JIS R 1721:2015 長繊維強化セラミックス複合材料の高温における圧縮特性の試験方法 | ページ 3

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R 1721 : 2015
                                     表1−1a形試験片の寸法
                                                                              単位 mm
                         項目                  寸法(1D,2D,xD)         許容差
         試験片全長,lt                              ≧1.5×l             ±0
         平行部長さ,l                                ≧15                ±0.5
         角柱の1辺,d1,d2又は円柱の直径,d1           ≧8                ±0.2
         加工部分の平行度                              0.05                −
         加工部分の直角度                              0.05                −
         加工部分の円筒度(円筒の場合)                0.05                −
                                    表2−1b形試験片の寸法
                                                                              単位 mm
                         項目                  寸法(1D,2D,xD)         許容差
         試験片全長,lt                                77                  ±0.5
         平行部長さ,l                                ≧38                 ±0.5
         厚さ,h                                      ≧1.5                ±0.2
         平行部の幅,b1                                13                  ±0.2
         端部の幅,b2                                  19                  ±0.2
         肩の丸み半径,r                               40                  ±0.5
         加工部分の平行度                               0.05                −
         加工部分の直角度                               0.5                 −
         注記 この試験片は,試験片厚さの薄い板状の材料に対して,座屈防止ジグを使用した圧縮試験
              を行うときに用いる。加工部分とは,平行部における厚さ及び幅方向を指す。
                                     図2−2形試験片の形状
                                     表3−2形試験片の寸法
                                                                              単位 mm
                           項目                     寸法(1D,2D,xD)      許容差
         平行部長さ,l                                     ≧10              ±0.5
         角柱の1辺,d1,d2又は円柱の直径,d                ≧10              ±0.2
         加工部分の平行度                                  0.05               −
         加工部分の垂直度                                  0.05               −
         注記 この試験片は,主に,1形試験片を加工するには材料の厚さが不十分な場合に用いる。

6.3 グリップつかみ方式による試験片

  グリップつかみ方式における試験片の全長ltは,電気炉及びグリップ方式に依存する。これらの試験片
は,座屈防止ジグを使用しなくても板状試験片の試験に適用できるが,座屈を引き起こさないように,適
切な試験片の平行部長さ/厚さ(l/h)を選択することが必要である。
  ダンベル形状である3形試験片を図3及び表4に,4形試験片を図4及び表5に示す。

――――― [JIS R 1721 pdf 11] ―――――

                                                                                              9
                                                                                   R 1721 : 2015
    注記 3形試験片の平行部長さ(l)は15 mm以上であるが,座屈が発生した場合には,15 mm以下と
          してもよい。ただし,この場合には,ひずみ測定は困難となる。
  また,ストレート形状である5形試験片の形状及び寸法を,図5及び表6に示す。金属又はFRP製のタ
ブを接着する場合,その厚さは一般には13 mmとする。この試験片は,主に1D,2D及びxD(2の試験片に用いられる。
                                     図3−3形試験片の形状
                                     表4−3形試験片の寸法
                                                                                単位 mm
                     項目                     寸法(1D,2D,xD)             許容差
       平行部長さ,l                                 ≧15                    ±0.5
       厚さ,h                                       ≧1                     ±0.2
       平行部の幅,b1                                ≧8                     ±0.2
       つかみ部の幅,b2                      b2=  愀  戀     懿  1.22)     ±0.2
       肩の丸み半径,r                               ≧30                    ±2
       加工部分(b,h方向)の平行度                  0.05                     −
                                     図4−4形試験片の形状
                                     表5−4形試験片の寸法
                                                                             単位 mm
                  項目                   寸法(1D,2D,xD)             許容差
     平行部長さ,l                               ≧15                    ±0.5
     厚さ,h                                     ≧2                     ±0.2
     平行部の幅,b1                             820                      ±0.2
     つかみ部の幅,b2                    b2=  愀  戀     懿  1.22)     ±0.2
     つかみ部の幅,b3                    b3=β b1(β : 1.22)           ±0.2
     肩の丸み半径,r                            ≧30                     ±2
     加工部分(b,h方向)の平行度               0.05                      −

