JIS K 7079:1991 炭素繊維強化プラスチックの面内せん断試験方法

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             K 7079-1991

炭素繊維強化プラスチックの面内せん断試験方法

Testing methods for in-plane shear properties ofcarbon fiber reinforced plastics by ±45°tension methodand two pairs of rails method

1. 適用範囲 この規格は,炭素繊維強化プラスチック(以下,CFRPという。)の±45°引張法及びレー
ル法による,面内せん断試験方法について規定する。
    備考1. この規格の面内せん断試験方法は,面内せん断強さ,面内せん断破壊ひずみ,面内せん断弾
            性率及び面内せん断応力−面内せん断ひずみ曲線を求める方法について規定する。
         2. この規格の中で{}を付けて示してある単位は,従来単位によるものであって,参考とし
            て併記したものである。
         3. この規格の引用規格を,次に示す。
    JIS B 7502 外側マイクロメータ
    JIS B 7507 ノギス
    JIS K 6900 プラスチック用語
    JIS K 7072 炭素繊維強化プラスチックの試料の作製方法
    JIS K 7100 プラスチックの状態調節及び試験場所の標準状態
    JIS Z 8401 数値の丸め方
2. 用語の定義 この規格に用いる主な用語の定義は,JIS K 6900によるほか,次のとおりとする。
(1) 面内せん断強さ 面内せん断強さは,面内せん断応力の最大値のことである。面内せん断応力は,A
    法では,試験片に加えられた面内せん断力を試験片の元の断面積で除した値のことであり,B法では
    試験片に加えられた面内せん断力を試験片側面の断面積で除した値のことである。
(2) 面内せん断ひずみ 試験片に加えられた面内せん断応力によって生じたひずみ。
(3) 面内せん断破壊ひずみ 最大面内せん断力に対応する面内せん断ひずみ。
(4) 面内せん断弾性率 面内せん断応力と面内せん断ひずみが比例する領域における応力増分とひずみ増
    分の比。応力とひずみが比例関係にない場合は,変形初期の接線こう(勾)配から求める。
(5) 面内せん断 面内せん断応力の作用する面が板面又は積層平面内で,弾性主軸方向が常に直交するよ
    うな面内せん断。
3. 試験方法の種類
3.1   A法 直交異方性のあるCFRP積層板に対して適用され,±45°法と呼ばれている方法である。

――――― [JIS K 7079 pdf 1] ―――――

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K 7079-1991
    参考 操作が簡便であるため,広く用いられている方法である。この方法を一方向強化積層材又はそ
          れぞれの構成層が一方向強化材からなる積層板などに適用する場合,繊維と直角方向の引張破
          壊が先行する可能性があるので注意しなければならない。
3.2   B法 直交異方性のあるCFRP積層板のほか,巨視的に面内等方性とみなされるCFRP積層板に対
して適用できる方法で,通常レール法と呼ばれている。
    参考 特殊な試験片つかみ具を用いて試験を行うため,試験片の作製及び操作方法が煩雑になる反面,
          容易に面内せん断を生じるため,安定した試験結果が得られる方法である。
4. 試験片の状態調節並びに試験温度及び湿度
4.1   試験片の状態調節 試験片の状態調節は,原則として,試験前にJIS K 7100の標準温度状態2級及
び標準湿度状態2級[温度23±2℃及び相対湿度 (50±5) %]において,48時間以上行う。
4.2   試験温度及び湿度 試験は原則として,4.1と同じ温湿度[温度23±2℃及び相対湿度 (50±5) %]
の室内で行う。
5. 装置及び器具
5.1   試験機 試験機は,試験中にクロスヘッドの移動速度を一定に保つことが可能なもので,次のもの
で構成される。
(1) つかみ具 つかみ具は,次のとおりとする。
(1.1)   法 つかみ具は,試験片を試験機の可動部及び固定部に確実に保持できる二つの金属製のものと
      する。
        この場合,自動調心形(ユニバーサルジョイント方式)が望ましい。つかみ面は,試験片の滑り
      を防止するため,試験片に対して一定の締付圧を保持するものか,又は引張る力の増加に従って締
      付圧が増加するものが望ましい。
(1.2)   法 試験片を保持し,測定部にせん断変形を起こすための力の伝達装置を用いる。力の伝達装置
      への試験片の固定は一対の金属製つかみ具二組で行う。力の伝達装置の一例を図1に,連結板及び
      つかみ具の一例を図2に示す。
    備考 B法では,45°直交積層材,織物材のように強度の高いCFRP積層板の試験を行う場合は,試
          験片の板厚を薄くする。板厚を薄くできない場合は,力の伝達装置を構成する各部の強度を吟
          味し,必要な強度が保持できるようにする。

