日本包装学会誌ＷＭＪＭ).４（2002ノ

殿論文｢損傷境界曲線評価法」類型の考案
および試験方法の体系化
中嶋隆勝＊・斎藤勝彦鱗＊・寺岸義春㈱DevelopmentofSeveralPatternsof“DBCEvaIuationMethod,,and
SystematizationofEvaluationMethods
ＴａｋａｎｌａｓａＫＡＫＡｊＩＭＡ.、KatsullikoSAITO.、andYoshiharuTERACISHl。

許容!)１１速度試験と衝蠣応騨スペクトルの計測によ}〕、損傷境界曲線（以下、ＤＢＣと呼ぶ）を導出する「損傷境界曲線評価法」は、「速度変化依存性」および「逆転現象｣、「複数のＤＢＣ交差現象」が現れても、製,Ｈ１の衝撃強さを正しく評価することができる。しかし、試験現場では、時間・識Iili・試料激などのIliⅡ約条('|:があＩ)、ｆＩｉｒに本評Ii1li法が、その試験現場での股適な評価ﾉｊｒ法であるとは限らない。本研究では、「DBC評Iiili法」を少しずつ修正した４種類の「DBC評価法」を新たに考案し、それぞれの試験現場で最適な評価方法が選択できるように、そｵしらの特徴を整理し、梨,W,の衝蝶強さ評価法の体系化を図った゜

キーワード：衝嫉強さ、評価、批傷境界曲線、体系化、製品、包装、携帯機器
Dalllageboundarvcurve（DBC）い'aluaIionmethod”ｃａｎderivetheDBCfromthercsultso［

criticalaccelcl･ationsh(〕ｃｋｔｅｓｔａｎｄｌｂｅｍｅａｓｕ1℃nlentsofshockrcsponscspectruI】1．Ｉｔｃａｎａｌｓｏｅいaluatcth〔1fragilityofproductspropcrly･cwnilthercoccur`Dcpendencyolvcl()citychange，い`Rc
vcrscI〕hcnom巴nonｏｒ“Ｃｌ･ｏｓｓｏｖｃｒｏ［ＤＢＣｓ"･Ｈｏｗｅｖｅｒ・ｏｎｔｈｅｓｐｏｔｏ［Lcsts・ｔｈｃｒｃａｒｅｓｏｍｅｒｅｓ・
urictioI]s，ｓｕｃｈａｓｔｉｍｅ､ｃｑｕｉｐｎｌｅｎｔａｎｄｔｈｃｎｕｌｍｂｅｒｏ（specinleI】s・Ｉｎｔｌｌｉｓｓｔｕｄｖ、wcdevelopedfour
P1

typeso［evaIuali〔〕nmcthodsn]odi（icdfronllheDBCevaluationmethod"，andsystenlatizcdtheseぃ･alua(ionmethodsinordertoselectthcopｔｉｍａｌｎｌｃｌｈｏｄｏｕｔｏＩｔｈｅ［ivCtypesolmcthods．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Mcchanica1-shockIragility､EvaluationPamagIJboundarycuハ'e,SystenlatizaIion
Pr0duct,Packaging,Ｍｏｂｉｌｅ

1．

緒する製品の損傷の有無を確認するだけの試験‐

U二コではなく、製品にどんな衝撃パルスが加われ
製品の衝盤強さ評価試験規格には、JISZば破損するかが予測できるものである。しかOll91）およびＡＳＴＭＤ３３３２２）があるｃそれし、この試験方法では、理論的な基礎3）とらの試験規格は、ある規定の衝撃パルスに対して、１自由度のばね質量系の衝撃応答が用｡大阪府立産業技術総合研究所（〒594-1157和泉市あゆみ野2-7-1）：TcchnologyResearchlnstitutcofOsakaPrc化c・
ture2-7-lAyumino,Izumi-sbLOsaka594-1157Japan.､神戸商船大学（〒658-0022神戸市東灘区深江南町5-1-1）：KobeUnivcrsityo【MercantiIeMarine5-l-lFukaemina、
mLHigashinada,Kobe､shi・Hyogo658-OO22Japan

－２１７－

1~損傷境界曲線評lHUiKjAij類i2fl1の考案および試驍方法の紘系化

いられているため、著者らが指摘した「速度許容加速度試験を加速度が十分に高くなる

変化依存性｣および｢逆転現象脱を把握すまで続け、破損する可能性があるすべてのることはできない。また、製品の破損部品ま脆弱部位の許容加速度を把握する。この時、たは破損部位（以下、破損部位と総称する）

加える衝撃パルスの速度変化は、製品の輸を唯一と仮定しているため、衝撃パルスによ

送中または使用中に発生する最大速度変化

る製品内の損傷と非損傷の境界を表す損傷境とする。破損した部位ｉ（i＝ＡＢ,…）の界曲線（以下、ＤＢＣと呼ぶ）が唯一となり、許容加速１４とをaci(ＴＩ;,）とし、その時の速｢複数のＤＢＣ交差現象」を把握することがで度変化を△Ｖｉ(ＴＩ瓠）とする。ここで、添えきない5)。その対策として、著者らは、許容

