[mmJ
図6.2ア ル ミニ ウ ム 管 の'i噛 ひ ず み 変 形 の た め の 液 圧 バ ル ジ成 形 装 置
]OG
6.2.3偏 肉 に つ い て
供 試 管 は 引 抜 き 管 の た め 偏 肉1}1が20μm〜120μII1の 範 囲 で イ」{在し た.そ こ で,成 形 限界 に 及 ぼ す 表 面 き ず の 影 響 を 検rす る 前 に,ま ず 偏 肉 の 影 響 に つ い て 事 前 に 調 べ た.図6.3は 偏 肉 吊:と成 形 阯乏界 の 関 係 に 整 理 し た も の で あ る.偏 肉 量 と し て は 最 大 肉 厚 と 最 小 肉 厚 と の 差 △tで 表 し,成 形 限fir'と し て は 張 出 量 δ か ら 次 式 で 計 算 さ れ る 円 周 方 向 ひ ず みlt」 を 示 す.
△t=≧tロ 、.、八 一tn1、h
X6.1'
ε ∂‑111(12δ ・D、∂
X6.2,
0.18
0.16
0.14
w
0.12
0.1 0
● ●
so100
△t/μm
150
図6.3成 形 限 界 に 及 ぼ す 偏 肉 △tの 影 響(A⊥1070TDO,β ≒0う
偏 肉 量 が20〜50μnlの 場IIは ほ ぼ ε θ・0.17の 高 い 成 形 限 界 を 示 し,偏 肉;1}1が50〜
120μmの 場 合 はr?・0.12の 低 い 成 形 限 界 を 示 し て い る こ と が わ か る 。 偏 肉 の 増 大 に 従 っ て 成 形 限 界 が 低 ドす る と い うRagap'2'ら の 結 果!図1.12)と 異 な り ,偏 肉 の 大 小 に よ っ て 成 形 限 罪 も2つ に 分 か れ て い る よ う で あ る.そ こ で 表 面 き ず の 影 響 を 検 討 す る 際 に は 偏 肉50μm以 ドの 管 を 川 い る こ と に す る.
と こ ろ で,き ず の 無 い 場 合 の 成 形 限 界 ひ ず み ε ・は0.17で あ りIl・0 .25よ り小 さ
IU7
い.こ の 原 因 は 偏 肉 が 存 在 す る こ と に よ る も の と 考 え ら れ る.す な わ ち,LoDo・
2の 両 端 閉 じ の 薄 肉 円 管 に 内 月1の み が 働 く場 合1}'‑viiiひず み1の 不 安 定 条 件 と し て 、 最 大 内 圧 条 件 を 川 い れ ば ε 、「 【12で あ る こ と は 、 参 考 文 献4!お よ び61に あ る と お
り で あ る.こ の 点 か ら 図6.3を み れ ば 偏 肉 が 人 き い 場 合0,24,2・0.12で あ りr2と
・致 し て い る .す な わ ち 最 大 内 圧 条 件 で 、 変 形 が 集 中 し う る 肉 厚 不 均 一が 顕 菩 に 存 在 す る 場 合 は 、 そ の と き 成 形 限 界 ひ ず み と な る こ と が わ か る.
し か し,偏 肉 が 小 さ い 場 合 は,最 大 内 圧 条 件 時!以 降 、 圧 力 が 低 ド し て も ほ ぼ 均
・な 変 形 は 継 続 す る と 考 え ら れ るd膨 張 状 態 ・.こ の こ と は 参 考 文 献 〔8)に も,最 大 荷 重 以 降 変 形 が 進 行 す る 様rが 示 さ れ て い る,も し 完 全 な 均 ・な 変 形 が 続 け ば, ひ ず み 状 態 はF。 ・0の ・}え面 ひ ず み で あ る か ら,究 極 的 に は 円 周 方 向 の 局 剖1く び れ 条 件 時,肉 厚 ノ∫向 に 発 生 す る1、」部 く び れ に よ っ て 成 形 限 界 ひ ず み に な る も の と 考 え
ら れ る.す な わ ち,ε,,・r/に な る で あ ろ う と 考 え ら れ る 。 こ の こ と は 参 考 文 献 に も 論 じ ら れ て い る.J二 一'。).実 際 に は 、 そ の よ う な 破 断 条 件 に 至 る 前 に 、 肉 厚 不 均 一一一 材 質 不 均 ・が 顕 在 化 す る こ と に よ り 破 断 す る た めfグ0,17に な っ た と 考 え
ら れ る.
