度σTRを2/3にすることができる。
【００４４】
すなわち、上述した試験片３であれば、例えば、せん断の破損ひずみεFA（破断特性）や２軸引張りの破損ひずみεFA、あるいは、せん断と１軸引張りとの間の変形モードにおける破損ひずみεFAといった様々な破損ひずみを、単軸引張り試験機２を使うことで測定することができる。言い換えると、試験片３では、単軸引張り試験機２によって、破損ひずみεFA等の材料特性値を断続的な値として測定することができるため、測定を簡単化することができるとともに、試験コストを低減することができる。さらに、測定で得られた値を補完することで連続的な材料特性値を取得することもできる。
【００４５】
また、試験片３は、矩形平板状の基材４に孔部７とスリット８とを加工するという簡単な加工を施すだけでよいため、加工コストも低減することができる。さらに、本試験片３であれば、対称点５に対して、孔部７及びスリット８の加工時の熱の影響が及びにくく、厚み方向に対する加工もないことから、正確な材料特性値を測定することができる。
また、本試験片３であれば、高速引張試験装置に設置することができるので、２軸引張り力やせん断力等が作用したときの衝突データを取得することができる。つまり、本試験片３であれば、様々な衝突モード（衝突試験）にも活用しうるデータを取得することができる。
【００４６】
（２）上述の試験片３では、スリット８が、孔部７の長手方向における両縁端７ｂ，７ｂのそれぞれから基材４の縁部４ｅに伸ばした二本の垂線で挟まれた範囲R内に配置されるため、試験片３の形状を簡素化しながら引張力が通るルートFを作ることができる。
（３）さらに上述した試験片３は、スリット８が基材４の縁部４ｅに対して直交方向に延設されることから、スリット加工を容易に行うことができる。
【００４７】
（４）上述した試験装置１は、試験機２と、互いに形状の異なる複数の試験片３とを具備している。このような試験装置１によれば、応力３軸度σTRを断続的に変化させた試験片３を用いて、破損ひずみεFA等の材料特性値の連続的又は断続的なデータを取得することができる。なお、単軸引張試験機２は、せん断の破損ひずみを測定する装置や、２軸引張りの破損ひずみを測定する装置と比較して試験コストを低く抑えることができる。そのため、本試験装置１によれば、せん断，２軸引張り専用の試験装置を使用する場合と比較して、試験コストの低減にも貢献することができる。さらに、試験機２として高速引張試験機を使えば、衝突用のデータ（動的破損）を取得することもできる。
【００４８】
（５）上述した測定方法では、このような試験装置１を使用することから、低コストで材料特性値の連続的又は断続的なデータを取得することができる。
（６）また、上述した解析装置，解析方法及び解析プログラムでは、ＣＡＥ解析の入力値として、上述した測定方法により取得した材料特性データを用いるため、解析精度を高めることができる。
【００４９】
［６．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述した試験片３は、孔部７の中心点７ｃが、幅方向中心線CW上から長手方向中心線CL上までの90度の範囲以内に位置するように設けられているが、中心点７ｃがこの範囲を超えて設けられていてもよい。また、スリット８が範囲R以外の部分に設けられていてもよいし、縁部４ｅに対して直交しない方向に延設されていてもよい。
なお、上述した試験片３を用いて測定したデータ（材料特性値）の使用方法は特に限られず、上述した解析以外に使用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  試験装置
２  試験機
３  試験片
３Ａ  固定部
３Ｂ  測定部
４  基材
４ｅ  幅方向の縁部
５  対称点（中心点）
６  円周
７  孔部
７ｂ  長手方向の縁端
７ｃ  中心点
８  スリット
１０  解析装置
１１  ＣＰＵ
１５  出力装置
１７  コンピュータプログラム（解析プログラム）
σTR  応力３軸度
εFA  破損ひずみ
CW  幅方向中心線
CL  長手方向中心線
R  範囲
【図１】
2017111024.tif 000003
【図２】
2017111024.tif 000004
【図３】
2017111024.tif 000005
【図４】
2017111024.tif 000006
【図５】
2017111024.tif 000007
【図６】
2017111024.tif 000008
【図７】
2017111024.tif 000009
【図８】
2017111024.tif 000010
【図９】
2017111024.tif 000011