JIS R 1656:2003 長繊維強化セラミックス複合材料の常温における引張応力―ひずみ挙動試験方法

                                                                                   R 1656 : 2003

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,社団法人日本ファインセラミックス協会(JFCA)
/財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があり,日
本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  制定に当たっては,日本工業規格(日本産業規格)と国際規格との対比,国際規格に一致した日本工業規格(日本産業規格)の作成及び日
本工業規格を基礎にした国際規格原案の提案を容易にするために,ISO 15733:2001,Fine ceramics (advanced
ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for tensile stress-strain behaviour of continuous,
fibre-reinforced composites at room temperatureを基礎として用いた。
  この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の
実用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意を喚起する。主務大臣及び日本工業標準調査会は,
このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の実用新案登
録出願にかかわる確認について,責任はもたない。
  JIS R 1656には,次に示す附属書がある。
    附属書1(規定)引張軸方向調整における曲げひずみ成分の測定方法
    附属書2(参考)長繊維強化セラミックス複合材料の常温における引張応力−ひずみ挙動試験方法における
                      試験片形状推奨事項
    附属書3(参考)参考文献
    附属書4(参考)JISと対応する国際規格との対比表

(pdf 一覧ページ番号 1)

――――― [JIS R 1656 pdf 1] ―――――

R 1656 : 2003

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1. 適用範囲・・・・[1]
•  2. 引用規格・・・・[1]
•  3. 定義・・・・[1]
•  4. 記号及び定義・・・・[2]
•  5. 原理・・・・[3]
•  6. 装置・・・・[3]
•  6.1 試験機・・・・[3]
•  6.2 試験片の装着・・・・[3]
•  6.3 ひずみ測定・・・・[5]
•  6.4 データ収集・・・・[5]
•  6.5 寸法測定・・・・[5]
•  7. 試験片・・・・[5]
•  7.1 試験片形状・・・・[5]
•  7.2 試験片の準備・・・・[5]
•  7.3 試験片の本数・・・・[7]
•  7.4 有効な試験・・・・[7]
•  7.5 試験片のエンドタブ・・・・[7]
•  8. 試験条件・・・・[8]
•  8.1 引張軸方向の調整の確認・・・・[8]
•  8.2 試験モード及び試験速度・・・・[8]
•  9. 試験手順・・・・[8]
•  9.1 試験片寸法・・・・[8]
•  9.2 試験準備・・・・[8]
•  9.3 試験完了・・・・[9]
•  9.4 試験後処理・・・・[9]
•  9.5 結果の算出・・・・[9]
•  10. 報告・・・・[13]
•  10.1 一連の試験報告・・・・[13]
•  10.2 個々の試験報告・・・・[15]
•  附属書1(規定)引張軸方向調整における曲げひずみ成分の測定方法・・・・[17]
•  附属書2(参考)長繊維強化セラミックス複合材料の常温における引張応力−ひずみ挙動試験方法における試験片形状推奨事項・・・・[19]
•  附属書3(参考)参考文献・・・・[21]
•  附属書4(参考)JISと対応する国際規格との対比表・・・・[22]

(pdf 一覧ページ番号 2)

――――― [JIS R 1656 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              R 1656 : 2003

長繊維強化セラミックス複合材料の常温における引張応力−ひずみ挙動試験方法

Testing methods for tensile stress−strain behavior of continuous fiber reinforced ceramic matrix composites at room temperature

序文

 この規格は,2001年に第1版として発行されたISO 15733:2001,Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) - Test method for tensile stress-strain behaviour of continuous, fibre-reinforced
composites at room temperatureを翻訳し,技術的内容を一部変更して作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
  なお,この規格で側線又は点線の下線を施してある箇所は,原国際規格を変更している事項である。変
更の一覧表をその説明を付けて,附属書4(参考)に示す。

1. 適用範囲

 この規格は、長繊維強化セラミックス複合材料の常温における単純一軸引張試験における
応力−ひずみ応答を含んだ面内での引張挙動の測定に関する試験方法を規定する。
    備考 この規格の対応国際規格を,次に示す。
            なお,対応の程度を表す記号は,ISO/IEC Guide21に基づき,IDT(一致している),MOD(修
          正している),NEQ(同等でない)とする。
          ISO 15733:2001,Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for
              tensile stress-strain behaviour of continuous, fibre-reinforced composites at room temperature
              (MOD)