字:1は許容加速度試験結果を表す。

加速度試験と衝繋応答スペクトル（以ﾄﾞ、②（SRS計測）試料内のすべての破損部位

SRSと呼ぶ）の計測によ1)、ＤＢＣを導出す付近に加速度センサーまたはひずみゲージ

る「DBC評価法」を考案した５１゜などを貼り付けた後、試料を衝撃台上に取しかし、現場での評価試験は、限られた時り付ける。そして、衝撃パルスに対する伝間・設備・試料数の範囲内で行われる必要が達係数（最大応答を入力衝撃パルスの最大ある。さらに、試料の大きさによってはセン

整形加速度で除したもの）を計測し、計測

サーの貼り付けが困難な場合もある。このよされた作用時間Ｔに対する破損部位ｉの伝うな現場で遭遇するさまざまな状況に対して、達係数をTrKT）とする。

先に考案した「DBC評価法」が常に妓適な'③（DBC算出）'①で得られたaci(Ti;!）を基評価方法ではありえない。本研究では、

点として②で得られたTri(T）からい任意｢DBC評価法」を少しずつ修正した４種類のの作用時間Ｔにおける許容加速度aci（Ｔ）｢DBC評価法」を新たに考案し、それぞれのが式(1)より算出される。また、これに対試験現場で最適な評価方法が選択できるよう応する速度変化は式(2)で得られる。

に、それらの特徴を整理し、製品の衝撃強さ｡｡(T)=勘｡(肌等,(寺;）（１）△Ｖｉ(T）＝aci（T）Ｔ随(2)

評価法の体系化を図った。

2．衝撃応答スペクトルによるＤＢＣの導出

ここで、衝撃パルスが方形波(台形波)の場

合、パー1.0とし、正弦半波の場合、パー２/元

2.1「DBC評価法（ac・SRS法)｣5）とする。

先に考案した「DBC評価法」はa。（許容本手法により導出したＶＣＲのDBC6）を加速度）およびSRSを測定し、ＤＢＣを導出

Fig.１に示す（実験試料の詳細は「3.1実験

する方法である。その手順から、ここでは、試料および破損部位」を参照)。

｢acSRS法」と呼ぶことにする。ＤＢＣ導出手

順の概略は次のとおりである5)。

2.2「△Vc・ＳＲＳ法」①（許容加速度試験)ＪＩＳＺＯｌｌ９とは異なり、－２１８－「ac･SRS法」では、許容加速度試験で測定

/y本包装学会ｂｉｌｉＭ､１１ノVｎ４（2002ノ

4000

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１１

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Velocitychangc(m/s）

1２ＦｉｇｌＴｈｅＤＢＣｄｅｒｉｖｅｄfromacandSRSaccordingto“ａｃ･ＳＲＳｍｅｔｈｏｄＩ１

したac1Tia）を基点としてＤＢＣを導出したが、時の加速度をaci（Tiv）とする。ここで、許容速度変化試験によって求めたaci(Tiv）

添え字ｖは許容速度変化試験結果を表す。

を基点としてＤＢＣを導出することも可能で②（SRS計測）２．１の手順②と同じ。

ある。「ac･SRS法」で許容加速度試験を行っ③（DBC導出）２．１の手順③と同じ。たた理由は、緩衝包装される製品の場合、一般

だし、ＴＩ薊はＴｉｖに置き換える。

に△Vci（Tiv）の測定精度よりもaci（Tia）の本手法により導出したＶＣＲのＤＢＣをＦｉｇ．

測定精度が重要だからである。しかし、携帯２に示す。手順①では、２．１と同型の別試料機器などのように使用中に製品が直接地面にを用い6)､手順②では､2.1手順②の結果(SRS

落下するような場合、△Vci（Tiv）の測定精データ）を用いた。

度の方が重要となるため、許容速度変化試験
からＤＢＣを導出する方が実質的に精度のよ

3．製品の固有振動数とＳＲＳの関係

いデータが得られる。本手法は、「acSRS法」(2」参照）の許容加速度試験を許容速度変ここでは、現実の製品のＳＲＳがｌ自由度化試験に置き換えたものであり、その概略をのばね質量系でモデル化したＳＲＳ（以下、モ以下に示す。

デルＳＲＳと呼ぶ）とどの程度違いがあるの①（許容速度変化試験）ＪＩＳＺＯｌｌ９とは異かを調べるため、市販のＶＣＲ（ビデオカセ

なり、許容速度変化試験を十分に速度変化

ットレコーダー）について許容加速度試験をが高くなるまで続け、破損する可能性があ

行い破損した部位について、SRS6)およびｆｃ

るすべての脆弱部位の許容速度変化を把握(固有振動数）を計測し、実測ＳＲＳと1℃かする。ここで、破損部位ｉ（i＝Ａ,Ｂ,…）ら導出したモデルＳＲＳを比較検討した。

の許容速度変化を△Vci（Ｔｍ）とし、その－２１９－

｢損傷境界曲線評価法」類型の考案およこ/､試擬ﾉl7Ii2IFの飲系化（べこＥ）目冒』⑪【⑫８くｍ細郷麺狐鋤郷“皿知０0１２３４５６７８９１０１１
Velocitychangc(m/s）

