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Z 2205 : 2019
表1−記号及び内容(続き)
記号 単位 内容
試験片(続き)
LF mm 引張試験片のフィレット間の距離
ASt mm 引張試験片の平行部の断面積
LSb mm 三点曲げ試験片の長さ
hb mm 三点曲げ試験片の厚さ
wb mm 三点曲げ試験片の幅
・ε
ave s−1 試験片に生じる平均公称ひずみ速度の絶対値
εmax − 試験片に生じる公称ひずみの絶対値の最大値
σSY MPa 試験片の降伏応力(流動応力の平均値)
σB MPa 試験片の引張強さ
CS mm/s 試験片の弾性波速度
入射波,反射波及び透過波
εI − 入射波のひずみ値(圧縮試験及び引張試験)
εR − 反射波のひずみ値(圧縮試験及び引張試験)
εT − 透過波のひずみ値(圧縮試験及び引張試験)
εIb − 入射波のひずみ値(曲げ試験)
εRb − 反射波のひずみ値(曲げ試験)
εTb − 透過波のひずみ値(曲げ試験)
ε1 − 入力棒のひずみゲージ1で記録したひずみ(圧縮試験及び引張試験)
ε2 − 出力棒のひずみゲージ2で記録したひずみ(圧縮試験及び引張試験)
ε1b − 入力棒のひずみゲージ1で記録したひずみ(曲げ試験)
ε2b − 出力棒のひずみゲージ2で記録したひずみ(曲げ試験)
ε3b − 出力棒のひずみゲージ3で記録したひずみ(曲げ試験)
εei − 入力棒の弾性ひずみ値(附属書A参照)
εeo − 出力棒の弾性ひずみ値(附属書A参照)
ΔtI s 入射波のひずみの測定可能時間
ΔtR s 反射波のひずみの測定可能時間
ΔtT s 透過波のひずみの測定可能時間
u mm 棒の軸座標(x軸)に沿う変位(附属書A参照)
u1 mm 試験片の入力棒側の変位(附属書A参照)
u2 mm 試験片の出力棒側の変位(附属書A参照)
C mm/s 弾性棒を伝ぱする弾性波速度(附属書A参照)
Ca mm/s x軸の正の方向の弾性波速度(附属書A参照)
Cb mm/s x軸の負の方向の弾性波速度(附属書A参照)
試験片に作用する応力及び荷重
σ1 MPa 試験片の左面(入力棒側)の応力(圧縮試験片)
σ2 MPa 試験片の右面(出力棒側)の応力(圧縮試験片)
σ1t MPa 試験片平行部の左端断面(入力棒側)の応力(引張試験片)
σ2t MPa 試験片平行部の右端断面(出力棒側)の応力(引張試験片)
F1 N 試験片の左面に作用する荷重(三点曲げ試験片)
F2 N 試験片の右面に作用する荷重の合計(三点曲げ試験片)
σ MPa 公称応力(圧縮試験片)
・ε
s−1 公称ひずみ速度(圧縮試験片)
ε − 公称ひずみ(圧縮試験片)
σt MPa 公称応力(引張試験片)
・ε
t s−1 公称ひずみ速度(引張試験片)
――――― [JIS Z 2205 pdf 6] ―――――
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表1−記号及び内容(続き)
記号 単位 内容
試験片に作用する応力及び荷重(続き)
εt − 公称ひずみ(引張試験片)
σb MPa 曲げ応力(三点曲げ試験片)
・ε
b s−1 曲げひずみ速度(三点曲げ試験片)
εb − 曲げひずみ(三点曲げ試験片)
P1 N 試験片の入力棒側の軸荷重(附属書A参照)
P2 N 試験片の出力棒側の軸荷重(附属書A参照)
注記 1 MPa=1 N/mm2
5 原理
入力棒と出力棒との間に試験片を設置し,打撃棒などによる衝撃力によって誘起された弾性応力波の試
験片に対する入射波,反射波及び透過波の関係に,一次元弾性波伝ぱ理論を適用することで,試験片の応
力,ひずみ及びひずみ速度を測定する[1]。
6 圧縮試験
6.1 試験装置
6.1.1 基本構成
スプリット・ホプキンソン棒法圧縮試験装置は,打撃棒,入力棒及び出力棒によって構成する(図1参
照)。打撃棒,入力棒及び出力棒を同軸上に並べ,入力棒と出力棒との間に試験片を設置する。打撃棒,入
力棒及び出力棒は,真っすぐな丸棒でなければならない。入力棒及び出力棒の軸方向の動きは,可能な限
り拘束してはならない。