2. 引用規格

 次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す
る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 7502 マイクロメータ
    JIS B 7503 ダイヤルゲージ
    JIS B 7721 引張・圧縮試験機−力計測系の校正・検証方法
    JIS B 7741 一軸試験に使用する伸び計の検証方法
    JIS R 1600 ファインセラミックス関連用語

3. 定義

 この規格で用いる主な用語の定義は,JIS R 1600によるほか,次による。
a) 引張軸方向のひずみ 試験片表面で測定された縦方向(引張軸方向)のひずみの平均値。
b) 曲げひずみ 試験片の相対する面における引張軸方向のひずみの差の二乗平均値。
c) 破壊荷重 破壊が起こるときの荷重
d) セラミックス複合材料 互いに化合しない二種,又はそれ以上の物質から成るセラミックス材料。そ
    こではマトリックス成分はセラミックスであるが,第二の成分(強化材成分)はセラミックス,ガラ

――――― [JIS R 1656 pdf 3] ―――――

2
R 1656 : 2003
    ス−セラミックス,ガラス,炭素,金属,有機物などである。
e) 長繊維強化セラミックス複合材料 強化材が長繊維で,単繊維,繊維束又は織物で構成されているセ
    ラミックス複合材料。
f)  引張破壊強さ 材料が破壊するときの引張応力。
g) ゲージ長 試験片中において,ひずみ又は伸びが決定される部分の長さ。
h) 非回復累積損傷エネルギー(irrecoverable cumulative damage energy)又はじん性率(modulus of
    toughness) 発生応力がゼロから最終破断に至るまでに要求される単位体積当たりのひずみエネル
    ギー。
i)  マトリックスのクラック発生応力 マトリックス内に引張応力軸に対してほぼ垂直に,幾つかの平行
    き裂が発生するときの負荷引張応力。
j)  弾性率 比例限界以下でのひずみに対する応力の比。
k) 比例限界応力 材料のひずみに対する応力の比例関係(フックの法則)が保たれうる最大応力。
l)  曲げ率 曲げひずみ×100÷軸方向ひずみ。
m) 回復弾性エネルギー(recoverable elastic energy)又は弾性エネルギー係数(modulus of resilience) ゼ
    ロから比例限界まで弾性的に応力を加えるために要求される単位体積当たりのひずみエネルギー。
n) 遅いき裂成長 応力腐食又は化学反応によって助長された限界以下のき裂成長。
o) 極限引張強さ 材料が耐えることができる最大引張応力。
p) 試験グループ 特定の材料構成,試験片形状,試験片本数,試験条件などの要素をもつ独立な試験体
    系(例えば,形状Bをもっている10本の材料Aから成る試験片を,定まったひずみ制御速度で,空
    気中で最終破断に到るまで行う試験)。

4. 記号及び定義

 この規格に用いる記号及びそれらの定義を,表1に示す。
                                      表 1 記号及び定義
 記号      単位        定義                                             参照
 A         mm2         断面積                                           9.5.1式(1),(2a),(2b)
 d         mm          厚さ                                             表2,表3,図3,図4
 E        MPa         弾性率(ヤング率)                               9.5.7式(6),図6
 ER        J/m3        回復弾性エネルギー                               9.5.10式(7)
                       (また,弾性エネルギーとしてよく知られている)
 ET        J/m3        非回復累積損傷エネルギー                         9.5.11式(8),式(9)
 F         N           荷重                                             9.5.1式(1)
 Ff        N           破壊荷重                                         9.5.5式(5)
 Fm        N           最大荷重                                         9.5.3式(4)
 L         mm          随時での伸び計又は試験片の長さ                   9.5.2式(3)
 L0        mm          最初の伸び計長さ又は試験片のゲージ長さ           9.5.2式(3)
 L         mm          短冊形試験片の全長                               表3,図4
 L1        mm          ダンベル形試験片のゲージ長                       表2,図3
 L2        mm          ダンベル形試験片の全長                           表2,図3
 n         1           有効な試験片本数                                 表4
 nT        1           総試験片本数                                     表4
 R         mm          ダンベル形試験片のR部半径                        表2,図3
 SD        パラメータ  標準偏差                                         9.5.12式(11)
           ーに依存
 Rf        MPa         引張破壊強さ                                     9.5.5式(5)

