JIS R 1643:2002 長繊維強化セラミックス複合材料の層間せん断強さ試験方法

R 1643 : 2002

まえがき

  この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日
本工業規格である。
  この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の
実用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意を喚起する。主務大臣及び日本工業標準調査会は,
このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は,出願公開後の実用新案
登録出願にかかわる確認について,責任はもたない。

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――――― [JIS R 1643 pdf 1] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                            R 1643 : 2002

長繊維強化セラミックス複合材料の層間せん断強さ試験方法

Testing methods for interlaminar shear strength of continuous fiber-reinforced ceramic composites

1. 適用範囲 この規格は,機械材料,構造材料などに使用される長繊維強化セラミックス複合材料の室
温における層間せん断強さ測定法のうち,目違いノッチ導入試験片を圧縮する試験法(1),短いスパン上で
行う3点曲げ試験法(2),及びイオシペスク試験法(3)について規定する。
  適用可能な材料としては,長繊維による強化が1方向(1D材),2方向(2D材)の場合が該当する。
  3方向的に強化されている材料(3D材),短繊維又はウィスカーで強化された複合材(強化効果が等方
的に発現されている材料)には適用できない。
    注(1) 目違いノッチ導入試験片を圧縮する試験法(CDN法 : shear test by compression loading of
          double-notched specimens)角柱状試験片の相対する面に一定間隔のノッチを導入し,ノッチ面と
          垂直方向から圧縮して,ノッチ先端間でせん断破壊させる試験法。
      (2) 短いスパン上で行う3点曲げ試験法[SB法 : shear test by short-span bending (three-point)]角柱状
          試験片を比較的短いスパン上で曲げて,試験片の中立軸周辺からせん断破壊させる方法。
      (3) イオシペスク試験法(IP法 : shear test by the iosipescu method)角柱状試験片に左右非対称とな
          る交互方向からの4点負荷を与え,中央部に試験片の長手方向と垂直なせん断応力を発生させ
          る試験法。
2. 引用規格 次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す
る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 0601 製品の幾何特性仕様 (GPS) −表面性状 : 輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメ
        ータ
    JIS B 7502 マイクロメータ
    JIS B 7503 ダイヤルゲージ
    JIS B 7507 ノギス
    JIS R 1600 ファインセラミックス関連用語
    JIS Z 8401 数値の丸め方
3. 定義 この規格で用いる主な用語の定義は,JIS R 1600によるほか,次による。
a) 長繊維強化セラミックス複合材料 セラミックス系の連続繊維又はその織物で強化し,基材もセラミ
    ックス系である複合材料。強化繊維の配向状態によって,1方向強化(1D材),2方向強化(2D材),

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    及び板厚方向を含む3方向強化(3D材)と呼ぶものとする。
b) 層間せん断破壊 強化層間の積層面などに平行方向にせん断力を与えた場合に生じる破壊。この規格
    では1方向強化材の強化繊維間を連ねて平面的に生じる破壊にも層間せん断という用語を適用する。
c) 最大せん断荷重 せん断試験中の破壊完了までに試験片に加わった最大荷重 (N)。
d) ゲージ部 試験片で破断が生じることを期待されている部分。
e) 中立軸 曲げ試験片の中央付近に出現するせん断応力最大面。
4. 試験装置及びジグ
4.1   試験機 試験機には,クロスヘッド移動速度が一定に保て,荷重と時間又は変位が計測できる材料
試験機で,荷重の検出精度は±1%以内,時間又は変位の記録精度はフルスケールの±1%以内,最小応答
速度は0.1秒以下のものを使用する。
4.2   ジグ CDN法には図1に示すような2個の支持ジグを上下に使用する。SB法には図2の条件を満
たした3点曲げ試験ジグを使用する。IP法の際の負荷は図3に示すジグを使って非対称4点で曲げ負荷を
与える。これらのジグの材質は,試験条件下における弾性率が150GPa以上のものを用い,試験片と接触
する部分の表面粗さは,JIS B 0601に規定する0.4Ra以下に仕上げる。
            図1 CDN試験法の概要                              図2 SB試験法の概要

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                                                                                   R 1643 : 2002
                                     図3 IP試験法の概要
5. 試験片
5.1   試験片形状 CDN法,SB法及びIP法には,それぞれ図4,図5及び図6に示す試験片を用いる。
IP法では,試験片にタブを接着することによって,短い寸法の材料も試験可能となるが(図7),局所破壊
又は試験片のねじれを避けるために,タブ材料の弾性率は試験片と等しい,又は近いことが要求される(4)。
また,その際に,接着面はゲージ部から5mm以上離しておくことが望ましい。
    注(4) 試験片の弾性率との差が20%以内をめどとする。
5.2   試験片作製 母材からの試験片の切出しは,強化繊維の配向方向及び製造時の成形方向を十分念頭
において行い,その条件を記録する。また,試験片上下面の平行度は0.02mm以下とし,試験片への損傷
が避けられる加工法を選択しなければならない。加工後の取扱いや環境による劣化にも十分配慮する必要
がある。同一条件下で10個以上の試験片作製を行い,破壊の状態が規定を満足する結果10個以上につい
て統計的に整理する。試験片の寸法は,試験前にあらかじめJIS B 7502で規定するマイクロメータ,JIS B
7503で規定するダイヤルゲージ又はJIS B 7507で規定するノギスを用いて0.02mmの精度で測定する。
                                図4 CDN試験片の形状及び寸法

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                              図5 SB試験片,ジグの形状及び寸法
                                 図6 IP試験片の形状及び寸法
                        図7 タブを接着したIP試験片の例(1D材の場合)
6. 試験方法 試験片のゲージ部寸法の測定は,試験前に行い,計測時の損傷を避けるために十分注意を
払いながら,JIS B 7502で規定するマイクロメータ又は光学的手法(万能投影機など)によって0.02mm
の精度で計測する。やむを得ず破壊後に計測するときは,せん断強さを計算するために使用する破面寸法
を投影法で計測する。
  いずれの試験法においても変位制御方式で試験を行い,負荷の開始から1030秒間にせん断破壊を完了

――――― [JIS R 1643 pdf 5] ―――――

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