図1−スプリット・ホプキンソン棒法圧縮試験装置の基本的な構成
6.1.2 構成要素
スプリット・ホプキンソン棒法圧縮試験装置の構成要素は,次による。
a) 打撃棒 打撃棒の打出し方法は,圧縮空気方式,スプリング方式などが一般的であるが,いずれの方
法を用いてもよい。
打撃棒の材質は,入力棒及び出力棒と同じでなくともよい。打撃棒の直径DSTは,打撃棒の機械的
インピーダンスが入力棒の機械的インピーダンス以下となるように決定しなければならない。
打撃棒の長さLSTは,式(1)のとおり入力棒の直径D1の10倍以上とする。
LST≧10D1 (1)
なお,試験片に発生させる最大ひずみ量を大きくするためには,打撃棒の長さLSTを大きくするか,
――――― [JIS Z 2205 pdf 7] ―――――
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又は打撃棒の打出し速度を大きくする。
b) 入力棒及び出力棒 入力棒には,入射波及び反射波を測定するために,試験片に接する端部から距離
G1の位置にひずみゲージ1を貼付する。出力棒には,透過波を測定するために,試験片に接する端部
から距離G2の位置にひずみゲージ2を貼付する。入力棒の長さL1及び出力棒の長さL2,並びに距離
G1及びG2(ひずみゲージ1及びひずみゲージ2の貼付位置)は,式(2)式(5)を満たさなければなら
ない。
G≧
1 2.1CLST
(pdf 一覧ページ番号 )
C1 ST
L1≧2G1 (3)
G2≧10D2 (4)
L2 G2 2.1CLST
≧ (5)
C2 ST
入力棒及び出力棒の直径及び材質は,必ずしも同じである必要はないが,通常,同径及び同材質を
用いるのがよい。
入力棒及び出力棒の試験片と接する箇所には,塑性変形が生じてはならない。
c) 測定機器 測定機器の測定条件は,附属書Bによる。
6.1.3 標準試験装置
打撃棒,入力棒及び出力棒を同材質及び同径とした,スプリット・ホプキンソン棒法の標準圧縮試験装
置の種類及び寸法を表2に示す。
打撃棒,入力棒及び出力棒の材料は,鋼製(JIS G 4805に規定するSUJ2などの高降伏応力の鋼材)を
基本とするが,試験片に生じる圧縮応力の大きさに応じて,アルミニウム合金(JIS H 4040に規定する2000
系及び7000系)を選択してもよい。
表2−標準圧縮試験装置の種類及び寸法
単位 mm
寸法の 試験装置の種類
記号 C20試験装置 C10試験装置
D1 20 10
D2 20 10
L1 2500 2500
L2 1600 1500
G1 1250 1250
G2 300 150
DST 20 10
LST 1000 1000
6.1.4 打撃棒の打出し速度
打撃棒の打出し速度V0(入力棒に衝突する際の衝突速度)は,試験片に生じさせたい平均公称ひずみ速
・ε
度の絶対値ave 及び公称ひずみの絶対値の最大値εmaxを勘案して,式(6)及び式(7)によって求める。
LS ZST Z1 ・
A2E2 1 ASσSY (6)
V0 εave C1 C2
2 ZST A1E1 LS A2E2
――――― [JIS Z 2205 pdf 8] ―――――
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LS ZST Z1 CST A2E2 1 ASσSY
V0 εmax C1 C2 (7)
2 ZST 2LST A1E1 LS A2E2
また,打撃棒の打出し速度V0の上限は,式(8)による。
ZST Z1
V0<α A1σY (8)
ZSTZ1
ここに, α : 定数
式(8)において,αは0.5を基本とするが,入力棒に塑性変形が生じない場合は1.0以下の範囲で決定して
もよい。
6.2 試験片
6.2.1 一般事項
この規格で特に規定しない事項については,試験対象の材料に対応する関連規格(例えば,JIS Z 2241
など)の要求に従って適切に取り扱わなければならない。
6.2.2 形状及び寸法
試験片の形状及び寸法は,次による(図2参照)。
a) 試験片の形状は,円柱又は正四角柱とする。ただし,円柱が望ましい。
