5点ベンド

5点曲げ試験は、構造パネルの機械的性能、特に平面せん断力に対する耐性を評価するための特殊な方法です。この方法は、パネルの転がりせん断特性を評価するもので、実際の荷重下でパネルがどのように機能するかを理解する上で非常に重要です。

5点構成では、試験片は下から3点で支持され、上から2点の荷重が加えられます。この設定により、パネルのコア内に明確なせん断応力ゾーンが形成され、エンジニアは曲げとせん断を同時に受けたときの材料の挙動を測定することができます。

この方法は、航空宇宙、建築、自動車製造、海洋工学など、サンドイッチパネル、積層複合材、接着構造物が一般的な業界で広く使われています。このような荷重条件下での材料の性能を理解することで、エンジニアは適切な安全係数と耐久性を備えた製品を設計することができる。

ASTM D2718規格は、5点曲げ法を用いた構造パネルの平面せん断試験の実施手順を規定している。この規格は、試験片の寸法、負荷率、支持スパンの構成、正確性と再現性のためのデータの解釈方法に関するガイダンスを提供しています。

主な内容は以下の通りです：

• 試験片の準備- パネル厚さ、切断精度、湿度調整要件。
• 試験構成-支持体の間隔、荷重点の位置、治具のアライメント。
• 荷重の適用-荷重速度、予荷重、連続データ取得の要件。
• データ報告-せん断応力とせん断弾性率の計算、一貫した形式での圧延せん断特性の表示。

ASTM D2718に準拠することで、試験結果の一貫性、比較可能性、およびエンジニアリングと規制の両方の目的への適合性が保証されます。ASTM D2718は、人工木材製品、複合積層板、サンドイッチパネルの平面せん断性能のベンチマークとして広く認知されています。

試験片の準備

• ASTM D2718に規定された標準寸法に試験片を切断する。
• 表面が滑らかで、結果に影響を与えるような欠陥がないことを確認する。
• 温度と含水率を安定させるため、管理された環境で試験片を調整する。

治具のセットアップ

• 3つの下部支持具を等間隔で配置する。
• 下部支柱の中間に2つの上部荷重点を配置する。
• 荷重が試験片幅に均等にかかるようにアライメントを確認する。

試験実施

• プレストレスを与えずに試験片を取り付ける。
• 上部2点に規定の割合で荷重を加える。
• 破壊または要求される荷重限界に達するまで、荷重とたわみを連続的に記録する。

データの取得と分析

高精度の力測定器を使用して正確な測定値を得る。

ASTM D2718の式を用いてせん断強さとせん断弾性率を計算する。

代表的な試験荷重は、薄い複合積層板の数百ニュートンから厚い構造パネルの数キロニュートンまでです。スパンの長さとローラーの直径は、試験片の厚さと剛性に応じて選択します。

5点曲げ試験は、いくつかの分野における品質管理と製品開発に不可欠なツールです：

• 建築-構造用断熱パネル（SIP）、合板、配向性ストランドボード（OSB）の平面せん断性能試験。
• 航空宇宙- 機体および翼構造用ハニカムサンドイッチパネルのコアせん断特性の測定。
• 自動車- シャーシ組立部品や内装部品における接着複合パネルの評価。
• 海洋- 繊維強化ポリマーパネルがせん断荷重下で構造的完全性を維持することを確認。

配備前にせん断耐性を検証することで、メーカーは使用中の故障のリスクを低減し、性能とコストの両面から材料選択を最適化することができます。

5点曲げ試験は平面せん断を評価するように設計されていますが、他の曲げ方法は異なる機械的挙動に対応します：

• 3点曲げ試験- 中央の1点に荷重をかける。曲げ強さには理想的だが、せん断効果の分離にはあまり適していない。
• 4点曲げ試験- 中央の3点支持ベースを使用せず、2点の荷重点を使用。均一な曲げが可能だが、平面せん断測定には最適ではない。

5点曲げ試験の利点

• サンドイッチパネルや積層パネルのコア内のせん断特性を分離。
• 3点曲げに比べ、集中的な曲げ応力を低減。
• 使用中に曲げとせん断を複合的に受ける材料に対して、より代表的な結果を提供。

正確な結果は、正しいセットアップと一貫した手順に依存します：

• 荷重たわみ解析- 最初のせん断破壊点を特定し、弾性率の値を決定します。
• せん断強さ- 試験片の形状に合わせて調整したピーク荷重値から算出。
• せん断弾性率- 荷重-たわみ曲線の初期直線領域の傾きから求める。

精度のためのベストプラクティス

• 試験のばらつきを最小限に抑えるため、正確なローラー間隔を持つ剛性の高い取付け具を使用する。
• ロードセルと変位変換器を定期的に校正する。
• すべての試験片の環境条件を一定に保つ。
• ミスアライメントや表面の欠陥に起因する早期故障を避ける。

MecmesinはASTM D2718に完全対応した精密試験システムを提供し、平面せん断試験において正確で再現性の高い結果を提供します。

規格対応システム

OmniTestおよびMultiTest-dVフレームと高分解能ロードセルの組み合わせにより、ASTM要求事項への完全な適合が保証されます。

カスタマイズ可能な治具

Mecmesinは、小さな実験用サンプルからフルスケールの生産用パネルまで、試験片の寸法と荷重要件に合わせて構成可能な治具とローラーサポートを提供できます。

統合ソフトウェア

VectorProソフトウェアにより、エンジニアは以下のことができます：

• 荷重-たわみデータをリアルタイムで取得
• せん断強度と 弾性率の自動計算の実行
• 品質管理およびコンプライアンス文書作成のための専門的なレポートの作成

Mecmesinは、高精度のメカニクス、先進のソフトウェア、適応性の高い治具設計を組み合わせることで、情報に基づいた技術的意思決定のための信頼性の高いデータを提供します。

お客様の試験室や製造工程で5点曲げ試験を実施するためのアドバイスについては、Mecmesinの技術チームにお問い合わせください。弊社のスペシャリストが、お客様の試験要件を満たし、ASTM D2718に確実に準拠するための適切な装置、治具、手順をご提案いたします。