――――― [JIS K 7079 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                                    K 7079-1991
                          図1 面内せん断試験B法の力の伝達装置の一例
                              備考 試験片の形状及び寸法は,図4参照
                       図2 面内せん断試験B法の連結板及びつかみ具の一例

――――― [JIS K 7079 pdf 3] ―――――

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K 7079-1991
                                         図2 (続き)
                        備考 連結板は2枚1組,つかみ具は2枚2組使用する。
(2) 力の指示計 力の指示計は,試験中に試験片に加えられた引張る力を連続的に記録することができる
    もので,指示値の±1%又はそれ以上の精度で指示できる機構のものとする。
(3) 伸び計 伸び計は,試験中の標線間距離の変化を連続的に記録できるものとし,指示値の±1%又はそ
    れ以上の精度で指示できる機構のものとする。
(4) ひずみゲージ ひずみゲージは,試験中のひずみ量をひずみ計,記録計などに接続して連続的に指示
    値の±1%又はそれ以上の精度で測定できるものとする。
5.2   寸法測定器 寸法測定器は,次による。
(1) マイクロメータ マイクロメータは,試験片の幅及び厚さを測定するためのもので,JIS B 7502に規
    定する外側マイクロメータの測定範囲025mmのもの又はこれと同等以上の精度のものとする。
(2) ノギス ノギスは,試験片の長さ及びタブ間の距離を測定するためのもので,JIS B 7507に規定する
    最大測定長300mm,最小読取値0.05mmのもの又はこれと同等以上の精度のものとする。
6. A法による面内せん断試験
6.1   試験片
6.1.1  試験片の形状及び寸法 試験片の形状及び寸法は,図3のとおりとする。

――――― [JIS K 7079 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                                    K 7079-1991
                         図3 面内せん断試験A法試験片の形状及び寸法
                                                       単位 mm
                                  試験片の部位        寸法
                               A 全長            250
                               B 幅              25又は50±0.5
                               C 標線間の厚さ    210
                               D 標線間距離      100±0.5
                               E つかみ具間距離  170±5
                               F 補強部の長さ    50
                               G つかみ部の厚さ  Cの3倍
6.1.2  試験片の作製 試験片は,JIS K 7072に規定する圧縮成形又はオートクレーブ成形によって作製し
た積層板から機械加工によって作製する。このとき,試験片の長軸方向が直交異方性CFRP積層板の弾性
主軸方向と45°の角度をなす方向に採取しなければならない。試験片を切削加工によって作製するときは,
過度に熱が発生しないように注意する。補強部には,アルミニウム合金製又はガラス繊維強化プラスチッ
ク (GFRP) 製のタブを,CFRPを構成する樹脂又は接着剤を用いて適切な圧力でタブ部の厚さが均一にな
るように固着することが望ましい。
6.1.3  試験片の数 試験片は,5個以上とする。異常な結果を示した試験片の値は捨て,この分の試験片
を追加する。
    備考 チャック切れ試験片のデータについても採用することとする。この場合,チャック切れが発生
          した旨を記録する。
6.2   操作
6.2.1  試験片の寸法測定 試験片の標線間の幅及び厚さを,中心を含む3か所で,それぞれ0.01mmまで
測定し,平均値を求める。
6.2.2  ひずみゲージのはり付け 試験片の標線間中央の表裏面に2枚ずつひずみゲージ(単軸ひずみゲー
ジ)を試験片の弾性主軸方向及びそれと直角方向にはり付けるか,又は0    /90     ひずみゲージ(二軸ひずみ
ゲージ)を表裏面に1枚ずつはり付けてもよい。
6.2.3  試験片のつかみ具及び試験機への装着 試験片のつかみ部を試験機のつかみ具に取り付ける。この
とき引張る力の軸と,試験片の長軸とが一直線上になるよう注意して,試験片が試験中につかみ具の中で
滑らないようにしっかり取り付ける。この場合,過大な締め付けにならないように注意する。
6.2.4  伸び計の使用 必要に応じて伸び計を試験片の標線上に取り付ける。
6.2.5  試験速度の設定及び試験機の始動 試験速度は,毎分15mmに設定し,試験機を始動する。
6.2.6  測定項目 試験の目的に応じ,次の測定を行う。
(1) 試験中の引張る力 試験片の弾性主軸方向ひずみ(縦ひずみ)及びそれと直角方向のひずみ(横ひず
    み)を一定のひずみ間隔で連続的に記録することが望ましい。
(2) 破壊時の引張る力 破壊時又は破壊直前の縦ひずみ及び横ひずみを記録する。

――――― [JIS K 7079 pdf 5] ―――――

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