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MULTIAXIAL LOAD TESTING DEVICE AND METHOD

Patent code P120007164
File No. FU423
Posted date Apr 3, 2012
Application number P2011-077656
Publication number P2012-211823A
Patent number P5804469
Date of filing Mar 31, 2011
Date of publication of application Nov 1, 2012
Date of registration Sep 11, 2015
Inventor
  • (In Japanese)伊藤 隆基
  • (In Japanese)中澤 理史
  • (In Japanese)旭吉 雅健
Applicant
  • (In Japanese)学校法人立命館
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
Title MULTIAXIAL LOAD TESTING DEVICE AND METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiaxial load testing device and method capable of carrying out an accurate load test in a multiaxial state.
SOLUTION: A multiaxial load testing device includes a pressure container portion 5 formed with a storage hole 50 for storing a specimen 100, and collecting hydraulic oil around the specimen 100 stored in the storage hole 50; an axial pressure applying portion 6 for applying a load to the specimen 100 in an axial direction; an inner pressure applying portion 7 attached to the axial pressure applying portion 6, and applying inner pressure to the specimen 100 by the hydraulic oil collected in the inside space of the specimen 100; an outer pressure applying portion 8 for moving the specimen 100 in the axial direction and applying outer pressure to an outer periphery of the specimen 100 by the hydraulic oil; and a twist applying portion 9 attached to the outer pressure applying portion 8, and rotating an operation body 82 of the outer pressure applying portion 8 to apply a twist load to the specimen 100 connected and fixed to the operation body 82.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011077656thum.jpg
State of application right Registered
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