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多軸負荷試験装置及び方法 コモンズ

国内特許コード P120007164
整理番号 FU423
掲載日 2012年4月3日
出願番号 特願2011-077656
公開番号 特開2012-211823
登録番号 特許第5804469号
出願日 平成23年3月31日(2011.3.31)
公開日 平成24年11月1日(2012.11.1)
登録日 平成27年9月11日(2015.9.11)
発明者
  • 伊藤 隆基
  • 中澤 理史
  • 旭吉 雅健
出願人
  • 学校法人立命館
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 多軸負荷試験装置及び方法 コモンズ
発明の概要 【課題】本発明は、多軸状態で精度のよい負荷試験を行うことができる多軸負荷試験装置及び方法を提供することを目的とする。
【解決手段】多軸負荷試験装置は、供試体100を収容する収容孔50が形成されるとともに収容孔50に収容された供試体100の周囲に作動油を貯留する圧力容器部5、供試体100に対して軸方向に荷重を印加する軸圧印加部6、軸圧印加部6に取り付けられるとともに供試体100の内部空間に貯留する作動油により供試体100に内圧を印加する内圧印加部7、供試体100を軸方向に移動させて作動油により供試体100の外周に外圧を印加する外圧印加部8、外圧印加部8に取り付けられるとともに外圧印加部8の作動体82を回転させて作動体82に接続固定された供試体100にねじり荷重を印加するねじり印加部9を備えている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


構造物、部材、部品等に用いられる構造材料の代表的なものとして金属材料が挙げられるが、金属材料を構造材料として用いる場合、構造材料として必要となる耐久性を検証するために様々な試験が行われている。その中で機械的な試験としては、引張試験、圧縮試験、曲げ試験、ねじり試験といった材料に様々な負荷を与えて機械的な強度を測定する試験が行われており、また、こうした負荷を繰り返し与えて材料に生じる破壊現象等を分析する疲労試験が行われている。



機械的な負荷を材料に与える負荷試験では、材料に対して軸荷重、曲げ荷重又はねじり荷重といった負荷を与えることで材料内部に様々な負荷状態を実現している。材料内部の負荷状態は、一般に応力及びひずみの状態で表わされるが、主応力又は主ひずみの方向が1つの軸方向にのみ作用する場合には単軸状態と称され、主応力又は主ひずみが複数の軸方向に作用する場合には多軸状態と称されている。そして、実際の構造材料における負荷状態は、ほとんどの場合多軸状態であることが知られている。



したがって、構造材料に関する機械的強度を検証するためには、構造材料を多軸状態に設定して試験を行う必要がある。こうした多軸状態による構造材料の試験方法としては、例えば、特許文献1では、互いに独立して作用する回転曲げ荷重負荷機構と、ねじり荷重負荷機構と、軸方向荷重負荷機構とを備え、各負荷機構を単独又は複数で同時に作用させるように作動することができる疲労試験装置が記載されている。また、特許文献2では、薄肉中空円筒状の試験片の軸方向の引張荷重及び圧縮荷重、試験片の軸を回転中心とするねじり荷重、及び試験片の内部及び外部からの内外圧荷重の3種類の荷重を組み合せて負荷を与える多軸負荷試験機が記載されている。また、円筒状の試験片に対して内圧又は外圧を付与する試験装置としては、例えば、特許文献3では、鋼管の端部が圧力ベッセルから外に突き出すように取り付けられ、圧力ベッセルに穿設された外圧水供給ポートから水を供給して鋼管に外圧を印加するようにした外圧負荷試験装置が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、構造物、部材、部品等に用いられる構造材料の多軸負荷試験装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
構造材料からなる供試体に対して荷重を印加して多軸状態で負荷試験を行う多軸負荷試験装置であって、前記供試体に対して軸方向に荷重を印加する軸圧印加部と、前記供試体を収容する収容孔が形成されるとともに当該収容孔に収容された前記供試体の周囲に作動流体を貯留する圧力容器部と、前記供試体を軸方向に移動させて前記収容孔と前記供試体との間に形成された作用空間の容積を増加又は減少させることで前記作動流体により前記供試体の外周に外圧を印加する外圧印加部とを備えている多軸負荷試験装置。

【請求項2】
前記供試体に印加される軸方向の荷重を検知する軸圧検知センサと、前記供試体に印加される外圧を検知する外圧検知センサと、前記軸圧検知センサからの検知信号に基づいて前記軸圧印加部をフィードバック制御する軸圧制御回路と、前記外圧検知センサからの検知信号に基づいて前記外圧印加部をフィードバック制御する外圧制御回路とを備えている請求項1に記載の多軸負荷試験装置。

【請求項3】
前記軸圧印加部に取り付けられるとともに前記供試体の内部空間に貯留する作動流体により前記供試体に内圧を印加する内圧印加部を備えている請求項1又は2に記載の多軸負荷試験装置。

【請求項4】
前記外圧印加部に取り付けられるとともに前記外圧印加部の作動体を回転させて当該作動体に接続固定された前記供試体にねじり荷重を印加するねじり印加部を備えている請求項1から3のいずれかに記載の多軸負荷試験装置。

【請求項5】
構造材料からなる供試体に対して荷重を印加して多軸状態で負荷試験を行う多軸負荷試験方法であって、圧力容器部に形成された収容孔に前記供試体を収容して当該収容孔に収容された前記供試体の周囲に作動流体を貯留し、前記供試体を軸方向に移動させて前記収容孔と前記供試体との間に形成された作用空間の容積を増加又は減少させることで前記作動流体により前記供試体の外周に外圧を印加し、前記供試体に対して軸方向に荷重を印加して負荷試験を行う多軸負荷試験方法。

【請求項6】
前記供試体に印加される外圧を検知する外圧検知センサからの検知信号に基づいて印加する外圧が設定条件に合致するようにフィードバック制御を行い、前記供試体に印加される軸方向の荷重を検知する軸圧検知センサからの検知信号に基づいて軸方向の荷重が設定条件に合致するようにフィードバック制御を行う請求項5に記載の多軸負荷試験方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011077656thum.jpg
出願権利状態 登録
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