108
6,2.4き ず の 種 類,き ず の 位 置,き ず の 長 さ
(1)単 軸 引 張 り変 形
単 軸 引張 試 験 で の きず の 種 類 と して は,円 錐 ダ イヤ モ ン ドに よ る 引 っか き きず 似 ド,引 っか き きず と呼ぶ)を 焼 鈍 後つ け た.き ず は'F行 部 の 中 央 部 ・轟 乏薄 肉 部 ♪ に 直 角 に 片 面 の み に1カ 所 つ け た.
(2)平 面 ひ ず み 引 張 り変 形
バ ル ジ 成 形 に お い て ,き ず の 種 類 の 影 響 に つ い て 検 討 す る た め に 納 入 管(A1070 TDH18?を 焼 鈍 後,円 錐 ダ イ ヤ モ ン ドに よ る 引 っ か き き ず を つ け た 場 合 と,納 入 材 の 管 に き ず つ け 後,焼 鈍 し た 場 合 に つ い て 調 べ た(以 ドで は 焼 鈍 き ず とll乎ぶ).
い ず れ も き ず 形 状 は,先 端 角90.,先 端1}li率'卜径!2μmの き ず で あ る.
き ず の 位 置 と し て は,外 側 引 っ か き き ず は,焼 鈍 後 き ず を つ け る た め 中f・ を 川 い て 内 側 へ の へ こ み を 防 ぎ,,管 の 中 央 に 長 さ 】・20mmの き ず を'卜 均 肉P蹄 「1の外lllll に ・箇 所 つ け る,比 較 の た め に,管 の 内 側 に つ け た 場 合 に つ い て も 調 べ る.こ の 場
合 は 図6.4に 示 す よ う に,き ず は 均 ・な 深 さ と な る よ う に,て こ 式 の 荷 重 負 荷 に よ る こ と と す る.試 験 片 は 白 動 ス テ ー ジ を 用 い て 淀 速 度 で 動 か す.管 の 中 に き ず つ け 後,樹 脂 に よ る レ プ リ カ を 採 取 し た.
き ず の 位 置 と し て は,管 の ・F均肉 厚 部 に つ け る こ と と し た が 、 こ の 他 に 最 薄 肉 部 に つ け た 場 合 に つ い て も 調 べ た.
き ず の 長 さ は20nlmを 基 準 と し た が,比 較 の た め に50nlmの 場 合 に つ い て も 調 べ た.
な お,き ず を 外 側 に 円 周 方ll・」に つ け た 場 合,今 回 の 境 罪 条 件 で は ・1ろ面 ひ ず み 変 形 で あ り,応 力 比 が 約0.5で あ る.従 っ て,き ず 深 さ が1°aで あ っ て も 破 断 は 軸 方 向 に 亀 裂 が 生 じ る 破 断 で あ り,円 周 方 向 の き ず は バ ル ジ 成 形 限 罪 に 影 響 し な い の で 研 究 対 象 か ら 除 く.
図6.4内 側 引 っ か き き す を つ け る 場 合
1()9
6。2.5単 軸 引 張 り変 形 の 結 果
図6。5(a)に は 円 周 ノ∫向 採 取 、武 験 片 の 結 果 を 示 し,図6.5(b)に はf一 ノr・線 方 向 採//更 試 験 の 結 果 を 示 す.円 周 方[・1・Jではll艮界 き ず 深 さ α1・はuで あ り,J/ノr線 方 向 で は
α 、,=5%と な っ た.円 周 方 向 で はr値 が1,9と 大 き い た め で あ る と 思 わ れ る.こ の こ と は 第2,.eft̲の数 値 計 算 で 考 察 し た よ う に,r/li㌔:が 大 き い ほ ど 平 面 ひ ず み 引 張 強 さ が 大 き く な る た め と 考 え ら れ る.!午 線 方 向 の 場 合 は,r値 が0.7で あ り,第2
〜;'1二で 各 種 材 料 に つ い て 求 め た 結 果 と 同 干ili度の 植 を 示 し て い る .
以 ヒの よ う に,管 の 展 開 試 験1}'に よ る1}i軸 引 張 り 変/1:三で は,こ れ ま で の 板 材 に つ い て 得 ら れ た 知 見 を 基 に 理 解 で き る こ と が わ か る.