1２

Fig.２ＴｈｅＤＢＣｄｅｒｉｖｅｄｌｒｏｍ△ＶｃａｎｄＳＲＳａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ“△Ｖｃ･ＳＲＳｍｅｔｈｏｄ１，

有振動数としたｃ一方、歯車（部位Ａ）部の3.1実験試料および破損部位

実験試料（VCR）の質量および外寸法を

PSDには、ピーク（61.3Ｈｚ,２０，２/s3）だけ

TabIelに示す。また、破損部位は、製品デでなく、少し小さなピーク（９１５Ｈｚ，５１

ッキ内の歯車および基板上のカプラーである。

，２/s3）も存在する。ここでは、大きい方のこれら部位付近に加速度センサーを貼付し、ピーク（61.3Ｈｚ）を歯車（部位Ａ）の固有

衝撃応答および振動応答を計測した。

振動数とした。

3.2固有振動数の計測

3.3ＳＲＳの計測6）

試料内の歯車(部位Ａ)およびカプラー（部試料内の歯車(部位Ａ)およびカプラー(部位Ｂ）付近に加速度センサーを貼り付けた後、位Ｂ）付近に加速度センサーを貼り付けた後、試料を振動台上に固定した。そして、垂直方

試料を振動台上に固定した。次に、衝撃台上向に５－１００Ｈｚの範囲でＰＳＤ（パワースペクに台形波衝撃パルスおよび正弦半波衝撃パル

トル密度）が0.724,2/s３（一定）となるラ

スを発生させ、各部位に伝搬する加速度を計

ンダム振動を加え、各部位付近に発生する振測した。そして、加速度伝達係数Ｔｒを、各動を計測した。計測した振動のＰＳＤをＦｉｇ．

伝搬加速度の最大値を入力衝撃パルスの最大３に示す。図り、カプラー（部位Ｂ）部の整形加速度（ノイズ除去後の最大加速度）で

PSDには、顕著なピーク（465Ｈｚ1445,2/s3）

除した値と定義した。縦軸を加速度伝達係数が唯一存在するので、これをカプラー部の固とし、横軸をfc･Ｔ（ｆｃには３．２で計測した

TabIelMassandoutersizeofspeciｍｅｎ(VCR）

固有振動数ｆｃを代入）とし、各破損部位毎

SPe面、｡ｎ

Ｍ､…

Outersi空ＶＣＲ２．５７ｋｇ320ｘ２５５ｘ９３ｍｍにＳＲＳを作成した。本図を実測ＳＲＳとし、Fig.４に実測ＳＲＳおよびモデルＳＲＳを示す。
－２２０－

日本包装学会誌

l/ｂＬＩｌＡ/b､４（2002ノ

1000

０
０

１

０

１

１
１

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（⑤⑩へ副Ｅ）ご』⑩この□｜⑩」←。⑩○の』①三．▲

０．０１
０

２０４０６０８０１００1２０

Ｆ幅quency(Hz）Fig3Resonancesearchbyrandomvibration（PSDofvib｢ationnearthegearandthecouplerinVCR）

3.4実測ＳＲＳとモデルＳＲＳＶＣＲに関するＳＲＳ計測結果、実測ＳＲＳと実il1ISRSは３．３で計測されたとおりであモデルＳＲＳとにおける差異が－部認められる。また、モデルＳＲＳは、ｊｌＳＺＯｌｌ９の解説た。これは、現実の製品を１自由度のばね質などで記載されているように、すでに明らか

量系では表現しきれないことに起因する。こになっている。ここでは、得られた各部位ののことは、著者らが「ac･SRS法」を提唱し実測ＳＲＳとモデルＳＲＳを比較検討する。

てきた大きな要因であるが、実際の試験現場

Fig.４(a）の歯車（部位Ａ）部のＳＲＳにつでは、要求される評価精度の程度はさまざまいて見る。台形波衝撃パルスに対する実測であり、これら実測ＳＲＳとモデルＳＲＳの違SRSは、モデルＳＲＳの約±１０％の範囲内にいを許容誤差の範囲として認めてもさしつか

入っており、ほぼ一致していると言える。一えない場合がある。このような場合のために、方、正弦半波衝撃パルスに対するＳＲＳは、｢実測ＳＲＳとモデルＳＲＳが一致する」というＩＣＴ＜025で両者がよく一致しているのに対仮定の下、簡易的にＤＢＣが導出できる評価

