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歪みゲージを使用した弾性率の測定方法について
- 板状試験片(ss400)の弾性率を求めるために、歪みゲージを使って実験を行いました。
- 手動ハンドルで試験片に荷重をかけ、ひずみを、試験片に取り付けた歪みゲージの電気抵抗により測定し、弾性率を求めました。
- 実験結果では、得られた弾性率は217(GPa)となり、一般的な鋼鉄の弾性率206(GPa)よりも大きくなりました。原因については不明です。
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歪εと歪ゲージの抵抗変化の関係は次のようになります。 ｋ・ε＝ΔＲ／Ｒ ｋ：ゲージ率（gagefactor）で2.05～2.1位の値です。 ΔＲ：歪ゲージの抵抗変化分 R:歪ゲージの抵抗（一般に120Ω） 動歪計はｋ＝2.0として計算しているので、仮にゲージ率は2.1とすれば測定値と一致することになります。歪ゲージのケースにゲージ率が表示してあるので、補正すればもう少し近い値になると思います。 ただし、静的歪計（ゲージ率補正機能が付いている）を用いてゲージ率を補正されているのであれば、この問題はないと思います。 測定をどのように行ったのかわかりませんが、板に歪ゲージを貼って張力を掛けて測定したのであれば、荷重点と歪ゲージ貼る距離によって応力分布が違ってくるので十分距離を取る必要があります。（材力に詳しい人に相談して見て下さい） 引っ張り荷重を加える時、例えば板に丸穴を開けてピンで支持する場合、ピンと穴の平行度が出ていないと、板の表と裏で歪が異なりますので、これを防ぐには板を十分長くするか、表裏の対象位置に歪ゲージを貼って平均すると良いと思います。 また、板を曲げて測定する場合、歪ゲージのベース厚さで大きめに測定されると思いますので、この補正も必要と思います。 その他、材料（SS400）のばらつきあると思いますので、精度の良い測定をするには材料（別の測定法で調べて見る）、測定法（材料の寸法、荷重の加え方、歪ゲージの貼る位置）の検討が必要です。
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(1)一般値とは? データシートなどの代表値は、例えば30ロット以上の測定結果を統計処理して、平均値－1.5×シグマ(標準偏差) を表示するものではないでしょうか? 平均値±3シグマが製品となる。まったく同一の試料でないかぎり同一者が測定したとしても測定結果は一致しない確率が高い、材料のばらつきがある。 (2)シグマ/平均値=ばらつき率といいますが、材料のばらつき率以外に、同一試料を測定しても、測定自体のばらつき率がからんできます。 材料、測定それぞれのシグマがどの程度か存じませんが、5%なら御の字では?
(217-206)/217=5% たったの誤差５％と見るか ５％も有ると見るかの違いでしょう 問題は歪ゲージの校正 （歪ゲージ自体と歪ゲージアンプと指示計との総合誤差） そして更に歪ゲージの取り付け方 どうやって貼り付けたのでしょう？（多くは瞬間接着剤ですが） それら全てを５％以下のバラツキで歪ゲージを校正するのは かなりの根気を要する １００個くらいの試験片を計ってそのバラツキを調べましょう 果たして１００個とも２１７．００～２１７．９９の範囲にあるのか？ ひずみゲージアンプと指示計の校正はほぼバラツキ無く出来るが ひずみゲージをバラツキ無く貼り付けるのは至難の業と思う
お礼
ご回答ありがとうございました。 参考になり、とても助かりました。