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Z 2205 : 2019
A2E2
σ2t (t) εT (t)
(pdf 一覧ページ番号 )
ASt
ここで,σ1t及びσ2tが式(37)を満たすとき,動的平衡状態が成立しているとみなす。
σt1 (t)
σt2 (t)
10 ≦ 100 ≦10 (%) (37)
σt2 (t)
ただし,動的平衡状態の確認は,試験片フィレット間を弾性応力波が10往復した後(t>20 LF/CS)
に行う。また,引張りの途中で試験片が破断した場合は,破断までの時間を対象とする。
なお,試験片の弾性波速度CSを定められない試験片については,t=50 μs以降において確認を行う。
c) 公称応力,公称ひずみ速度及び公称ひずみの計算 試験片の動的平衡状態が確認できる場合,公称応
・εは,式(38)及び式(39)によって求める。公称ひずみεtは,式(40)に従い,数
力σt及び公称ひずみ速度t
値積分によって求める。また,打撃管がヨークに衝突する際の衝突速度V0tが大きいなどの理由で,
動的平衡状態を確認できない場合には,附属書Aの式(A.16)によって公称応力,式(A.15)によって公称
ひずみ速度,式(A.14)によって公称ひずみを計算する。
1) 公称応力
1
σt (t) A2E2ε2 (38)
ASt
2) 公称ひずみ速度
・ 1 A2E2
εt (t) 2C1εI t C1 C2 εT t (39)
LP A1E1
3) 公称ひずみ
t・
εt (t) (40)
εt (t) dt
0
8 曲げ試験
8.1 試験装置
8.1.1 基本構成
スプリット・ホプキンソン棒法三点曲げ試験装置は,打撃棒,入力棒及び2本の出力棒によって構成す
る(図5参照)。2本の出力棒は,同じ材質及び同じ形状とする。打撃棒及び入力棒を同軸上に並べ,試験
片を介して入力棒の中心軸から支点間距離(l)の1/2ずつずらして出力棒を並べる。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5−スプリット・ホプキンソン棒法三点曲げ試験装置の基本的な構成
――――― [JIS Z 2205 pdf 16] ―――――
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8.1.2 構成要素
スプリット・ホプキンソン棒法三点曲げ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。
なお,試験片に発生させる最大たわ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,
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
G1bの位置にひずみゲージ1を貼付する。2本の出力棒には,透過波を測定するために,それぞれ試験
片に接する端部から距離G2bの位置にひずみゲージ2及びひずみゲージ3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G1b及びG2b(ひずみゲージ1,ひずみゲージ2及びひずみゲージ
3の貼付位置)は,式(41)式(44)を満たさなければならない。
G≧
b1 2.1CLST
(pdf 一覧ページ番号 )
C1 ST
L1≧2G1b (42)
G2b≧10D2 (43)
L2 G2b 2.1CLST
≧ (44)
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。
試験片に接する入力棒及び出力棒の先端は,半円柱状にする。
入力棒及び出力棒の試験片と接する箇所は,塑性変形が生じてはならない。
ひずみゲージ2及びひずみゲージ3から得られる透過波に大きな振動が生じる場合は,入力棒の打
撃棒が衝突する側に,立ち上がりが緩やかなランプ波を入射させるため,入力棒の先端にバッファー
を取り付ける[4]。この場合,入射波が記録される時間が長くなるため,ひずみゲージの貼付場所を調
整する。
c) 測定機器 測定機器の測定条件は,附属書Bによる。
8.1.3 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三点曲げ試
験装置の種類及び寸法を表8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,試験片に生じる荷重の大きさに応じて,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。
――――― [JIS Z 2205 pdf 17] ―――――
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表8−標準三点曲げ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 B16試験装置
D1 16
D2 16
L1 2500
L2 1500
r1 8
r2 8
G1b 1250
G2b 250
DST 16
LST 1000
l 40
8.1.4 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)の上限は,6.1.4による。
8.2 試験片
8.2.1 一般事項
この規格で特に規定しない事項については,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。
8.2.2 形状及び寸法
試験片の形状及び寸法は,図6による。切り欠きのない形状を基本とする。
図6−三点曲げ試験片
8.2.3 標準試験片
表8の試験装置に対応する標準三点曲げ試験片の種類及び寸法を表9に示す。