し、ｆｃＴ＞０．５では、実測ＳＲＳがモデルＳＲＳ法を考案した。４章および５章で、これらのよりも約20％程度低い値となっている。

評価法を紹介する。

Ｆｉｇ４(b）のカプラー（部位Ｂ）部のＳＲＳについて見る。台形波衝撃パルスに対する

4．固有振動数によるＤＢＣの導出

SRSは、Ｔ･fc＞2.0で実測ＳＲＳがモデルＳＲＳ
よりも約２５％以上大きな値となっている。

「実測ＳＲＳとモデルＳＲＳが一致する」とい

一方、正弦半波衝撃パルスに対するＳＲＳは、う仮定の下で、固有振動数からＤＢＣを導出

実測ＳＲＳに多少のばらつきが存在するが、する評価法を考案した。本評価法では、「速ほぼモデルＳＲＳに一致している。

度変化依存性」や「逆転現象」は把握できな－２２１－

｢損醗境界曲線評価lhtL1iii2fllの考案およじ/U富f鱗方法のﾒﾉﾋ系化

2.5

鷹

0.5

ｒｒＩｒ

１

ＴＴＴＴ

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[ョ

一一一４

1.5
■

←わ

わび

２

apczoidalshockpulse(100m/S2）
apezoidalshockpulse(200m/Ｓ２）

apczoidalshockpulsc(300m/S2）
apezoidalshockpulse(500m/s2）-←HalfLsineshockpulse--Spring-masssystem(Tmpezoidal）－＝Sprmg=ImSssystCm(Halfsine）

000.5１１．５２２.ｓ

３

ｆｃ･△Ｔ

(a)SRSofthcgearofthedeckinVCR.(fb＝61.3Hz）
３

2.5

Ｑ帷

２

。
---人一一．＿．.

閂１．５-<>-Trapezoidalshockpulse(1001,/ｓ３）-O-Trapezoidalshockpulse(200m/ｓ２）

ヨーTrapezoidalshockpulse(300m/s2）←Trapezoidalshockpulse(500m/s2）

１

Ｗ

ｌＩ

一一Halfsineshockpulse--Sprmg-masssystem(Trapezoidal）－－Spring-masssystemGIalfsine）

0.5
0

0

０．５１１．５２２ｓ

３

ｆｃ･△Ｔ

(b)SRSofthecoupleronthccircuitboardinVCR.(fC=46.5Hz）
Ｆｉｇ４Ｔｈｅ「esuItsofmeasurementofSRSandtheSRSolsprlng-masssystem．

いが、製品に多くの種類の衝撃パルスを加え固有振動数ＩＣを計測し、次に、モデルＳＲＳ

SRSを計測する必要が無く、比較的簡易にの伝達係数Ｔｒ（fc.Ｔ）にＩＣを代入して、破DBCを導出できる。すなわち、本評価法は、損部位のＳＲＳを推定する。以下、本概念に製品の衝撃強さ評価の精度が多少下がっても、基づき考案した二つの手法「ac･比法」およ試験現場でより使いやすくなることを目的と

び「△ＶＣｆｃ法」について説明する。

している。手順はＳＲＳの導出方法が異なるだけで、他は、「ac･SRS法」「△ＶｃＳＲＳ法」

4.1「ａｃ・fc法」とほぼ同じである。まず、製品の破損部位の－２２２－

本手法は、製品の許容加速度および固有振”本包装学会,誰ＷＬｊＩノVｎｊ（2002ノ

動数を測定し、それらに基づいてＤＢＣを導モデルＳＲＳの伝達係数Ｔｒ（几．Ｔ）は、す

出する方法である。ＤＢＣ導出手順は次のとでに明らかにされおり、台形波衝撃パルスのおりである。

場合、式(4a）および式(4b）で与えられる。

①（許容加速度試験）２．１の手順①と同じ。

Ｔｒ(ｆｃ．Ｔ）＝２Ｓiｎ（冗比.Ｔ）た.Ｔ＜０．５(4a）②（ＩＣ計測）すべての破損部位の付近に

Ｔｒ(た.Ｔ）＝２

加速度センサーまたはひずみゲージなどを貼り付けた試料を振動台上に取り付ける。

比．Ｔ≧0.5(4b）また、正弦半波衝撃パルスの場合はTable

そして、ランダム振動または掃引振動によ

２にり共振点を調べ、得られた共振点を破損部

２fcT

位ｉの固有振動数ＩＣと見なす（｢3.2固有Tr(ICT)＝，＿(2fbT)２×２ＣＯＳ(７TICT）（５）振動数の計測」を参照)。これにより、各示すとおりである。さらに、Ｏ＜fc｡Ｔ＜0.5の

破損部位の伝達係数Ｔｒ（(ｃＴ）がＴのみ

範囲については、式(5)を用いて算出するこの関数となる。

ともできる。

③（DBC導出）①で得られたaci（Tia）と本手法により導出したＶＣＲのＤＢＣをＦｉｇ．

②で得られたＴｒ化．Ｔ）（Iciは既知）から、５に示す。手順①では、２．１手順①の結果を任意の作用時間Ｔにおける許容加速度用いた。手順②では、「3.2固有振動数の計