40 60
30
y
20 b 章 妻10
弩
0
A1070‑TD一 θ
● きす 部
◎1きず 部以 外
5101520
き ず 深 さ α/%
(a川 周 方 ド・」
40
」
30
Φ
20
註
10
}
0
A1070‑TD一 φ
● き ず 部 Cき ず 部 以 外
5101520
き ず 深 さ α/06 (b)∫ ヘノ「 糸泉 ノJlrり
図6.5ア ル ミ ニ ウ ム 管 の 展 開 引 張i;∫t験片 の 破 断 伸 び に 及 ぼ す き ず 深 さ の 影 響
110
6.2.6平 面 ひ ず み 変 形 の 結 果
ΦP〜 δ線 図 に 及 ぼ す き ず 深 さ の 影 響
図6.6に は 管 の 外 側 にIll111の 引 っ か き き ず を つ け た 場 合 の 内 圧Pと 張 出}霊1二δ の 例 を 示 す.内 圧 は 変 形 初 期 に 増 加 し て ほ と ん ど ・定 で あ る,破 断 は き ず が 深 く な る に つ れ1{L期 に 生 じ る よ う に な る が,ほ ぼ 同 ・の 曲 線 を た ど っ て い る.き ず が 長 い 場 合 や,内 側 き ず の 場 合 で も 同 様 で あ っ た.ま た 焼 鈍 し た 場 合,さ ら に 偏 肉 が あ る 場 合 で も ほ ぼ 同 の 山 線 を た ど っ て い る.こ の こ と は2亭 二,3i'ri+1二で 示 し た 薄 板 材 の 引 張 試 験 に お け る 最 大 荷 ・嚢 に 及 ぽ す き ず 深 さ の 影 響 と 同 様 な 理 由 に よ る も の
と 思 わ れ る 。 す な わ ち 本 材 料 が 延 性 材 料 で あ り,き ず 部 の 加L硬 化 に よ っ て 荷 亟 負 担 能 力 が 向 ヒす る こ と 、 さ ら に 管 の 周 長 約120mmに 比 べ き ず が1箇 所 で あ り き ず 部 の 変 形 が 占 め る 割 合 が 少 な い た め で あ る1こ の こ と は6,4節 で の ス ラ ブ 法 に よ る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て も 示 さ れ る)。
今 回 行 っ た き ず 深 さ3000ま で の 範 囲 で はPnlaxは 低 ドせ ず 静 的 強 度 の 低 ドは ほ と ん ど 考 え な く て も よ い と い え る.3000以iの き ず 深 さ と な れ ば 内 圧̲ii̲T(一中 に 破 断 す る た め 強 度 も 低 ドす る こ と に な る.,∫ い か え れ ば,破 断 す る ま で はP〜
δ 線 図 か ら,き ず の 存 在 を 感 知 す る こ と は で き な い.こ の こ と は 板 材 の 結 果 と 同 様 で あ る こ と が 明 ら か と な っ た.
5 4 奎3
a
出 2
1 0
0 1 2
張 出 し 量 δ/mm
図6,6pδ 線 図 に 及 ぼ す き ず 深 さ の 影 響.
3 4
111
(2)成 形 限 界 に及 ぼ す 表 面 きず の影 響
図6.7は 成 形 限 翼 ε。と きず 深 さ α との 関 係 に 整理 した もの で あ る.全 体rl9に /Vれ ば,薄 板 材 の 場 合と 同 様 に 領 域1と 領域nが あ る.
(a)外 側 き ず の 場 合(C♪,● ・
外 側20mmの 引 っ か き き ず ・(),● 印 ・ に つ い て み れ ば,α.‑0.14で あ り,か な り 深 い き ず ま で 成 形 限 罪 は 低 ド し な い こ と が わ か る.板 材 の 第5亭 二で の 平 面 ひ ず み 変 形cr〆2,5〔/、 ま た は40の と 比 較 し て み れ は,か な り 大 き な 値 を 示 し て い る.
こ の 理 由 と し て,引 っ か き き ず で あ る こ と か ら,き ず 底 の 加L硬 化 の 影 響 が ぢ え ら る.こ れ は き ず 部 近 傍 に1昌導りLが り が 観 察 さ れ る こ と か ら も 推 察 さ れ る,つ ま り き ず 底 の/川 「硬 化 に よ っ て 荷 ・五 負 担 能 力 がi・'・jLし,き ず 破 断 し に く く な っ て い る も の と 思 わ れ る.
そ こ で,外 側 に 長 さ20111111のき ず を つ け た 後,焼 鈍 し た 場 合 に つ い て 調 べ た.
0.?5
0.2
5ユ
0 ー
ロ0→謁美ミへ
Q.OS
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