ワイオミング式複合荷重圧縮試験治具（ASTM D6641

型番：WTF-EL（ステンレス製）

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図1：ワイオミングの複合荷重圧縮試験治具を組み立て、試験片を取り付けた状態。

ワイオミング大学で開発されたワイオミング複合荷重圧縮（CLC）試験治具（参考文献1～3）は、2001年にASTM標準D6641となった（参考文献4）。 

CLCの固定具は、図1に示すように、2組のスチールブロックで構成されており、各組は4本のボルトで固定されています。設置時には、長さ5.5インチの試験片の端がブロックの端と同じ高さになります。ブロックの1.2インチ幅の把持面は、公称1インチ幅までの試験片を試験するためのものです。

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図2：タングステンカーバイド粒子でコーティングされた把持面を示す、部分的に分解された固定具。

これらの把持面には，図2に示すようにタングステンカーバイド粒子がコーティングされており，摩擦力を高めることで，より高いせん断荷重を試料に伝達できるようになっている。 また、これらの表面は比較的滑らか（100グリット粒子）であるため、試験片の表面を傷つけることはない。これにより、多くの用途で未処理の試験片を使用することができ、試験片製作コストの面で大きなメリットがある。

ボルトのトルクを調整することで，試験片の端部荷重とせん断荷重の比率を制御し，複合荷重を実現することができる。これにより、純粋に端部に荷重をかけた場合よりも強度の高い材料の試験を成功させることができます（端部の潰れを防ぐことができます）。また、純粋にせん断荷重をかけた場合よりも少ないクランプ力で試験を行うことができます（クランプによる応力集中を抑えることができます）。

また、固定用ブロックは、試験片の大きな座屈を防ぎます。上下一対のブロックの位置合わせには、リニアベアリングに取り付けられた2本のアライメントロッドが使用されており、リニアベアリングによってアライメントロッドの摩擦による結合が排除されています。一方の面にある円形の凹みは、エッジに取り付けられた伸び計のためのクリアランスです（使用する場合）。また、試験片の片面または両面にボンデッドストレインゲージを使用することもできます。

組み立てられた治具は，試験片が取り付けられた状態で，試験機の平らなベースの上に拘束されずに置かれ，試験機のクロスヘッドに取り付けられた平らなプラテンによって，その上面に直接荷重がかけられる。

ワイオミングの複合荷重圧縮（CLC）試験治具は、長さ5.5インチのタブ付きまたはタブなしの試験片に対応するように設計されています。 これは、IITRIのタブ付き試験片の試験方法（ASTM D3410）で一般的に使用されているものと同じ長さです。ゲージ長（拘束用エンドブロック間の距離）も0.50インチで同じです。CLC治具は、試験片の全長を変えるだけで、規格外のゲージ長の試験片の試験に使用することができます。 この治具は比較的コンパクトで、重量は10.6ポンドです。

CLC試験法は、圧縮試験に全く適していることが示されている。 アンタッチャブル 中程度の強度を持つ材料の試験片、例えば、約150までの圧縮強度を持つ複合材料。 ksiこれには、クロスプライおよび準等方性レイアップ積層板、織物複合材、ランダムチョップドファイバー複合材、および同等またはそれ以下の強度の他の材料が含まれます。 このような場合、CLC試験装置は、タブ付き試験片や、IITRI、ワイオミング変成IITRI、セラニーズ、ワイオミング変成セラニーズ構成などのより複雑で高価な試験装置を用いて得られるものと完全に同等の圧縮強度および弾性率の値を生成することが示されている（参考文献1～3）。

標準外の固定具も設計・製作することができる。例えば，Fig.3では，標準的な固定具（左）と，長さが同じ5.5インチで幅が最大2.5インチの試料を収容できるように設計された固定具を比較している。

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図3：ASTM D 6641標準治具（左）と特殊な2.5インチ試験片幅治具（右）。

