JIS T 0311:2022 金属製骨ねじの機械的試験方法 | ページ 3

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       注記 この図に示す最大引抜き荷重(N)は,ASTM F 543 附属書A5表A5.4に示したHB 6.5のねじを使
           用し,模擬骨(硬質緻密ポリウレタンフォーム)に直径3.2 mmの下穴をあけ,1分間当たり3回転
           の速度で20 mmねじ込んだ後,5 mm/minの引抜き速度で最大引抜き荷重を測定している。
                   図A.3−模擬骨の密度と最大引抜き荷重(N)との関係の測定例

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                                           附属書B
                                          (参考)
             力学試験用模擬骨の圧縮強度及びせん断強度の測定方法
B.1  模擬骨の圧縮試験
  ASTM D 1621に準じた圧縮試験は,次による。
a) 模擬骨試験片の形状は,例えば,縦50.8 mm×横50.8 mm(A),厚さ(H)25.4 mmとし,厚さ方向が
    発泡体の上昇方向とする。試料数は,35とする。
b) 図B.1に示すように上下プレート(例えば,70 mm角)の間に模擬骨ブロックを挟み込んで圧縮試験
    を行う。上下の平板構造を基本とし,上下プレート間に挟み込んだ模擬骨の圧縮変位を計測する(図
    B.1参照)。必要に応じて,圧縮ジグの片方に球座を組み込み,試験時に平行性を保つ構造でもよい。
c) 室温で,圧縮速度,例えば2.54 mm/min又は類似の条件で圧縮試験を行い,荷重−変位曲線を測定す
    る(図B.2参照)。荷重−変位曲線の測定においては,上下プレート間に取り付けた変位計などを用い
    て,模擬骨の圧縮変位を計測する。試験機に取り付けたジグのたわみ等によるクロスヘッド変位量へ
    の影響を補正するため,模擬骨を挟まないで上下プレートを接近させた状態から測定最大荷重域まで,
    荷重とクロスヘッド変位量との関係を測定する。模擬骨を挟んで測定した荷重−変位曲線の各荷重に
    おいて模擬骨を挟まないで測定した変位量を差し引くことで荷重−変位曲線を補正してもよい。
d) 圧縮強度(MPa)は,降伏現象によって最大荷重が存在する場合には,荷重−変位曲線での最大荷重
    (N)を試料断面積(A)で除することで算出する[図B.2 a)参照]。10 %変位に相当する荷重までの
    間に降伏現象が観測されない場合には,模擬骨厚さの10 %に相当する変位を荷重−変位曲線から読み
    取り,荷重−変位曲線上で10 %変位に相当する荷重を試料断面積で除して圧縮強度を算出する[図
    B.2 b)参照]。
e) 圧縮剛性(圧縮弾性率)(MPa)は,荷重−変位曲線で直線領域での直線の傾き(Ac)を用いて,次の
    式で算出する。特に,圧縮剛性は,試験試料の作製条件及び測定方法の影響を受けやすいので,同一
    の試験条件下での比較が重要となる。
                        圧縮剛性(Ec)=Ac×H/A

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     図B.1−模擬骨の圧縮試験ジグの例               図B.2−圧縮荷重−変位曲線
B.2  模擬骨のせん断試験
  ASTM C 273/C273Mに準じたせん断試験は,次による。
a) 模擬骨試験片の形状は,例えば,長さ(L)76.2 mm,幅(b)25.4 mm,厚さ(t)6.35 mmとし,試験
    片の本数は,35とする。
b) せん断試験ジグの上下プレートに模擬骨試験片を接着する。そのとき,接着面は,適切な接着剤を用
    いて接着強度が高くなる条件で接着する。十分な接着強度を得られるように接着面を洗浄するととも
    に,接着剤の仕様に準じて接着する。模擬骨を接着するプレートの材質の選定及び表面処理法に関し
    ては,ASTM D 2651が参考となる。
c) 室温で,せん断速度0.5 mm/minの条件でせん断試験を行い,荷重−変位曲線を測定する。模擬骨の変
    位は,変位計などを用いて計測する。図B.3に示したせん断剛性(せん断弾性率)の測定ジグは,模
    擬骨の中心位置で変位を計測する例である。
d) せん断強度(MPa)は,荷重−変位曲線での最大荷重(N)をせん断断面積(L×b)で除することで算
    出する。
e) せん断剛性(MPa)は,荷重−変位曲線での直線の傾き(Aτ)を用いて,次の式で算出する(図B.4参
    照)。特に,直線域の傾きの測定に際しては,模擬骨を接着したプレートの材質,接着剤,接着方法,
    試験片の切り出し方法などによる影響の考慮が必要となる。
                        せん断剛性(Eτ)=Aτ×t/(L×b)

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             図B.3−模擬骨のせん断試験ジグの例     図B.4−せん断荷重−変位曲線
参考文献
  [1] JIS K 7222 発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方
  [2] JIS K 6767 発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法
  [3] ASTM F 1839,Standard Specification for Rigid Polyurethane Foam for Use as a Standard Material for Testing
      Orthopaedic Devices and Instruments
  [4] ASTM D 1622,Standard Test Method for Apparent Density of Rigid Cellular Plastics
  [5] ASTM D 1621,Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Cellular Plastics
  [6] ASTM C 273/C273M,Standard Test Method for Shear Properties of Sandwich Core Materials
  [7] ASTM D 638,Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics
  [8] ASTM D 1623,Standard Test Method for Tensile and Tensile Adhesion Properties of Rigid Cellular Plastics
  [9] ASTM D 2651,Standard Guide for Preparation of Metal Surfaces for Adhesive Bonding
  [10] ISO 19213,Implants for surgery−Test methods of material for use as a cortical bone model
  [11] ASTM F 543,Standard Specification and Test Methods for Metallic Medical Bone Screws