――――― [JIS R 1656 pdf 4] ―――――

                                                                                              3
                                                                                   R 1656 : 2003
 Rm        MPa         極限引張強さ                                     9.5.3式(4)
 V         1           変動係数                                         9.5.12式(12)
 W         mm          短冊形試験片の幅                                 表3,図4
 W1        mm          ダンベル形試験片のゲージ部幅                     表2,図3
 W2        mm          ダンベル形試験片のつかみ部幅                     表2,図3
 _        パラメータ  平均                                             9.5.12式(10)
 X         ーXに依存
 Δσ/Δε MPa         引張応力−ひずみ線図におけるこう配               9.5.7式(6)
 ε        mm/mm       垂直方向のひずみ                                 9.5.2式(3)
 εf       mm/mm       Rfに対応するひずみ                               9.5.6,図6
 εp       mm/mm       σpに対応するひずみ                              9.5.9,図6
 εm       mm/mm       Rmに対応するひずみ                               9.5.4,図6
 σ        MPa         垂直方向の応力                                   9.5.1式(1)
 σp       MPa         比例限界に対応する応力                           9.5.10式(7)

5. 原理

 この規格は,材料開発,材料比較,品質保証,特性,信頼性,設計データ作成のためのもので
ある。引張応力と圧縮応力が存在する条件下では,長繊維強化セラミックス複合材料は異常な材料応答を
示すので,曖昧な引張挙動特性にならないように,この規格は曲げ試験を避けている。一軸で均一な応力
での引張試験が,応力−ひずみ応答,比例限界と極限強さ,弾性率及び吸収エネルギーを含む基本的な材
料挙動に関する情報を与えてくれる。
  引張応力−ひずみ応答,種々の引張強さ及びそれに対応するひずみ,弾性率,並びに種々の変形エネル
ギーを決定することを目的として,この試験では,試験片に対して一軸引張荷重で破壊まで試験する。
  一般に,この試験は常温下で行う。

6. 装置

6.1 試験機

 試験機は,JIS B 7721で保証されたグレード1.0のものを使用する。

6.2 試験片の装着

 試験機で付加する測定荷重を試験片に伝達するために,種々の形式のグリップを使
用できる。長繊維強化セラミックス複合材料のマトリックスはもろいので,つかみ部で試験片にき裂が発
生したり破壊するのを最小限にするように,試験片をつかむ部分とグリップとの間が均一な界面となって
いる必要がある。グリップには,一般に,直接グリップ方式と間接グリップ方式がある。
                      直接グリップ方式では,機械式,油圧式,空気式などの方法で試験機から試験片
6.2.1 直接グリップ方式
に力が伝達される。試験片のつかみ面とグリップ面の間に滑りが生じないように,十分な側面圧力を付加
しなければならない。それには,刻み目状又はのこぎり歯状に加工されたグリップ面がよい(図1参照)。
    備考    一般に,これらのグリップ界面では,試験片が掴まれる部分の表面に垂直に力が付加される
            ことになる。試験機によって付加される一軸荷重の伝達は,試験片とグリップとの間の摩擦
            力によって達成される。直接グリップ方式の例を図1に示す。
6.2.2 間接グリップ方式 間接グリップ方式では,試験機から試験片へ直接の機械的連結によって力が伝達
される。機械的連結の例として,試験片つかみ部の肩による方式(図2参照)及びつかみ部にあけた穴に
ピンを差し込む方式などがある。
  備考      一般的に,一軸荷重は試験片/グリップ界面に沿った均一接触を通して試験片に伝達され
          る。したがって,偏心力は最小化される。

――――― [JIS R 1656 pdf 5] ―――――

次のページ PDF 6