ショートビームせん断試験治具 (ASTM D2344)

型番：WTF-SB（ステンレス製）

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図1：標準短梁せん断試験治具（ASTM D2344）

図1の一番上の写真には、組み立てられたショートビームせん断試験治具が示されていますが、試験片は取り付けられていません。この治具は、複合材料の試験によく使われます。 層間部 (ASTM規格D2344（参考文献1）に準拠し、一般的に厚み方向へのせん断を行う。）

1965年に制定されたASTM規格D2344では、現在、あらゆる種類の材料について、試験片支持スパンの長さと試験片厚さの比を4とすることを推奨しています。したがって、厚さ0.1インチの典型的な試験片は、0.4インチの支持スパン長で試験されることになる。

様々なラミネートの厚さに対応するため、治具のスパン長は、約4.5インチまでの全範囲にわたって無段階に調整可能です。ベースには目盛りが刻まれており、試験片サポートを必要な位置までスライドさせることで、希望のスパン長を設定することができます。これらの試験片サポートは、図示の六角ネジで所定の位置にクランプされます。

直径0.5インチの2本の硬化鋼製アライメントポストがベースに固定されている。リニアベアリングを含むトッププレートは、これらのアライメントポスト上を自由に上下し、2つの下部サポートと上部ローディングシリンダーとの間のアライメントを維持する。

つのサポートとローディング・ヘッドは、それぞれ幅2.5インチの硬化鋼シリンダーで固定されている。 v-溝の両端に小さなバネが付いている。これにより、回転させることができ、必要に応じて簡単に交換することができる。 特に指定がない限り、ASTM規格D2344に規定されているように、直径1/8インチのサポートと直径1/4インチのローディング・ヘッドが提供される。 ただし、ご希望があれば、他の直径のサポートとローディング・ヘッドもご用意できます。

また、Fig.2に示すように、固定具内で試料の中心を取るための調整可能なメカニカルストップをオプションとして追加することもできます。

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図2：調整可能な試験片のセンタリング・ストッパー は 短冊型せん断試験装置。

この取付け具は、試験機のベース上に無拘束で直接設置できるように設計されています。 圧縮荷重は、試験機のローディングヘッドから直接ショートビームせん断試験治具のトッププレートに加えることができます。 あるいは、図1の一番上の写真に見られるように、トッププレートには0.50インチ-13UNCねじ穴が設けられており、試験機のクロスヘッドに取り付けることができるオプションのアダプターを取り付けることができます。

支持スパンが4.5インチと比較的大きいため、この取付け具は3点曲げ試験（ASTM D790およびD7264）にもよく使用されます。 また、下の図3に示すオプションの調整可能なスパン4点荷重ヘッドを使用すれば、この取付け具は4点曲げ試験（ASTM D6272およびD7264）にも使用することができます。

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図3：3点および4点荷重の短軸せん断試験治具（3点および4点荷重ヘッドの両方を取り付けた状態）。

しかし、3点曲げ試験と4点曲げ試験の両方において、対応するASTM規格に厳密に準拠するためには、負荷シリンダーと支持シリンダーの直径を変更しなければなりません。ショートビームせん断規格ASTM D2344では、直径0.125インチの支持シリンダーと直径0.250インチの負荷シリンダーが規定されており、曲げ規格ASTM D790とD6272では直径0.394インチ（10mm）の負荷シリンダーと支持シリンダーが規定され、ASTM D7264では直径0.250インチのシリンダーが規定されています。ISO、EN、その他の規格では、さらに他の直径も規定している。

しかし、当社ではご希望の直径を提供することができ、また、シリンダーはスプリングで固定されているため、シリンダーの交換も容易です。

3点または4点負荷構成のショートビーム治具は、負荷点と支持点を連結する必要がない場合、セラミックやセラミック-マトリックス複合材料などの脆性材料の曲げ試験にも使用されます。これらの脆性材料の試験片が、例えば表面研磨によって十分に平らになっている場合には、関節形成はしばしば必要ありません。 脆性材料に試験片のねじれやその他の不規則性がある場合には、当社のモデルWTF-CF（セクションD-4を参照）のような完全関節式のセラミック曲げ強さ試験用治具が必要になることがあります。

また、Fig.4に示すように、ネジで調整可能なサポート（一緒に入ったり出たりする）を組み込んだ器具もあります。

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図4: ねじ調整可能なサポートを備えた、ねじ調整可能な短尺ビームのせん断および／または曲げ試験用治具の正面図と背面図（手前には、オプションの固定スパン4点式ローディングヘッドと、様々な代替サポート／ローディングシリンダーの直径を示す）。

また、Fig.5に示すように、標準サイズよりも大きい、または小さい特殊サイズのフィクスチャを製作することも可能です。

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図5：標準短辺せん断試験（ASTM D2344）用治具（左） そして スペシャル・コンパクト縮小版 3/4ポイント 剪断試験用治具（右）。

追加情報のソース。

1) ASTM Standard D2344-13, "Short Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates by Short-Beam Method," American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (初版は1965年)に記載されています。

 2) D.F.Adams and E.Q.Lewis, "Experimental Study of Three and Four-point Shear Test Specimens," Journal of Composites Technology and Research, Vol.17, No.4, October 1995, pp.341-349.

3) E.Q. Lewis および D.F. Adams, "An Evaluation of Composite Material Shear Test Methods," Report UW-CMRG-R-91-103, Composite Materials Research Group, University of Wyoming, Laramie, Wyoming, May 1991.

4) D.F. Adams および J.M. Busse, "Suggested Modifications of the Short Beam Shear Test Method," Proceedings of the 49th International SAMPE Symposium, Long Beach, CA, May 2004.