表9−標準三点曲げ試験片の種類及び寸法
単位 mm
寸法の 試験片の種類
記号 B5試験片
hb 5
wb 5
LSb 55
8.2.4 試験片の製作
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。
――――― [JIS Z 2205 pdf 18] ―――――
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8.2.5 試験片の数
試験に用いる試験片の数は,3個以上とする。
8.3 試験手順
試験は,次の手順に従って行う。
a) 試験片は,2本の出力棒に均等な応力波が伝ぱするように,入力棒と出力棒とに接触させる。必要に
応じて,位置決め用のジグを用いる。
b) 6.1.4に従って求めた打出し速度で打撃棒を打ち出し,入力棒及び2本の出力棒に生じるひずみを記録
する。
c) 入力棒及び出力棒の試験片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。
d) 8.4に従い,試験片の動的平衡状態を確認する。
e) 試験後の試験片のたわみを測定し,たわみの測定値と,式(56)によって計算されるたわみとの誤差が
±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。
8.4 計算
入力棒のひずみゲージ1によって記録したひずみε1bと,出力棒のひずみゲージ2及びひずみゲージ3
で記録したひずみε2b及びひずみε3bとを用いて,試験片の変形速度,変位及び荷重を計算する。これらの
結果から,試験片中央の最外層における応力,ひずみ及びひずみ速度を算出する。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(45)
式(47)によって,入射波のひずみ値εIb,反射波のひずみ値εRb及び透過波のひずみ値εTbを求める。
Gb1
εIb)
(t εb1t (45)
C1
Gb1
εRb)
(t t
εb1 (46)
C1
G2 b G2 b
εTb)
(t ε2 b t t
ε3b (47)
C2 C2
ただし,式(48)式(50)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。
2Gb1
ΔtI (48)
C1
(2L1 Gb1 )
ΔtR (49)
C1
(2L2 G2b )
ΔtT (50)
C2
b) 試験片の動的平衡状態の確認 式(51)及び式(52)によって,試験片の左面の荷重F1及び右面支持部に
作用する荷重の合計F2を求める。
F1 (t) εRb (t
A1E1 εIb (t) (51)
F2 (t)2A2E2εTb (t) (52)
ここで,t=100 μsから最大荷重値に到達するまでの時間において,F1及びF2が式(53)を満たすとき,
動的平衡状態が成立しているとみなす。
――――― [JIS Z 2205 pdf 19] ―――――
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t
F2 )( F1 (t)
10 ≦ 100 ≦10 (%) (53)
F2 (t)
また,変形速度が大きく,式(53)が成立しない場合には,式(51)及び式(52)の比較結果を明示する。
c) 荷重,たわみ速度及びたわみの計算 試験片が動的な平衡状態であることを確認した後,荷重F(t)及
・
びたわみ速度 δ(t) は,式(54)及び式(55)によって算出する。たわみδは,式(56)に従い,数値積分によ
って求める。
1) 荷重
F(t) F2t
() (54)
2) たわみ速度
・ 2A2E2 εTb (t)
δ(t) 2C1εIb (t) C1 C2 (55)
A1E1 2
3) たわみ
t・
δ(t) (56)
δ(t) dt
0
・εは,式(57)及び
d) 曲げ応力,曲げひずみ速度及び曲げひずみの計算 曲げ応力σb及び曲げひずみ速度b
式(58)によって求める。曲げひずみεbは,式(59)に従い,数値積分によって求める。
1) 曲げ応力
3l
σb (t) F(t) (57)
2wbh2b
2) 曲げひずみ速度
・
6hb・
εb (t)2
δ(t) (58)
l
3) 曲げひずみ
t・
εb (t) (59)
εb (t) dt
0
9 試験報告書
試験報告書には,次の事項を記載する。また,試験報告書の例を附属書Cに示す。
a) 試験装置の概略 各試験装置の寸法及び材質を示す。標準試験装置を使用した場合は,その旨を示す。
b) 試験対象及び試験片の概略 試験対象の材質及び試験片の直径,長さなど試験片の形状を示す。標準
試験片を使用した場合は,その旨を示す。
c) 試験環境温度 試験環境の温度を示す。
d) 公称応力と公称ひずみとの関係 公称応力と公称ひずみとの関係を図として記載する。試験した全て
の試験片の結果を示す。
e) 公称ひずみ速度と公称ひずみとの関係 公称ひずみ速度と公称ひずみとの関係を図として記載する。
試験した全ての試験片の結果を示す。
f) 公称ひずみ速度 一般的に,公称ひずみ速度は一定にならないため,平均値を代表として示す。試験
した全ての試験片の結果を示す。
g) 動的平衡状態の確認 動的平衡状態が成立していることの様子を図として記載する(図7参照)。条
件を満たさない場合,その旨を示す。試験した全ての試験片の結果を示す。
――――― [JIS Z 2205 pdf 20] ―――――
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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