ａｃｉ（T）が式(3)で与えられる。また、こ測」で得た固有振動数を用いた。

れに対応する速度変化は式(2)より算出できる。

4.2「△Ｖｃ・fc法」｡｡、=徴｡(Ｍ鶚芳）4000

本手法は、製品の許容速度変化および固有（３）

Ｘ－－－－－－－－－－◇---

振動数を測定し、それらに基づいてＤＢＣを－－－－－－

3500
３０００

j;西００

￣~Ｔ ＊：Non-damageothc｢thantheprcviouSdamagc

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首２０００

－－－－－－－－－－－－－－

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0１２３４５６７８９１０

VClocitychange(m/S）

ＦＩｇ５ＴｈｅＤＢＣｄｅ｢ivedfTomacandfcacccrdlngto“ａｃ･fcmethod”

－２２３－

1112

噸鱒jI1『界曲線評価法_/類型の考案およ［ﾉ騒瞬方法の赦系化導出する方法である。ＤＢＣ導出手順は次の「△Vci(Tiv）＝aimnx/(27Tfci）（６）

とおりである。

および

aci(Ｔｉｉ１）＝aimax/２（７）①（許容速度変化試験）２２の手順①と同が成立する」

じ。

②（fc計測）４．１の手順②と同じ。
③（DBC導出）４．１の手順③と同じ。ただという仮定も設定することにより、ｊｌｓｚ
Ｏｌｌ９とほぼ同じ試験手順で、ＤＢＣが各破損

し、ＴｍはＴｗに置き換える。

部位毎に導出でき、さらに、正弦半波衝撃パ

本手法により導出したＶＣＲのＤＢＣをＦｉｇ

ルスに対するＤＢＣも導出できる評価法を考６に示す。手順①では、２．２手順①の結果を案した。

式(6)および式(7)において、添え字ｉは破用いた｡手順②では､｢3.2固有振動数の計測」

損部位を意味する。また、Vci(Tiv)、aci(Tm）で得た固有振動数を用いた。

はそれぞれ許容速度変化試験および許容加速

5．△Vc、ａｃからのＤＢＣの導出

度試験によって得られた破損部位ｉ（ｉ＝Ａ

Ｂ,・・・）に対する許容速度変化および許容加

ｊｌＳＺＯｌｌ９では、製品の方形波（台形波）

速度であり、ａｉ,,､×は破損部位ｉが破壊する

衝繋パルスに対するＤＢＣが一本導出される限界の伝搬加速度を表す。（ciは破損部位ｉ

だけで､正弦半波衝撃パルスに対するＤＢＣも、の固有振動数を示す。式(6)、式(7)は理論解

破損部位別のＤＢＣも導出することはできな

析によって得られたｌ自由度のばね質量系のい。そこで、著者らは、「実測ＳＲＳとモデル

方形波衝繋パルスに対する衝撃応答の最大値

SRSが一致する」という仮定（４章と同様）から導出されたものである7)。

だけでなく、

4000
3500

咽”晒汕

（【⑰へＥ）臣◎肩』Ｕ一②８く

３２２１
１

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已二BJTLf童Ｚ
Ｏ：Non-damage

×：Ｄａｍａｇｅ＊：Non-damageothcrthan
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塞三古書

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Velocitychange(m/s）

Ｆｉｇ６ＴｈｅＤＢＣｄｅｒｉｖｅｄｌｒｏｍ△Ｖｃａｎｄｆｃａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ``△Ｖｃ･fcmethod，，－２２４－日本包装学会誌ｌ/ＭＩＩノVb.‘（2002ノ

5.1△Ｖｃ、ａｃからの導出理論

Table2TransmissibiIityofmodelSRS
fcrhalf-sineshockpulse

破損部位ｉにおけるａｉｊ１ｍ澱と許容加速度

fb･ＴＴｒ(f6.,Ｄｆｂ･ＴＴＴ(f６．T）aci(T）の間には次の関係が成り立つ。

0.066

0.264

2.387

1.120

0.133

0.522

2.453

1098

0.199

0.767

2.519

1.088

0.265

0.993

2.586

1.107

0.332

1195

2.652

1.124

0.398

1.368

2.718

1.137

0464

1.509

2.785

1.148

0.530

1.615

2.851

1.157

0.597

1.683

２．９１７

1.163

0.663

1.732

2.984

1.168

0.729

1.759

３.O50

Ｌ172

0.796

1.763

all6

1.175

0.862

1.765

３１８２

1.176

0.928

1.750

３２４９

1.175

0.995

1.734

３３１５

1.173

1.061

1.705

３．３８１

1.171

1.127

1.682

３４４８

1.169

ここで、実測ＳＲＳとモデルＳＲＳが一致す

1.193

1.651

３５１４

1.166

ると仮定しているので、正弦半波衝撃パルス

1.260

1.618

3.580

1.162

1.326

1.587

3.647

1.157

に対する伝達係数Ｔｒ（比i･Ｔ）はＴａｂＩｅ２お

Ｌ392

1.554

３．７１３

1.152

よび式(5)で与えられる。よって、式(9)に式

1.459

1.518

3.779

1.146

1.525

1.487

3.845

1,140

1-591

1.455

ａ９１２

1.134

1.658

1.422

ａ９７８

1.127

る。また、aci（T）に対応する速度変化は式

1.724

1.390

4.044

1.121

(2)より算出できる。

1.790

1.359

4.111

1.114

1.856

1.330

4.177

1.107

ai…＝aci(T)×Tri化．Ｔ）(8)

