修正ASTM D695圧縮試験治具（Boeing BSS 7260

型番：WTF-BO（ステンレス製）

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図1：改良型D695圧縮試験治具

この治具は、複合材料の一軸圧縮試験に使用します。 図1の左の写真に写っている平らな部分は、焼き入れしたスチール製の載荷板で、試験片の突出した上端と試験機の平らな載荷板の間に置いて、載荷板を保護するためのものである。

実は、修正D695圧縮試験法を規定するASTM規格は存在しない。 1942年に発行されたASTM規格D695は、そのタイトルが示すように、主に非強化プラスチックを対象としており（文献1）、タブのないドッグボーンを使用する、 フラット の試験片を使用する。修正D695圧縮試験法は、ボーイング社の文書（参考文献2および3）およびSACMA推奨試験法SRM 1R-94（参考文献4）で定義されています。

ASTM規格ではありませんが、この試験法は現在、複合材料業界で広く使用されており、それなりの成果を上げています（References 5 スルー 7).

直線試験片は長さ3.18インチ、幅0.5インチで、厚さは試験する材料によって異なる。一方向性複合材料の場合、0.040インチのオーダーの厚さが一般的に使用される。圧縮強度を測定するために使用される試験片の両端には、通常ガラス繊維/エポキシタブ材でタブが付けられます。タブ間の距離（ゲージ長）は0.188インチと規定されている。このようにゲージ長が非常に短いため、ひずみを測定する機器を取り付けるのは現実的ではありません。そのため、2つの試験が規定されている。

タブのない試験片は、ストレインゲージまたは伸び計を用いてひずみを測定し、最小ひずみ0.3％まで負荷をかけます。これにより、圧縮弾性率を計算することができます。次に、同じ材料でタブが付いている2つ目の試験片を破壊するまで試験して、圧縮強度を測定します。 タブの付いていない試験片に極限まで荷重をかけようとすると、一般的には試験片の端が潰れてから、端から離れた領域で材料が破損します。したがって、この材料の真の圧縮強度は得られないことになる。

これら2つの必要な試験に対応するため、治具には、治具ベースに取り付けられている内側のサポート・プレートの他に、2枚の外側のサポート・プレート（図1の右の写真に示されているI字型のピース）が備えられている。強度判定に使用するピース（図1の左の写真で組み立てられた固定具に取り付けられているピース）の溝は全長にわたっている。2枚目の外側サポートプレート（左の写真の手前に横たわっている）も用意されており、このプレートには、試験片の片面にストレインゲージとそのリード線用のクリアランスを確保するために、溝が0.5インチの中央部分にわたってリリーフされている。 ゲージ長0.188インチのタブ付き試験片では、ストレインゲージを取り付けるための十分なスペースが確保できません。

オプションとして、0.5インチの中央部にわたって溝が緩和された第4の側方支持部を設けることで、試験片の両表面にストレインゲージを取り付けることができます。しかしながら、二重ストレインゲージは通常、試験片の座屈が懸念される場合にのみ使用されます。 圧縮弾性率を測定する場合、高い応力を加える必要がないため、座屈の問題を最小限に抑えることができます。

横方向のサポートピースとベアリングプレートは、実際には硬化440Cステンレス鋼で製作されている。このため、比較的激しい圧縮破砕モードで試験片が破損した際に、永久変形する（つまり機能しなくなる）可能性を最小限に抑えることができる。

もう一つのオプションは、以下の図2に示すように、試験片インデックス用アクセサリです。このインデックスアクセサリは、横方向のサポートの間で試験片を中央に配置するために使用されます。図2に示すように、このアクセサリは、標準的な固定具の側面にねじ込みます。

修正されたASTM D 695圧縮テストフィクスチャ_2

図2：改良型D695圧縮試験治具用の試験片割り出し装置。

特殊な治具構成も顧客のために設計・製作されている。例えば、図3は、フルサイズの試験片を管状炉の狭い範囲に収 めて試験するために設計された特別な治具である。この特別な治具は、インコネル718ニッケル超合金で製作され、光学式伸び計が試験片表面にアクセスできるよう、溝付きの前面カバー板を備えている。

修正されたASTM D 695圧縮テストフィクスチャー_3L

図3：左が標準的な修正D695フィクスチャー、右が特殊な高温フィクスチャー。

図4は、SACMA社のSRM 1R-94フィクスチャと標準的なModified D695フィクスチャを比較したものです。 SACMA社の治具の方が重いですが、同じサイズの試験片を同じ方法で試験しています。

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図4：SACMA SRM 1R-94フィクスチャー（左）と標準的なモディファイドD695フィクスチャー（右）。

国際規格もまた、世界的な試験コミュニティの中で主流になりつつあります。 これらの規格のほとんどは、ASTM規格をわずかに修正したものであり、取付け具の寸法はわずかに異なり、単位はS.I.である。 図5の左側に示した治具は典型的な例である。その機能原理は、右側に示したボーイング改良型D695治具と同じですが、ベースが長く、横方向のサポートが厚いため、見た目は異なります。

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図5：欧州規格prEN2850エンドローディング圧縮試験治具（左）とボーイング社改良版D695圧縮試験治具（右）の比較。

追加情報のソース。

1) ASTM Standard D695-10（2010）「硬質プラスチックの圧縮特性」、American Society for Testing and Materials, West Cohshohocken, Pennsylvania（初版は 1942 年）。

2) Boeing Specification Support Standard BSS 7260, "Advanced Composite Compression Tests", The Boeing Company, Seattle, Washington (1982年2月初版発行、1988年12月改訂).

3) Boeing Document D888-10026, "Test Methods for Advanced Composites, Revision A, Section C.2, The Boeing Company, Seattle, Washington, January 1996.

4) SACMA Recommended Method SRM 1R-94, "Compressive Properties of Oriented Fiber-Resin Composites," Suppliers of Advanced Composite Materials Association, Arlington, Virginia, 1994.

5) D.F.AdamsとE.Q.Lewis、"Influence of Specimen Gage Length and Loading Method on the Axial Compressive Strength of a Unidirectional Composite Material"（一方向性複合材料の軸方向圧縮強度における試験片ゲージ長と荷重方法の影響）。 実験メカニクス, Vol.31, No.2, March 1991, pp.14-20.

6) D.F. Adams, "Current Status of Compression Testing of Composite Materials," Proceedings of 40th International SAMPE Symposium, May 1995, pp.1831-1843.

7)J.S.WelshとD.F.Adams、"Current Status of Compression Test Methods for Composite Materials"。 SAMPEジャーナル, Vol.33, No.1, January 1997, pp.35-43.