引裂抵抗性

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引裂抵抗性

シートやフィルム材料の引裂に対する抵抗力の測定。紙の場合、引裂が開始された後に1枚の紙を引き裂くのに必要な力。プラスチックフィルムの引裂抵抗性を測定するための3つの標準的な方法があります：ASTM D-1004は低速負荷での引裂抵抗性を測定する方法を詳述しています；ASTM D-1922のテストはシート試験片に予め切り込みを入れた裂け目を伝播させるのに必要な力を測定します；そしてASTM D-1038は仕様受け入れ試験のみに推奨される引裂伝播抵抗を測定する方法を提供しています。ゴムの引裂抵抗性は、ASTM D-624に概説された条件下で1インチの厚さの試験片を引き裂くのに必要な力です。繊維の引裂抵抗性は、落下振り子装置によって（切り込みから始まる）単一リップ舌型引裂を伝播させるのに必要な力です。（ASTM D-1424）

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引き裂き強度

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引き裂き強度

ASTM D-2261およびASTM D-2262に概説されている条件下で、あらかじめスリットした織布試験片を破断するのに必要な引張力。紙のエッジ引裂強さは、Vノッチ上に折り畳まれた試験片を引張試験機に装填して引裂くのに必要な力。

引張強度

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引張強度

引張強度の理解と測定入門

引張強度は、研究者、エンジニア、および品質管理部門が材料、製品、またはコンポーネントの機械的特性を評価するために使用する重要な測定値です。材料の引張強度は、試験片が破壊するまでに耐えることができる最大の機械的引張（引っ張り）応力として定義されますが、破壊の定義は材料の種類とその設計によって異なります。

材料に引張応力が増加すると、原子間の結合が引き伸ばされ、応力が増加するにつれて最終的に破壊されます。原子結合が単に引き伸ばされている場合、材料はその弾性領域内にあると言われ、力を取り除くと材料は元の形状に戻ります。原子結合が破壊されると、材料は塑性領域に入ります。これは、材料が化学的に変化し、力を取り除いても元の形状に戻らないことを意味します。試験片は、試験のこの段階で目に見える変化を開始することが多く、中央が狭くなる現象は「ネッキング」として知られています。

評価する材料に応じて、引張強度は、塑性変形段階に入る点（降伏点）または材料が最終的に破断する点で評価できます。塑性変形点での引張強度の評価は、降伏強度と呼ばれます。試験片の破断点での引張強度の評価は、極限引張強度と呼ばれます。

試験する材料の種類によって、降伏強度または極限引張強度のどちらが最も有用な情報を提供するかを判断します。たとえば、金属などの延性材料は通常、降伏点で評価されますが、複合材料などの脆性材料は多くの場合、破断点で評価されます。これらの両方の点は、弾性率とともに、材料の強度を特徴付けるために使用される重要な計算です。

引張強度を測定する単位

国際単位系では、引張強度はパスカルまたはメガパスカルで表され、これはニュートン/平方メートル（N/m²）に相当します。アメリカのシステムでは、ポンド/平方インチ（lbf/in²またはpsi）で表されます。

引張強度はどのように計算されますか？

引張強度は、試験片の断面積を最大達成引張力で割ることによって計算されます。引張強度（σ）=最大引張力（F）/試験片断面積（A）：

$σ = \frac{F}{A}$

引張強度を測定する方法は？

引張強度は、万能試験機で引張試験を実施することによって測定され、結果が正確で再現性があることを確認するために注意が必要です。応力（Paまたはpsi）の単位で引張強度/降伏強度によって材料を評価することは、力（Nまたはlbf）の単位で評価するよりも、結果の再現性に役立ちます。これは、準備された材料/試験片にはばらつきのある厚さと幅の公差があり、応力は各試験片の引張強度計算の厚さと幅の測定値を考慮に入れるためです。たとえば、オペレーターが同じバッチから5つの試験片をテストし、すべて厚さが異なる場合、それらの最大力値の範囲は広くなる可能性がありますが、応力値は同程度になります。