式(7)に式(8)を代入すると、次式が得られる。

aci(T）＝２aci(Ti;!)/Tri([crT）(9)式(6)、式(7)よ'）ａｉ,､鍬を消去すると、次式が得られる。

比i＝aci(T,`!)／|元Vci(Tiv)}(１０）(１０)を代入することによりaci（T）が得られ5.2「△Ｖｃ・ａｃ法」
本手法のＤＢＣ導出手順は次のとおりである。

①（許容速度変化試験）ＪＩＳＺＯ１１９とは異

1.923

1.301

4.243

1.099

1.989

1.273

４．３１０

1.092

2.055

1.245

4.376

1.084

2.122

1.218

4.442

1.077

2.188

1.192

4.508

Ｌ070

2.254

1.167

4.575

1.077

2.321

1.144

４．６４１

1.082

なり、許容速度変化試験を十分に加速度お高くなるまで続け、破損する可能性がある

よび速度変化が高くなるまで続け、破損す

脆弱部位の許容加速度をすべて把握する。

る可能性があるすべての脆弱部位の許容速

この時、加える衝撃パルスの速度変化は、

度変化を把握する。破損した部位ｉｎ＝

ＪＩＳＺＯｌｌ９と同様、許容速度変化の１６倍

Ａ,Ｂ…）の速度変化を△Vci（Tiv）とし、（正確には、（元/2）倍）以上とする。破損

その時発生する最大加速度をaci（Tiv）と部位の記号ｉは、手順①で記号付けたｉする。

に対応しておかなければならない。許容加速度をaci（Tim)、その時の速度変化を②（許容加速度試験）もう１台新しい試料△Ｖｉ(Tm）とする。

を用意する。ＪＩＳＺＯｌｌ９と異なり、許容加速度試験を十分に加速度および速度変化が③（DBC導出）①で得られた△Vcj(Tiv）－２２５－｢損傷境界UiI線評価iI2k-Mii[型の考案およびBbb験方法の紘系化

じ、最適な評価法が選択できるようにした。

と②で得られたaci（Tif1）から式（１０）を用いて固有振動数ｔが算出できる。

Ｔｒ（ＩＣ.Ｔ）は、式(4)またはTable２（また6.1各評価法の特徴の整理

は式(5)）によって与えられるので、式(9)

各評価法の手順をＴａｂｌｅ３にまとめた。まのaci(T脇）とfciは既知となり任意の作用

た、各長所および短所をＴａｂｌｅ４に示す。許時間Ｔの衝撃パルスに対する許容加速度

容加速度試験、許容速度変化試験ではともにaci（T）が算出できる。また、これに対応

試料を破壊する必要があるが、比およびする速度変化は式(2)で得られる。

SRSの計測では試料を破壊する必要はない。

本手法により導出したＶＣＲのＤＢＣをＦｉｇ．

そのため、ＪＩＳＺＯｌｌ９、「△Ｖｃ･ac法」では最７に示す。手順①では、２．２手順①の結果を小試料数が２台であるのに対し、その他の四用いた。手順②では、２．１手順①の結果を用

つの評価法では、必要とする最小試料数は１いた（ここでは、△Ｖを輸送中の最大速度変台である。試作品が不足しているような場合化に設定して計測しているが、この△ｖが△には、これらの方法を選択すればよい。「速Ｖｃの１．６倍以上であるとみなし本手法を適度変化依存,性」「逆転現象」を把握できるの用した)。

はＳＲＳ計測を行う評価法のみであり、製品の衝撃強さをできるだけ正確に把握したい場

6．製品の衝撃強さ評価法の体系化

合には、これらの方法を選択するのが望ましい。また、「複数のＤＢＣ交差現象」の把握お考案した五つの衝撃強さ評価法について、よび正弦半波衝撃パルスに対するＤＢＣの導それぞれの長所、短所および必要な計測装置

出に関しては、ＪＩＳＺＯｌｌ９以外の五つの評価などの特徴をまとめ、試験現場での状況に応法すべてで可能である。

4000
3500

咽知皿迦

３２２１

（【切目）目』］口』⑩一⑫８く

１

皿汕０

工
雫電魯：

＿と

－－●■

Ｏ：Non-damage
×：Ｄａｍａｇｅ＊：Non-damageotherthan

thepreviousdamagc＿L＿－－－－－－１－－－lCGcar(rrapezoidal）|＿

ヨトGcar(HaIfsine）Ｉ
￣

一・｣_

￣▲

Ｆ

Couplcr(Trapczoidal)｢￣Coupler(HalfLsine）’－１￣i－ｌ－▲I￣￣ 超一一 ￣￣ ■■■■■■■■■■

ｌｏＩ

’○

0１２３４５６７８９１０l1

Velocitychange(m/S）

Ｆｉｇ７ＴｈｅＤＢＣｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍ△Ｖｃａｎｄａｃａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ０１△Ｖｃ･acmethod”

