鋼材引張試験

目的：異なる2種類の鋼材を用いて引張試験を行い，力学的特性の違いを確認する。

使用材料

鋼材：SD295A，SD345（SD：異形鉄筋，数値：降伏点の下限値）
試験体形状：10号試験片（10号試験片ミルシート）

試験機：200t万能試験機

実験準備

• 試験片の形状計測
• 試験片への歪みゲージの貼り付け
• 実験計画の策定
• 降伏点耐力，最大耐力の予測
• 荷重速度の設定（教科書P86）

計測項目

• 降伏点荷重（上降伏点荷重，下降伏点荷重）
• 最大荷重
• 伸び，絞り（破断後の計測）（教科書P87，88）

考察

• 降伏応力度，最大応力度，ヤング係数，伸びの規格値と実験値との比較検討
• 鋼材の種類による実験結果の相違に対する検討

試験体の準備

1. 試験片の平行部に標点距離50mmおよびこれを2等分する標点をケガキする。
2. 試験片の直径および各標点間距離をノギスで計測する。
3. ケガキ線を入れた位置から90度の両面の標点間中央部を紙ヤスリで研磨し，アセトンを含ませた脱脂綿でよく洗浄した後，用意した歪みゲージを貼付する。

ひずみゲージ貼り付け要領

1. ゲージの位置決めをおこない，テープでリード線部分を固定する。
2. ゲージに瞬間接着剤を塗布し，試験片に押し当てる。
3. ビニールをゲージにかぶせ，指でゲージ内の接着剤を一方向に押しだし，すぐにゲージ面を指で押さえる。
4. 約1分ほど指で押さえた後，ビニールテープをはがす。

実験計画書

• 目的：試験体に対する加力方法や試験体の荷重を測定するロードセルのレンジを指定する
• 必要事項
• 実験予測値
• 降伏点耐力（kN)，最大耐力(kN)
• 加力計画：所定の単位断面積あたりの荷重速度(N/mm²/sec)にしたがって試験ができるように荷重速度(N/sec)をあらかじめ計算しておく。
• 注意事項
• 実験計画書も評価の対象にする。したがって，各自，決められた期日までに実験計画書を提出すること。
• 加力は提出された実験計画書をもとに実施する。

鋼材引張試験のレポートについて

必要項目

• 実験の目的
• 実験方法（試験体，計測計画，加力計画）
• 実験に用いる試験体の鋼種の種類，特徴
• 試験体の寸法測定方法とその結果（実測値）
• けがき，ポンチの付けた位置（実測値）
• ゲージの張り付け位置
• 加力方法，加力速度
• 使用した試験機の規格
• 実験結果の記載必要事項
• 応力度-歪み曲線（ひずみが正しく測定できないと判断した領域のデータは削除して描くこと）
• 荷重と歪みのデータはexcelのファイルで渡します。歪みは，実歪みに10⁶をかけた値になっています。これを「マイクロストレイン」といいます。したがって，データ解析する際は，歪みの値を10⁶で割ってください。
• 降伏点耐力，降伏応力度（降伏点）
• 最大耐力，最大応力度（引張強さ）
• ヤング係数
• 伸び
• 絞り
• 考察
  • 降伏応力度，最大応力度，ヤング係数（2.05×10⁵N/mm²），伸びの規格値（ミルシートの値）と実験値との比較検討
  • 鋼材の種類による実験結果（降伏応力度，最大応力度，ヤング係数）の相違に対する検討
• その他
  • 単位はSI系とする．
  • 計算過程がわかるように記述する．
  • 感想などは不要

実験データファイルの取り扱い

実験の後，お渡しするexcelファイルのデータの取り扱い方法です。

元のデータ
A:日時，B:経過時間，C：荷重（ton)，D：歪ゲージ1の歪，E：歪ゲージ2の歪

注意点

• C列の荷重はtonで計測されるため，応力度を計算する際にはNへ変換すること。
• D，E列の値は，ひずみに10⁶をかけた値になっている。単位はμストレインをいう。実歪みは，この値を10⁶で割ること。
• 最初は荷重がかからないため，荷重の値が極端に小さいか，負の値を取っている。該当する部分のデータ（A〜E列）は，範囲を各自判断して削除する。
• 4行は説明のために追加した。もとのデータには無い。

データ整理のために各自追加するデータ
F：軸歪（D，Eの平均値を10⁶で割る）
G：応力度（C列／断面積，SI単位へ変換する）
H:ヤング係数（G列／F列）

レポートには以下の3種類の図を掲載する。

図1　応力と軸歪の関係

図2　応力と軸歪の関係（部分の拡大）

図3　ヤング係数
　値が安定している範囲（軸歪が0.0005〜0.0008位の間）の平均値を採用する。