――――― [JIS R 1721 pdf 12] ―――――

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                                     図5−5形試験片の形状
                                     表6−5形試験片の寸法
                                                                             単位 mm
                        項目                寸法(1D,2D,xD)          許容差
          厚さ,h                                   ≧2                  ±0.2
          平行部の幅,b                            820                   ±0.2
          加工部分(b,h方向)の平行度              0.05                  −
          注記 この試験片は加工が容易であるが,温度制御域外で破壊することが多いため,主に応力
               ひずみ挙動の測定に使用される。

7 試験片の準備

7.1 試験片の加工

  母板から試験片を切り出す場合には,繊維方向及び試験片方向の切り出し方向に注意し,切り出した場
所・方向などを記録する。
    注記1 耐酸化コーティングを形成した素材から切り出した場合,切断面はコーティングされていな
            い。そのため,切断面には適切な酸化保護を適用する。
    注記2 冷却されたつかみジグを用いる場合,試験温度とつかみジグ温度との間の温度に対する適切
            な酸化保護が試験片表面に対して必要となることがある。

7.2 試験片本数

  8.4で要求する有効試験片の本数は,各試験条件に対して少なくとも5本以上とする。
    注記 通常,5本とするが,統計的な評価が要求されている場合は,合理的な本数とするのがよい。

8 試験方法

8.1 試験準備(温度制御)

8.1.1  一般
  試験条件に対して,8.1.2の試験準備を行う。この準備作業は,材料,試験片形状,試験片つかみ部など,
試験条件が変化した場合には随時行わなければならない。
8.1.2  温度分布の測定及び均熱域の決定
  試験前に,試験対象温度における炉内の平行部長さにおける温度分布を測定する。試験片長手方向に対
して,少なくとも3か所[試験片中央,標点(2か所)]における温度を測定する。また,均熱域を決定す
るためには,ゲージ部の外部の温度も測定する必要がある。
  試験温度は,試験片中央の温度となる。ゲージ部内における最大温度と最低温度との差(温度偏差)は,
500 ℃以上の試験では20 ℃以内,500 ℃未満では10 ℃以内でなければならない。ゲージ部を含む平行部
において,最大温度と最低温度との差(温度偏差)が500 ℃以上の試験では50 ℃以内,室温を超え500 ℃

――――― [JIS R 1721 pdf 13] ―――――

                                                                                             11
                                                                                   R 1721 : 2015
未満では20 ℃以内である領域を均熱域として決定する。
  温度測定は,5.6に従って行う。熱電対を用いた測定は,試験片厚さ方向の中心の位置に熱電対を埋め込
んだダミー試験片を用いて行う。
    注記 温度制御装置で表示される温度と試験片温度との関係は,均熱域での温度分布測定と同時に測
          定するのが通常である。

8.2 試験準備(圧縮試験)

8.2.1  試験速度
  試験片の破壊まで1分間以内とする変位速度を用いる。変位速度及び負荷モードを報告する。試験温度
でのクリープ変形が顕著である場合は試験速度を大きくするべきではあるが,衝撃的な荷重は避けなけれ
ばいけない。
    注記 試験片の破壊まで1分間以内とするために,ひずみ速度50×10−6500×10−6 s−1,応力速度20
          50 MPa/s,又はクロスヘッド変位速度0.0010.05 mm/sの範囲とすることが一般的である。
8.2.2  試験片の寸法測定
  試験片の中心とゲージ部両端の3か所における寸法を室温で0.01 mmの単位まで測定し,算術平均によ
って断面積を決定する。
  試験片に標点測定用マーカが取り付けられている場合,室温でゲージ部長さを±1 %の精度で測定する。
  ただし,ゲージ部長さ測定誤差よりも,室温と試験温度とにおける熱膨張の方が大きい場合は,ゲージ
部長さは熱膨張の影響を考慮するか,又は試験温度で測定しなければならない。
8.2.3  座屈判定
  圧縮試験中に座屈が生じる可能性がある。圧縮試験の有効性を判断するためには,試験条件において座
屈が発生していないことを確認する必要がある。座屈が発生していないことの確認は,材料,試験片形状,
試験片つかみ部など,試験条件が変化した場合には随時行わなければならない。
  座屈の発生の確認は,次のいずれかによる。
a) 二つの伸び計を試験片の表裏に取り付け,座屈の発生を直接的に確認する。ただし,圧縮破断前に座
    屈が生じたことが確認された場合は,9.5に規定している方法に従い,座屈開始応力も併せて報告する。
b) 試験温度において二つの伸び計が使用できない場合は,次の方法によって座屈が発生しないことを事
    前に確認する。
  1) 室温において試験片表裏のひずみを二つの伸び計又はひずみゲージを用いて測定する。
  2) 厚さの異なる試験片を用いて圧縮強度を測定する。
    注記 座屈が発生しないことの事前確認は,附属書Aの手順を参考にするとよい。

