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2軸試験

2軸試験-一軸試験と比べて-試験片は2つの軸力から負荷されます。

荷重は、引張試験または圧縮試験(引張-圧縮-ねじり試験)に加えて、ねじりモーメントを介して加えることができます。このため、材料試験機には、クロスヘッドを制御するドライブに加えて、捩じりドライブが追加で必要です。

二軸引張応力下でのさらなる材料研究のために、十字形の試験片で試験を実施することもできます。この試験片形状の試験には4つの試験軸が必要となります。

追加のテスト軸を使用して、一定の応力比(線形応力パス)と任意に組み合わせることができる応力パス(階段アプローチ)の両方を再現できます。

引張-圧縮-捩じり試験

引張-圧縮-ねじり試験は、材料および部品の試験で使用される多軸試験方法であり、ねじりモーメントと引張試験または圧縮試験を組み合わせたものです。

捩じりドライブによって試験片をツイストさせます。引張方向または圧縮方向に追加の力を加えると、材料の強度にさまざまな種類の応力が発生します。

ねじりモーメント(トルク)Mtは、レバーにかかる力Fに、使用するレバーの長さrを掛けて計算されます。 Mt = F ⋅ r

ひずみや負荷は、力およびトルクトランスデューサーによって測定されます。

十字試験片での2軸引張り試験

材料試験のユニークな特徴の一つがは、二軸による引張試験です。材料に対する要求の高まりは、単軸応力状態による材料特性値の決定がもはや十分ではないことを意味します。十字形試験は、十字形試験片に2軸荷重がかかったときに発生する引張応力を生成するために使用されます。

二軸引張応力を発生させるためには、独立して制御可能な4つの駆動軸かあるいはマスタースレーブ操作の2つの駆動軸が必要です。

ひずみの測定と制御に加えて、十字形の試験片の中点制御が必要な場合は、個別に制御および調整可能な駆動軸を備えたソリューションが必須です。

この2軸試験は主に研究開発分野で行われており、ある決められた応力下で試験片の交差点を分析します。金属試験の分野では、ISO-FDIS 16842ドラフト規格があり、試験片の設計、試験の配置、および試験手順に関する指示が記載されています。

十字形試験片

十字形試験片は2方向(ここでは垂直と水平)に負荷されます。矢印は公称応力を示しています。試験中、十字形試験片の角に特に高レベルの材料応力が発生します。これは、ノッチ応力(応力集中領域)と呼ばれます。応力の軌跡は赤い線で示されています。 

十字形試験における一軸および二軸荷重の試験戦略

この場合も、2つの荷重方向が垂直方向と水平方向に表示されます。2つの試験軸を使用して、一定の応力比(線形応力パス)と任意に組み合わせることができる応力パス(階段アプローチ)の両方を再現できます。 

結果として得られる試験戦略は、このダイアグラムに概略的に示されています。

光学式ひずみ測定/ひずみ制御

2軸引張応力でのひずみ測定には、光学測定システムが使用されます。これらの測定システムの拡張バージョンでは、ひずみ測定とひずみ制御に加えて、試験片の中点の制御も可能です。

ここで、試験片には適切なマーキングを付ける必要があります、これは、測定システムがそれぞれの軸方向の変位を記録するために使用します。ひずみ測定/制御には、基本的に4つのマーキングが必要です。

追加の中点制御が必要な場合は、試験片の中央に別のマークが必要です。

2軸試験向け製品

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