b) 変形時において,円柱状試験片の場合は試験片の直径dS,正四角柱状試験片の場合は対角線の長さ
2aが入力棒及び出力棒の直径を超えないようにする。すなわち,圧縮変形時において試験片が入力
S
棒及び出力棒からはみ出てはならない。
c) 試験片の長さLSは,試験片の直径dS又は一辺の長さaSの1.5倍以下とする。
a) 円柱状試験片 b) 正四角柱状試験片
図2−圧縮試験片
6.2.3 標準試験片
標準円柱状圧縮試験片の種類及び寸法を表3に,表2の標準圧縮試験装置と表3の標準円柱状圧縮試験
片との適合を表4に示す。
表3−標準円柱状圧縮試験片の種類及び寸法
単位 mm
寸法の 試験片の種類
記号 CC16試験片 CC10試験片 CC8試験片 CC5試験片
dS 16 10 8 5
LS 12 8 6 4
――――― [JIS Z 2205 pdf 9] ―――――
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表4−標準圧縮試験装置と標準円柱状圧縮試験片との適合
標準圧縮試験装置の種類 試験片の種類
CC16試験片 CC10試験片 CC8試験片 CC5試験片
C20試験装置 ○ ○ ○ ○
C10試験装置 − − ○ ○
注記 “○”は適合を示し,“−”は試験装置と試験片との組合せがないことを示す。
6.2.4 試験片の作製
試験片は,試験対象の材料に対応する関連規格(例えば,JIS G 0416 [2]など)の要求に従って,採取し
調製する。
6.2.5 試験片の数
試験に用いる試験片の数は,3個以上とする。
6.3 試験手順
試験は,次の手順に従って行う。
a) 試験片は,その中心軸を入力棒と出力棒との軸上に一致させ,入力棒及び出力棒の間に密着するよう
に設置する。このとき,加圧面に潤滑剤を用いてもよい。必要に応じて,位置決め用のジグを用いる。
b) 試験環境の温度を記録する。
c) 6.1.4に従って求めた打出し速度で打撃棒を打ち出し,入力棒と出力棒とに生じるひずみを記録する。
d) 入力棒及び出力棒と試験片とが接する面に圧痕などの塑性変形が生じていないことを確認する。
e) 6.4に従い,試験片の動的平衡状態を確認する。
f) 試験前後の試験片の長さから試験片の変形量を測定する。試験片の変形量の測定値と,式(20)によっ
て計算される公称ひずみの絶対値の最大値εmaxに試験前の試験片の長さLSを乗じた値との誤差が±
5 %に収まっているか確認する。樹脂材料のように形状が復元する材料に関しては,高速度ビデオカ
メラなどで確認することが望ましい。
6.4 計算
入力棒のひずみゲージ1によって記録したひずみε1及び出力棒のひずみゲージ2で記録したひずみε2
を用いて,試験片の公称ひずみ速度,公称ひずみ及び公称応力は,a) c)の手順によって計算する(詳細
は,附属書A参照)。各試験結果の数値は,個々に算術し,有効数字3桁に丸める。
a) 入射波,反射波及び透過波のひずみ値 入射波の波頭が試験片に到達した時間をt=0とし,式(9)式
(11)によって,入射波のひずみ値εI,反射波のひずみ値εR及び透過波のひずみ値εTを求める。
G1
εI)
(t ε1 t (9)
C1
G1
εR)
(t ε1 t (10)
C1
G2
εT)
(t ε2 t (11)
C2
ただし,式(12)式(14)に示すそれぞれの測定可能時間内のデータだけを採用する。
2G1
ΔtI (12)
C1
(2L1 G1 )
ΔtR (13)
C1
――――― [JIS Z 2205 pdf 10] ―――――
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JIS Z 2205:2019の国際規格 ICS 分類一覧
JIS Z 2205:2019の関連規格と引用規格一覧
- 規格番号
- 規格名称
- JISG0202:2013
- 鉄鋼用語(試験)
- JISG4805:2019
- 高炭素クロム軸受鋼鋼材
- JISH4040:2015
- アルミニウム及びアルミニウム合金の棒及び線
- JISH4080:2015
- アルミニウム及びアルミニウム合金継目無管
- JISZ2241:2011
- 金属材料引張試験方法