8.3 試験手順

8.3.1  試験片の取付け
  試験機と試験片との軸を一致させながら,試験ジグに試験片を取り付ける。曲げ,ねじりなどが負荷さ
れないように注意する。
  加熱中のアライメントずれを防ぐため,予負荷が必要な場合は,予想される破断荷重に対して5 %を超
えてはならない。
8.3.2  伸び計の取付け
  伸び計を使用する場合,室温において,平行部に伸び計を取り付ける。伸び計のゼロ調整は,試験温度
において,温度が安定した後に行う。
    注記 試験片材料の熱膨張係数が大きい場合,熱膨張の影響をあらかじめ考慮して伸び計をセットす

――――― [JIS R 1721 pdf 14] ―――――

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          ることが望ましい。
8.3.3  不活性雰囲気の設定
  不活性ガス中で試験を行う場合は,あらかじめチャンバー内の空気及び水蒸気を排気しておかなければ
ならない。これは,密閉されたチャンバー内で真空度10 Pa以下まで排気するか,又はガス置換をするこ
とで達成できる。
  真空中で試験をする場合,真空度は5.3による。
8.3.4  試験片の昇温
  試験片の温度を試験温度まで加熱する。温度が安定し,また伸び計の出力が安定するまで試験温度に保
持する。温度制御には,次の二つの方法がある。
a) 試験中に試験片自体の温度を測定している場合は,その温度を温度制御に使用する。
b) 試験中に試験片自体の温度を測定することが不可能な場合は,8.1に示されている方法に従い,あらか
    じめ測定されている試験片の温度と電気炉の温度との関係を用いる。
  試験片が加熱中に初期の応力負荷状態にあることを確認する。
8.3.5  測定
  測定は,次による。
a) 温度及び環境条件(ガス,圧力など)を記録する。
b) 試験機と伸び計のゼロ調整を行う。
c) 荷重・長手方向ひずみ(変位)の記録を開始する。
d) 試験片に荷重を負荷する。
e) 試験片の最終破壊後,試験機及びデータ収集システムの作動を停止する。
f)  環境試験の場合は,材料の特性低下が起こらない温度まで雰囲気温度を下げてから試験チャンバーを
    開放する。
g) ゲージ部中心点からの破断部相対位置を測定して報告する。
h) 最終破壊前に座屈が生じた場合には,座屈開始荷重を記録する。

8.4 試験の有効性判断

  次の場合には,得られた試験結果は無効とする。
a) 試験条件が記録されていない場合
b) 試験条件を満足していない場合
c) 試験片がグリップ部で滑った場合
d) グリップ部で圧壊した場合及び端部で圧壊した場合
e) 伸び計の滑りが生じた場合
f)  均熱域以外の箇所で破壊した場合
g) 8.2.3によって座屈が発生していると判定された場合

9 計算

9.1 試験片の方向

  試験片長手方向に対する強化繊維の方向を示す図を,試験結果とともに報告する。

9.2 圧縮強さ

  圧縮強さは,式(2)又は式(3)によって算出する。

――――― [JIS R 1721 pdf 15] ―――――

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