複合材料およびプラスチックの ASTM D695 圧縮試験
ASTM D695規格は、無補強および補強プラスチックについて、ヤング率や強度などの機械的特性を決定するための圧縮試験を、端面荷重圧縮の原理に基づいて規定しています。荷重は、試験片の端面のみを介して適用されます。ASTM D695は、剛性が $41GPaまでの繊維複合材料に使用でき、これにはガラス繊維強化織物複合材料が含まれます。
以下の記述は、積層板厚さが ＜3.2 mm未満の高弾性率および補強プラスチック向けの、サポート治具付き ASTM D695 試験セットアップに限定されます。また、ASTM D695からさらに発展した、DIN EN 2850 メソッドB、ボーイング BSS 7260 タイプIII＆IV（修正された ASTM D695）、および SACMA SRM-1R-94 に基づく端面荷重圧縮試験についても解説しています。後者の規格は、一方向（UD）炭素繊維強化積層板に対する圧縮試験も可能にし、これは対応する高い剛性と強度を伴います。
積層板の剛性に関する制約がない、連続繊維強化複合材料に頻繁に使用されるその他の標準化された圧縮試験はISO 14126 メソッド1 および ASTM D3410 （せん断荷重圧縮）に加え、ISO 14126 メソッド2 および ASTM D6641 （複合荷重圧縮）です。
ASTM D695：目的と特性値
座屈防止サポート付きの ASTM D695 による圧縮試験、および特に ASTM D695 から発展した派生規格（EN 2850 メソッドB、SACMA SRM-1R-94、ボーイング BSS 7260 タイプIII＆IV）により、繊維強化プラスチックに関して以下の特性結果と特性値が決定できます：
- 圧縮応力： 圧縮荷重を試験片の初期断面積で除した値
- 圧縮ひずみ： 荷重方向におけるゲージ長さの変化を、初期ゲージ長さで除した値（適切な測定システムを使用した場合にのみ有効。下記参照）
- 圧縮弾性率： 弾性域における特定のひずみ区間での、応力-ひずみ線図の傾き弾性率（modulus of elasticity）またはヤング率（Young’s modulus）とも呼ばれます
- 圧縮強度： 圧縮試験中に試験片が受けた 最大の圧縮応力
結果を確定する上での重要な情報
ASTM D695は、厚さ $3.2 mm未満の無補強および補強プラスチック向けのくびれ付き試験片の形状を規定しており、これにより（適切なひずみ測定システムを使用すれば）圧縮弾性率と圧縮強度を一つの試験で決定できます。この試験には、追加のサポート治具を使用しなければなりません。
しかしながら、くびれ付き試験片は、一方向（UD）複合材料には適していません。したがって、ASTM D695から発展した派生規格（EN 2850 メソッドB、SACMA SRM-1R-94、ボーイング BSS 7260 タイプIII＆IV）は、必ず 均一な矩形断面を持つ2種類の異なる試験片を使用します：
- 圧縮弾性率測定のためのタブなし試験片。この試験片は圧縮強度の決定に使用してはなりません。なぜなら、試験対象材料の圧縮強度よりも低い圧縮応力で、必ず 端面において早期破壊が発生するからです。
- 圧縮強度を決定するための、接着剤で接合されたタブ付き試験片。試験片が 自由な試験片長さの範囲内で破壊した場合、その試験は有効です。この試験片は圧縮弾性率の決定には適していません。なぜなら、自由な試験片長さ（約 5 mm）にひずみゲージを適用するのが非常に困難だからです。
荷重は常に 試験片の端面のみ を介して適用されるため、すべての場合において 端面の非常に精密な機械加工 が絶対的に不可欠です。
端部圧縮試験治具
ASTM D695は、厚さが 3.2 mm未満の材料を試験する際、試験片用のサポート治具を要求しています。サポートされた試験片は、その後、適切な圧縮治具（ASTM D695ではサブプレスまたは圧縮ツールとも呼ばれます）にセットされます。
ASTM D695から発展した高性能複合材料向けの派生規格（EN 2850 メソッドB、SACMA SRM-1R-94、ボーイング BSS 7260）においては、このサポート治具は対応する圧縮治具にしっかりと接続されており、これにより試験片がサポート治具ごと傾いたり座屈したりすることはありません。
