インストロンタイプの引張試験機について

質問

一軸引張試験から応力－ひずみ曲線を求めるためにイントロンタイプの引っ張り試験機を使うとのことなんですが、その試験機を使う手順を書けという宿題が出ました。
でも図書館で調べても試験機の名前は出てきても手順が書かれたものが見つかりません。(実物も見たことがありません。)
もし使ったことがある方、よろしければ教えていただけませんでしょうか。
使ったことがなくてもこんな風に使うのではないかということでも構いません。
よろしくお願いします。
ちなみに試験機を使うにあたって試験機についている(？)ものは「ロードセル」「クロスヘッド」「モーター」「ひずみ増幅器」というものだそうです。
また試験により求められる伸びに対する荷重の変化の曲線はパソコンの画面上であらわされるそうです。

回答No.1

Umada · ベストアンサー

インストロン型試験機を使ったことがある者です。
が、そもそもの「インストロン型試験機」の定義や各部の名称を正確には知らない上、曲げ強度試験しか行ったことがない(=引っ張りは未経験)ので知識としては素人同然です。
以下はかなり推測を含みますので、回答の信頼性は適当に割引いてお読みください。

インストロン試験機は大体以下のような形をしています。土台があり両側に頑丈な支柱が立っています。上部には横棒が渡してあります。高さは(モノにもよりますが)2mくらいです。

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　□∥　　　∥□
　□┏━■━┓□
　□∥　▽　∥□
　□∥　エ　∥□
　□∥　△　∥□
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■はロードセルといいます。荷重を電気信号に変換します。
▽△で試料を挟みます。エが試料です。
「クロスヘッド」がどれだかは知らないのですが、おそらく横に渡してある梁(┏━　━┓)のことだと思います。図では一本線で描いてありますが実際にはがっちりした、剛性の高い梁です。
∥はネジです。ウォームギヤになっていて、ネジが回るとクロスヘッドが上下し、それにつながっているロードセルの位置も変化します。ネジを回すモータの回転速度を一定に制御すれば、変位も一定速度で変化することになります。

さて今、ネジ(ウォーム)をモータで回してクロスヘッドを少し上昇させます。すると試料は引き延ばされて下の図のようになります。(図では誇張して描いていますが、実際にはこんなに伸びるわけではありません)

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　□┏━■━┓□
　□∥　▽　∥□
　□∥　┬　∥□
　□∥　┴　∥□
　□∥　△　∥□
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どれだけ引き延ばしたかは、ウォームギヤが回った回数から単純に計算できます。またその時の荷重はロードセルからの電気信号で計測できます。これが制御器のモニター(あるいはレコーダー)に表示・記録されますから、これで応力-ひずみの関係をを調べることができるわけです。
逆にロードセルを下降させれば圧縮特性も分かりますし、試料を固定する別の治具を用意すれば曲げ試験にも使えます。

おそらくは下記のように操作すればよいと思うのですが、ご質問の「ひずみ増幅器」をどこで使うのか申し訳ないのですがさっぱり分かりません。すみません。
(1)クロスヘッド下部にロードセルを取り付ける
(2)ロードセル下部に、試料をクランプする治具を取り付ける
(3)土台側にも試料をクランプする治具を取り付ける
(4)クロスヘッドを適当に上下させ、上下の治具がちょうど試料をクランプできる位置に調整する
(5)試料をクランプする
(6)クロスヘッド速度を設定する
(7)測定開始。クロスヘッドを徐々に上に上昇させる
(8)同時に、変位とロードセル荷重の関係を記録する
(9)所定の変位だけクロスヘッドを移動させたら測定修了
(10)変位とロードセル荷重の関係をひずみ-応力の関係に書き直す。

実物の写真と、簡単な説明はとりあえずこちらをどうぞ。
http://www.naoe.t.u-tokyo.ac.jp/member/tecnet/techsympo1999.html

インストロンのページも付けておきます
http://www.instron.com/japan/
この中の
http://www.instron.com/Universal_testing/index.asp
(Universal Testing)
が参考になると思います。(ただし、英語)

日本では島津製作所が同様の製品を出しています。
http://www.shimadzu.co.jp/test/products/navi/k01-02.html

参考URL：

http://www.naoe.t.u-tokyo.ac.jp/member/tecnet/techsympo1999.html, http://www.instron.com/japan/

お礼

こんなにも詳しく説明してくださりありがとうございます。
これで何とかできそうです。
ご紹介されたインストロンのページは検索してみつけてはみたのですが英語なんでぜんぜん読めなくって困ってたんですよ。
どうもありがとございました。