図4は，長さわずか2.5インチ，幅最大0.5インチの試験片を試験するために設計された小型の治具と，その背景にある標準的な治具を比較したものです。

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図4：縮小された専用什器（分解された状態）を手前に示したもの, 背景には標準的な照明器具があります。

図5には、3種類の異なるサイズのCLCフィクスチャを示していますが、これはサイズバリエーションの一例です。 この他にも、より大きなサイズや小さなサイズのCLCフィクスチャを設計・製作しています。

ワイオミング・コンビネーション・ローディング・コンプレッション・テスト・フィクスチャー_4

図5：3種類の異なるサイズの複合荷重圧縮試験用治具、中央は標準サイズの治具。

図6の左側には、4本のアライメントロッドとリニアベアリングを備えたCLC専用の治具を一部分解して示している。 右側には、標準的な治具を部分的に分解したものが示されている。 DIC（Digital Image Correlation）技術を用いて試験片表面のフルフィールド変位を得ることへの関心が高まっていることから、試験片の表面を見ることができる装置が必要となっています。 しかし、標準的な治具では、2本のアライメントロッドがこの視野を遮ってしまう。 4本のアライメントロッドを使用することで，治具の対称性を維持しつつ，一対のロッドの間に視線を確保することができます。

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図6：4本のアライメントロッドを備えた特殊なCLC（Combined Loading Compression）試験治具を左に、標準的な治具を右に示す。

図6の4本のアライメント・ロッドを備えた特別な固定具を完全に分解した別の図が、1/2 "と1 "の幅の試料を取り付けるためのスペーサー・ストリップとプッシャー・ストリップとともに図7の背景に示されている。 背景には，完全に組み立てられた治具と，標準的な治具が示されている。 この特別な器具の重さは20ポンドで、標準的な器具の約2倍であり、必要に応じて最大2.5インチ幅の試料を取り付けることができる。 アライメント・ロッド間のクリア・スペースは1.2インチをわずかに超える程度である。

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図7：4本のアライメントロッドを持つCLC専用治具を完全に分解した状態を手前に示す。 手前が完全に分解された状態、奥が組み立てられた状態と標準的な固定具である。

上記のフィクスチャーのタングステンカーバイド粒子グリップ表面は、長期間の使用（通常、何百回もの試験片テスト）により、いずれ摩耗が見られ、再コーティングが必要となる場合があります。 摩耗が進むと、同等の結果を得るために、より高いボルトトルクが必要となります。 図8は、表面摩耗の極端な例です。通常、この時点まで固定具を使用することはありません。元のコーティングを研磨し、フィクスチャーを再コーティングして、フィクスチャーを元の状態に戻すことができます。 条件.

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図8：よく使われる標準サイズの複合負荷圧縮試験治具の例。1/2インチ幅の試験片によって生じた超硬合金粒子のグリップ面の摩耗パターンは、以下のようになります。1で、e過剰 は、試料のゲージ部に近い端部で摩耗します。

追加情報のソース。

1) D.F.Adams and J.S.Welsh, "The Wyoming Combined Loading Compression (CLC) Test Method,"Journal of Composites Technology and Research, Vol.19, No.3, 1997, pp.123-133.

2) P.M.Wegner and D.F.Adams, "Verification of Combined Load Compression (CLC) Test Method," Report No. DOT/FAA/AR-00/26, Federal Aviation Administration Technical Center, Atlantic City, New Jersey, August 2000.

3) 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.

4) ASTM Standard D 6641-09 (2009), "Test Method for Determining Compressive Properties of Polymer Matrix Composite Laminates Using a Combined Loading Compression (CLC) Test Fixture", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (初版は2001年).

5) D.F.Adams and G.A.Finley, "Experimental Study of Thickness-Tapered Unidirectional Composite Compression Specimens," (英語) 実験メカニクス, Vol 36, No. 4, December 1996, pp.348-355.

6) S.L.Coguill and D.F.Adams, "Use of the Wyoming Combined Loading Compression (CLC) Fixture to Test Unidirectional Composites," Proceedings of the 44th International SAMPE Symposium, Long Beach, California, May 1999, pp.2322-2331.