- この 高性能な端面荷重圧縮治具 は、ボーイング BSS 7260 規格 において、修正 ASTM D695 装置 としても言及されています。
- 試験規格 DIN EN 2850 メソッドB および SACMA SRM-1R-94 もまた、 この原理 を採用していますが、 サポート治具 および 試験片の寸法にわずかな違い があります。
- DIN EN 2850 メソッドB に準拠したサポート治具の長さは 70 mm と定められていますが、その他のすべての試験規格（ASTM D695、ボーイング BSS 7260 タイプIII＆IV、SACMA SRM-1R-94）のサポート治具の長さは 73 mmであることに注意が必要です。したがって、DIN EN 2850 メソッドB のためには、別の試験治具を使用しなければなりません。
いかなる場合でも、 サポート治具 は 試験片への荷重伝達には寄与しません。試験片とサポート治具の間の摩擦は、接触面の適切な設計によって最小限に抑えられています。ASTM D695においては、サポート治具を試験片に手で締める程度で取り付けるだけで十分です。その他すべての 高性能な端面荷重試験方法 においては、 保持ボルトに対し低い締付けトルク または 接触力が規定 されています。
ASTM D695 および派生規格に対応した、ツビックローエルの端面荷重圧縮試験治具：
- ツビックローエルの端面荷重圧縮試験装置は、 2枚の圧縮プラテンの間に圧縮治具 を配置して構成されます。圧縮治具上のガイドエレメントは、試験片が荷重軸の中心に一貫して配置されることを保証します。特に 繊維方向 における 一方向（UD）炭素繊維強化複合材料 の圧縮試験では、 場合によっては 1000 MPaをはるかに超える高い圧縮強度 のため、 適切に硬化処理された圧縮プラテンを使用しなければなりません。
- ツビックローエルの端面荷重圧縮試験治具は、-80℃から+300℃の温度範囲で使用できます。
複合材のモジュール試験システム
試験量が多い大規模な試験機関では、非常に多様な複合試験方法に異なる試験機を使用することで、変換作業を最小限に抑えることができます。個々の試験機は、さまざまな種類の試験に必要な力の範囲に合わせて調整できます。複数の試験機への投資が意味をなすほど試験数が多くない、あるいは同じ試験試験を相当数行わない等の場合、代替の選択肢は1の試験機を装備し、最短の労力で冶具の段取り換えなどを行い、多くの試験メッソドに対応する事です。
ツビックローエルは、21 種類の試験方法と約 120 種類の試験規格 (ISO、EN、ASTM、Airbus AITM、Boeing BSS) に対応した 100 kN または 250 kN 試験機のモジュラー設計を開発しました。これにより、常温または -80 °C ～ +360 °C の低温または高温での試験において、繊維強化複合材料の総合的な特性評価が可能になります。
弊社のtestXpert 試験ソフトウェアにより、 信頼性の高い端面荷重圧縮試験を実現
弊社の testXpert 試験ソフトウェアは、ASTM D695およびASTM D695から発展した端面荷重圧縮試験の派生規格すべてに準拠し、 効率的な試験と信頼性の高い試験結果をサポートします。
- 規格をチェック必要がなくなります: 規格試験 プログラムによって規格準拠が保証され - ASTM D695およびDIN EN 2850で指定されているすべての特性値とパラメータが事前に構成されています。
- 周辺機器を接続することで、最大のテスト効率が達成されます:マイクロメータからの試験片寸法が試験用ソフトウェアに直接送信されるため、時間が節約され、入力エラーを回避できます。
- さらに、ソフトウェアを介してチャンバー内の確認及び温度の制御 します。温度傾斜設定し、過去に遡って維持された値を確認し追跡可能となります。
ASTM D695 および各派生規格に準拠した ひずみ測定
ASTM D695 に準拠した端面荷重圧縮試験の適切なひずみ測定方法は、試験片表面の中央に配置されたひずみゲージ、または試験片の端部で圧縮量を測定する機械式伸び計です。ひずみゲージを使用する場合、サポート治具の構成要素は、ひずみゲージの測定グリッドやひずみゲージのケーブルに接触しないよう、中央に適切な凹部（くぼみ）を設けている必要があります。
