第7章

力センサを使わない材料試験機

材料試験機に組み込まれた力センサで測った力の不確かさを評価するのは、とても難しいことです。動的校正法が確立されていないからです。では、動的校正の実験装置を、材料試験に使えないか。答えは「使える」です。被試験体の力センサを材料に置き換えれば、同じ装置で材料の機械的性質を評価できます。この試験機は、ドップラーシフト周波数だけを測り、力センサも位置センサも使いません。

微小力

質量 21.17 g の可動部を材料に繰り返し衝突させ、マイクロニュートン〜ミリニュートン級の力を生成・計測しました。自由走行中の速度変化から、軸受内部の動摩擦力の影響も観察できます。

図：微小力計測の結果。可動部が材料に4回衝突したときの力

Y. Fujii, "Microforce materials tester", Rev. Sci. Instrum., Vol.76, No.6, 065111, 2005.
Y. Fujii, "Method for generating and measuring the micro-Newton level forces", Mech. Syst. Signal Process., Vol.20, No.6, pp.1362–1371, 2006.
Y. Fujii, "Microforce materials tester based on the levitation mass method", Meas. Sci. Technol., Vol.18, No.6, pp.1678–1682, 2007.
Y. Fujii, "Method of generating and measuring static small force using down-slope component of gravity", Rev. Sci. Instrum., Vol.78, No.6, 066104, 2007.
Y. Fujii, D.W. Shu, "Impact force measurement of an actuator arm of a hard disk drive", Int. J. Impact Eng., Vol.35, No.2, pp.98–108, 2008.

粘弾性

衝撃荷重や振動荷重を与え、材料の粘弾性を評価します。

Y. Fujii, T. Yamaguchi, "Method for evaluating material viscoelasticity", Rev. Sci. Instrum., Vol.75, No.1, pp.119–123, 2004.
Y. Fujii, T. Yamaguchi, "Proposal for material viscoelasticity evaluation method under impact load", J. Mater. Sci., Vol.40, No.18, pp.4785–4790, 2005.
Y. Fujii, "Method of evaluating the dynamic response of materials to forced oscillation", Meas. Sci. Technol., Vol.17, No.7, pp.1935–1940, 2006.

摩擦

ガラス面上のゴム製ワイパーブレードの過渡的な摩擦係数などを測りました。

Y. Fujii, T. Yamaguchi, "Optical method for evaluating material friction", Meas. Sci. Technol., Vol.15, No.10, pp.1971–1976, 2004.
Y. Fujii, "Method for measuring transient friction coefficients for rubber wiper blades on glass surface", Tribol. Int., Vol.41, No.1, pp.17–23, 2008.

衝突・曲げ

衝突試験での衝撃力の決定や、純アルミニウム線の動的3点曲げ試験に適用しました。

Y. Fujii, D. Isobe, S. Saito, H. Fujimoto, Y. Miki, "A method for determining the impact force in crash testing", Mech. Syst. Signal Process., Vol.14, No.6, pp.959–965, 2000.
Y. Fujii, "Dynamic three-point bending tester using inertial mass and optical interferometer", Opt. Lasers Eng., Vol.38, No.5, pp.305–318, 2002.

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