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：標準的な短冊状せん断試験治具（ASTM D 2344

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の厚さの比を4とすることを推奨しています。このため、0.1インチ厚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ります。

様々な積層板の厚さに対応するために、治具のスパン長は、約4.5インチまでのスパン長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、試料台を必要な位置に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。これらの試料サポートは、図の六角ネジを使って所定の位置に固定されます。

ベースには、直径0.5インチの硬化鋼製アライメントポストが2本固定されています。リニアベアリングを搭載したトッププレートは、これらのアライメントポスト上を上下に自由に動くことで、2つの下部サポートと上部ローディングシリンダーの間のアライメントを維持します。

2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保持されています。 v-両端の小さなバネで溝を形成しています。これにより、回転させることができ、また、必要に応じて簡単に交換することができます。 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 "のサポートと直径1/4 "のローディングヘッドが提供されることになります。 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提供できます。

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。

この治具は、試験機のベース上に直接拘束されずに置かれ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によって、ショートビームせん断試験用治具の天板に直接かけることができます。 また、図1の上段の写真に見られるように、天板には0.50インチ-13 UNCの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の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。

4.5インチという比較的大きな支持スパンが可能なため、この治具は3点曲げ試験（ASTM D790とD7264）にも頻繁に使用されています。 さらに、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、この治具は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点曲げ試験のいずれにおいても、対応するASTM規格を厳密に遵守するのであれば、負荷シリンダーと支持シリンダーの直径を変更する必要があります。ショートビームせん断試験規格ASTM D2344では、直径0.125インチのサポートシリンダーと直径0.250インチのローディングシリンダーが規定されており、曲げ試験規格ASTM D790とD6272では直径0.394インチ（10mm）のローディングとサポートシリンダー、ASTM D7264では直径0.250インチシリンダーが指定されている。ISO、EN、その他の規格では、さらに他の直径を指定しています。

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.