－２２６－

1２

日本包装学会認〈ｌ/ｂｌｊｌノVb..＃（2002ノ

TabIe3ProceduresofeachDBCevaluationmethod
DBCewaIuatiOn

Stepl

Step２

Ｓｔｅｐ３

ＡＶＫＩ(,）

ac征･）

ac･SRSMethodacj(Tm）mriのacの=acCIh）（ＡＷＤ>△Ｖ６(ＴＶ、△VbCD=△Ｖ６(ＴＶ）（acの＞aC(T･)）acjの＝aci瓜)xnhfT`a)／TYiCD

AVbSRSMethodaciCTiv）

Triの

meth⑩臼JＩＳＺＯ１１９

nG.LMethod-4Vbiの＝acIのｘＴｘパ
aci(Ｄ=aci(Tw)xIYi(１Ｍ／Thhの△Vbiの＝aｃＩｍｘＴｘｌＣ

acifIim）161→､【i(f6b･Ｄａｃｉ(Ｄ＝aα(TiJxTYi(fbi･TiJ／TYi(らi･⑪△Vbiの＝aciのｘＴｘ凡△Ｖ６･LMethodaci(Tiv）姑→､｢i(fbi･Ｄａｃｉの=aci(1)v)xTYi(妃i･Tmv)／TYi(几i･、△Vbiの＝actのｘＴｘｌｃ
fbi＝aci(Ｔｌ.)／(元△Vci(､ＡＶ)）△V6･acMethod△Vci(1W）aci(TiJ､→TYi(fbi．、↓

aα(1W)＝acinh)ｘｍｒｈ(f6i．T的)／mFi(f6i.T）△VbifT)＝a･ｍｘＴｘ代

cmeanscriticalvalue.、andvmeantheresultofcritiCalaccelerationshocktestandtheresult

ofcriticalvelocityshocktestrespectWely6irep定sentBthedamagedpart，
Ｋ＝１(RectangularshockpulSe)ﾘﾊﾞｰ2/兀（HalfBineBhockpul8e）

Table4FeaturesofeachDBCevaluationmethod
Minimum、umIDeuP

DBCevaluzntion
methods
JＩＳＺＯ１１９ofBpecimen8tobe
de8tmyed

Ｇｒａｓｐｏｆ Ｇｒａ８ｐｏｆ`ＤＢＣｓ，
ｃＩＤｓｓｏ１１ｅｒ`strange
phenomena,★
Ｄ

Derivationof

DBCsagamst
halfLsinｅｆＪｍ⑪ｋ

ｐｕｌｓｅ

２specimcnsimpossib1eimpoggihＩＣｉｍｎｏ２ＲｉＭｅ

ac･SRSMethodlspemmens
possiblepossible
ＡＶＣ･SRSMethodlspecimenspossible
PoBBiblea｡･LMethod
lspecixnensimpossible
possible△Ｖｂ･qMethodlspecimensimpossiblepossible△Vb･acMethod２specimensimpOssible
possiblepossiblepossib1e
possiblepossiblepossible＊“Strangephenomena，'means“Dependencyof△Ｖ１ｌａｎｄ"ReversePhenomenon"．

製品の緩衝包装設計のために衝撃強さ評価

比およびSRSの計測では試料にセンサー（加を行う場合、△Ｖｃよりもａｃをできるだけ正速度センサー、ひずみゲージなど）を貼り付

確に把握しておく必要がある｡そのため、ａｃ

け、応答を計測する必要がある｡これらのを計測する評価法（すなわち、「ac・SRS法」

計測機器を保有しない場合や試料にセンサーと「ac､比法｣、「△ＶＣａｃ法｣）が適している。

を貼り付けるだけの隙間がない場合には、＿方、携帯機器などのように、ａｃよりも｢△ＶＣａｃ法」によってセンサーなしで衝撃△Ｖｃをできるだけ正確に把握しておく必要強さを評価することができる。

がある場合、△Ｖｃを計測する評価法（すな

振動試験機が利用できる場合、「ac・比法」

わち、「△Ｖｃ・SRS法」と「△Ｖｃ・ｆｃ法｣、

や「△ＶＣｆｃ法」が可能であり、ＳＲＳ計測よ｢△Ｖｏａｃ法｣）が適している｡

りも短時間でｆｃを計測できるという利点がある。この場合、衝撃試験機に台形波衝撃パ

6.2必要な機器の整理各評価法で必要な機器をＴａｂｌｅ５に示す。

ルスを発生させる機能がなくてもＤＢＣ評価が可能である。ただし、本評価法では「速度－２２７－

､屑傷境界M|/線評価ji2li/類型1の考案および巖i蝉方法の徽系/上Table5EquipmentrequiredineachDBCevaIuationmethod
DBCewlluationSensorandrCcorderVibrationtestShocktestrTwhmc
：ﾛﾛﾛﾛ