引張強度の表現

次のグラフは、さまざまなプラスチック試験片タイプの降伏と曲線の種類を示しています。

試験片1は、ひずみが低い降伏で破壊する脆性試験片の例を示しています
試験片2は、降伏後に応力が増加する材料の例を示しています
試験片3は、降伏後に応力が増加しない材料を示しています
試験片4は、より大きなひずみで破壊する柔らかいエラストマー材料を示しています

このグラフは、R_ehが上降伏強度、R_elが下降伏強度、aが初期過渡効果を表す、さまざまな種類の曲線の上降伏強度と下降伏強度の例を示しています。これらの曲線は、金属を試験するときによく見られる挙動を表しています。

一般的な材料の引張強度

材料	降伏強度（MPa）	極限引張強度（MPa）
ナイロン-6	45	45-90
アクリル、透明キャストシート（PMMA）	72	87
アルミニウム	95	110
銅	70	220
構造用、ASTM A36鋼	250	400-550
鋼、ステンレスAISI 302 - 冷間圧延	502	860
チタン合金	730	900
ダイヤモンド	1600	2800
アラミド（ケブラーまたはトワロン）	3620	3757
炭素繊維（東レT1100G）（最強の人造繊維）	-	7000繊維のみ

出典：https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html

引張強度を測定するための装置

引張強度は、他の引張特性とともに、以下で測定されます。万能試験機. この装置は、さまざまな力の容量で利用でき、最大力の容量は0.02 N〜2,000 kNです。引張試験に加えて、これらの機械は、材料、コンポーネント、および完成品の機械的特性を完全に特徴付けるために、圧縮、曲げ、剥離、引裂き、せん断、摩擦、ねじり、穿刺、およびその他のさまざまな種類の試験も実行できます。ラボのスループット要件に応じて、いくつかの自動化システムも利用できます。

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振り子式衝撃試験機による引張衝撃試験

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引張振り子式衝撃試験とは?

衝撃引張荷重を受ける試験片を破壊するために必要なエネルギーを決定するための試験メソッド。しばしば、振り子式衝撃試験機上で行われる、引張衝撃強度試験は、曲げ(アイゾットおよびシャルピーの両方)衝撃試験の欠点を克服するために初めて開発されました。ノッチ感度、トスファクター、試験片の厚さなど、結果に大きな影響を与えるすべての要因は、引張衝撃試験を用いることで排除されます。この試験は、厚い試験片のみに限定されるアイゾット型とシャルピー型に反して、非常に薄くて柔軟な試験片の衝撃強度を決定することを可能にします。

振り子式引張衝撃試験はどのように行うのでしょうか？

試験方法は2種類あります。一つは試験片‐イン‐ヘッド型の設定(ISO8256メソッドB)で構成され、ここで試験片は振り子式衝撃試験機ハンマーに直接的に取り付けられます。衝撃による破断エネルギーは、試験片を破断する過程で振り子式衝撃試験機が抽出した運動エネルギー値によって決まります。試験装置は、試験片の一方の端部をハンマーに取り付け、もう一方の端部をクロスヘッド部材の内側に把持しなければならず、これは、衝撃の瞬間までハンマーと一緒に移動します。試験機のベース部分が振動を防ぐのに十分な剛性があることで、逆方向のクロスヘッドの跳ね返りによって失われるエネルギーは簡単に計算できます。

2つ目の試験方法は、試験片・イン・ベースの設定です(ISO8256メソッドA)。試験片は、振り子式衝撃試験機に支えられた試験片バイスにクランプされ、振り子式衝撃試験機とクロスヘッド部材との間の衝撃によって破断される。この衝撃は、試験片の他端に常時クランプされます。

次の図は、最も一般的な試験片・イン・ベース・衝撃構造を示しています。

ハンマーエネルギーは、試験の種類と2.9m/秒および3.8m/秒の衝撃速度に応じて0.5～50Jの範囲で揃えております。引張衝撃試験は、重要な試験変数としてひずみ速度を導入し、多くの研究者が、引張衝撃試験結果がアイゾットまたはシャルピー衝撃試験解析よりも実際の破断領域と良好に相関することを実証しています。

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