ツビックローエルの端面荷重圧縮試験治具の本体に凹部（くぼみ）が設けられ、試験片が荷重軸の中心に精密に配置されるため、試験片の両端を測定するマクロ自動センサーアーム式伸び計を使用することも可能です。
ASTM D695から発展した端面荷重圧縮試験の派生規格においては、圧縮弾性率の測定を目的とした試験片に対してのみ、ひずみが測定されます。対応する試験規格では、 試験における最大圧縮量やヤング率を決定すべき範囲 について、 異なる規定が用いられることがあります。
- DIN EN 2850 メソッド B: 圧縮荷重は、少なくとも0.5% (5000 µe) の圧縮まで；ヤング率は、0.1%から0.5%のひずみ範囲で決定（特に規定がない限り、推奨される方法です）。
- Boeing BSS 7260: 圧縮荷重は、少なくとも3000 µeの圧縮まで；ヤング率は、1000から3000の範囲で決定されます。
- SACMA SRM-1R-94: 圧縮荷重 は、5000µeまでかける；ヤング率は、1000から3000µeのひずみ範囲で決定；重ね合わされた曲げ荷重を監視するために、両面に貼付されたひずみゲージの使用が推奨されます；2つのひずみゲージ信号間の偏差が10%を超える場合、その試験は無効であり、再試験する必要があります。
上記で述べたように、 圧縮強度を決定するための 接着剤で接合されたタブ付き試験片では、 自由な測定長さが非常に短いため、これらの試験規格ではひずみ測定は規定されていません。
試験片の端部で測定を行う機械式伸び計は、 ASTM D695で用いられる厚さ3.2 mm未満 のくびれ付き試験片 （ヤング率と圧縮強度の両方を決定するために使用される） に対しても 適しています。
| 規格 | 試験片のタイプ | 模式図 （縮尺なし） | 使用方法と取扱説明 |
|---|---|---|---|
| ASTM D695 | くびれ付き、 試験片の厚さ 3.2 mm未満の場合に適用 |  | 剛性が41 GPaまでの未強化および強化プラスチック（例：GFRP（ガラス繊維強化プラスチック） |
DIN EN 2850 メソッド B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B1 タイプ III 圧縮強度用試験片 |  | UD材* および織物複合材料（GFRP、CFRP）
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DIN EN 2850 メソッド B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B2 タイプ IV 圧縮弾性率用試験片 |  |
ASTM D695 圧縮試験に関する よくあるご質問
ASTM D695 は、硬質プラスチックのヤング率や強度といった機械的特性を決定するための圧縮試験を、端面荷重圧縮原理に従って記述しており、この原理では試験片の端面のみを介して荷重が加えられます。ASTM D695 は、剛性が41 GPaまでの複合材料に使用でき、これにはガラス繊維強化織物複合材料が含まれます高弾性率かつ強化プラスチックで、積層板厚さが3.2 mm未満の場合は、サポート治具が必要です
ASTM D695規格は、硬質プラスチックのヤング率や剛性といった機械的な特性値を決定するための圧縮試験を記述しています。ASTM D695-15は2015年の発行年を指しますが、それ以降更新され、現在はASTM D695-23 または ASTM D695:2023 に置き換えられています。
ASTM D695 は、厚さ3.2 mm未満の未強化および強化プラスチックに対して、長さL=79.4 mm、幅B=19 mmのくびれ付き試験片の形状を規定しています。この試験片を使用すれば、（適切なひずみ測定システムを用いることで）圧縮弾性率と圧縮強度を一つの試験で決定することができます。しかしながら、くびれ付き試験片は、一方向（UD）複合材料には適していません。したがって、ASTM D695から発展した派生規格では、常に2種類の異なる長方形のストレート試験片が使用されます。それは、圧縮弾性率を決定するためのタブなし試験片と、圧縮強度を決定するための接着タブ付き試験片です。