．、Ⅱ

ＪＩＳＺＯ１１９

ｎｎｎｎＰ⑪ｅＢＢｎ

ｕｎｎＢＣ②巳県、

necessaryacSRSMethod△Ｖ６･SRSMethodnece8sary
necessaryac･LMethod
necessary△V6･LMethod
unnecessary
Ａｖｅ･acMethod

ｎｃｍ巴巳空Zn

unnecessary(necessary)*＊(necessary)*＊

Ileces8ary

unnecessary

necessmy

unnecessary

unnecessary

necessary

unnecessary*＊(necessary)meansitisnecessarytousetrapezcidalshockpulseinordertoderiveDBC
againsttrapezoidalBhockpulse・NamelybonlyhalfsineshockpulseiｓｒＣｑｕｉｒｅｄｗｈｅｎＤＢＣ
againsthalfLsineshockpulsewouldbederived．

変化依存性｣、「逆転現象」を把握することはる。また、この時必要な最小試料数は１台でできない。

あり、試験者の負担も変わらない。本複合型

衝撃試験機に台形波衝撃パルスを発生させ評lilli法のＤＢＣ導出手順を以下に示す。

る機能がなく（正弦半波衝撃パルスを発生さ①（許容加速度試験）２．１の手順①と同じ。

せる機能はある)、さらに、振動試験機もな

ただし、試験機仕様上の最大加速度（台形い場合、「ac･SRS法｣、「△Ｖｃ･SRS法」によ

波衝パルス）まで加速度を上げる。

って、正弦半波衝撃パルスに対するＤＢＣを②（許容速度変化試験）①で用いた試料に導出することができる。しかし、台形波衝撃

対して、２．２の手順①と同じ手順で試験をパルスに対するＤＢＣは導出できない。

行い、新たに破損する部位について許容速度変化を調べる。

③（SRSまたは比の計測）２．１の手順②、

6.3各評価法の複合化

または、４．１の手順②と同じ。

例えば、製品の緩衝包装設計のために衝撃強さ評価を行う場合、許容加速度試験を行う④（a）（SRS→DBC算出）③でＳＲＳを計測方が、実用上、精度よく衝撃強さが評価できした場合、①で破損した部位については、る。しかし、一般に、衝撃試験機が発生し得

２．１の手順③に従い、②で破損した部位にる台形波衝撃パルスの最大加速度は、正弦半

ついては、２．２の手順③に従う。

波衝撃パルスの最大加速度よりも低く、許容④（b）（[c→ＤＢＣ算出）③でlとを計測した

加速度試験では、問題となる部位がすべて破場合、①で破損した部位については、４．１

損しない場合がある。このような場合、の手順③に従い、②で破損した部位につい｢ac・SRS法」や「aCfc法」では、すべてのては、４．２の手順③に従う。

破損部位のＤＢＣが導出されない。その対策

7．結論として、「ac・SRS法」と「△ＶｃＳＲＳ法」(あるいは、「acTc法」と「△Ｖｃ･fc法｣）を複合し、両者の長所を生かす評価法（複合型

先に考案したＤＢＣ評価法（｢ac・SRS法｣）

評価法）を考案した。これにより、「acの評は、ａｃを基点としてＳＲＳに基づきＤＢＣを価精度」および「試験機仕様上（台形波衝撃導出する評価法であった。△Ｖｃを基点とパルス）の限界」を両立することが可能となする方法、ｆｃからモデルＳＲＳを算出し－２２８－

ロ本包装学会誌ＷｌＪｌノＶＭ（2002ノ

DBCを導出する方法、△Ｖｃとａｃから比NavalPostgraduateSchool（1968)．

を導出する方法について検討した結果、

４） 中嶋隆勝、斎藤勝彦、寺岸義春、製品衝｢△Ｖｃ･SRS法」「ａＣｆｂ法」「△Ｖｃ･fc法」

撃強さ試験法における問題点の実験的確｢△ＶＣａｃ法」が考案できた。さらに、各

認、日本機械学会論文集Ｃ編、６８(666)、

評価法の特徴について整理することにより、539(2002)．

試験者が利１１]できる機器や用意できる試料

5） 中嶋隆勝、斎藤勝彦、寺岸義春、新しい数などの状況に応じて、適切な評価方法が

製品衝撃強さ試験方法の提案、日本機械

選択できるように試験方法を体系化した。

学会論文集Ｃ編、６７(664)、3924(2001)，
6）

中嶋隆勝、斎藤勝彦、寺岸義春、実測＜引用文献＞SRSデータに基づく製品ＤＢＣ評価法に

１）JISZOll9-l994、包装設計のための製品関する検討、日本包装学会第１o回年次大会要旨集、（2001-6)、４８．

衝蟻強さ試験方法．
２）ASTMD3332-93，StandardTest

7） GLBurgess，ProductFragilltyandDaln-

Me[bods［orMechanical-ShockFragility

ageBoundaryTheory，PackagingTech

ofProductS,UsingShockMachines、

nologyandScienceV01.1,ｐ､５（1988)．

３）ＲＥNewton，FragilityAssesmeI1t(原稿受付2002年２月５日）-TheoryandTestProcedure-，ＬＳ．

－２２９－(審査受理2002年７月１０日）