ASTM D695： エンドローディング圧縮
ASTM D695 規格では、端部荷重圧縮試験について規定しています。この標準試験方法は、プラスチックおよび連続繊維強化複合材料の圧縮特性を決定するために使用されます。
この方法は、もともとプラスチック試験用に開発された ASTM D695 規格に基づいており、その後、DIN EN 2850 規格および Boeing BSS 7260 タイプ III および IV 規格で連続繊維強化複合材料の試験用に開発されました。比較的シンプルな試験構成と、正確に垂直に配置された座屈防止サポートを含むシンプルな圧縮試験治具は非常に便利です。
DIN EN 2850 (タイプ B) および Boeing BSS 7260 (タイプ III およびタイプ IV) では、複合材料の端部荷重圧縮試験についても規定しています。
ASTM D695：目的と特性値
ASTM D695に基づく圧縮試験により、特にASTM D695から派生したバリアント（EN 2850 Method B、SACMA SRM-1R-94、Boeing BSS 7260 Type III & IV）を使用して、次のような繊維強化プラスチックの特性結果および値を測定できます：
- 圧縮応力：試験片の初期断面積に対する圧縮力
- 圧縮ひずみ：荷重方向の原標点距離に対するゲージ長の変化（適切な測定システムを使用する場合のみ、下記参照）
- 圧縮弾性率：弾性範囲内の特定のひずみ区間における応力-ひずみ図の傾き。弾性率または弾性係数とも呼ばれます。
- 圧縮強度：圧縮試験中に試験片が耐える最大の圧縮応力（公称）
結果の決定に関する重要な情報
ASTM D695は、厚さ<3.2 mmの強化プラスチックおよび無強化プラスチックに対してくびれた試験片形状を提供しており、適切なひずみ測定システムを使用する場合に圧縮弾性率および圧縮強度を試験で測定できます。これには追加の支持治具が必要です。
ただし、くびれた試験片はUD複合材料には適していません。そのため、ASTM D695から派生したバリアント（EN 2850 メソッド B、SACMA SRM-1R-94、Boeing BSS 7260 Type III & IV）は常に二つの異なる均一な矩形断面の試験片を使用します。
- 圧縮弾性率を測定するためのキャップストリップのない試験片。この試験片は、試験される材料の圧縮強度よりも低い圧縮応力で常に端面で早期破壊が発生するため、圧縮強度を測定するためには使用できません。
- 圧縮強度を測定するためにキャップストリップが適用された試験片。試験片が自由試験片長内で破壊された場合に試験は有効です。この試験片は圧縮弾性率を測定するには適していません。なぜなら、自由試験片長（約5 mm）にひずみゲージを取り付けるのは非常に困難だからです。
力は常に試験片の端面を通じてのみ適用されるため、端面の非常に精密な加工がどの場合にも絶対に重要です。
端部圧縮試験 ASTM D695
ASTM D695 の端部荷重圧縮試験では、試験片は 2 つの圧縮プレートの間で縦方向に荷重されます。座屈防止装置は、重なり合う曲げによる早期破損を防止しますが、試験片への力の伝達には影響を与えません。力は試験片の端面のみを介して加えられるため、端面を正確に加工する必要があります。
圧縮弾性率を測定するには、キャップストリップのない試験片を使用します。重なり合った曲げ変形 (曲げパーセント) を定量化することで圧縮試験の妥当性を判断するには、両側の中央に取り付けられたひずみゲージを個別に測定してひずみ測定を実行します。ここでは、ひずみゲージを適用する位置に凹部を備えた座屈防止サポートが必要です。次に、ひずみゲージの信号を平均化して圧縮ひずみを決定します。
圧縮強度を測定するには、キャップストリップを備えた試験片を使用して、力を加える表面積を増やし、試験片の支持されていない中央部分で破壊を実現します。負荷点での破断は無効な破断モードであり、常に圧縮強度値が低くなります。試験片の支持されていない領域の長さが非常に短いため、このタイプの試験片にひずみゲージを適用することは、他の圧縮試験方法と比較すると比較的複雑です。
通常、試験が正しく実行されれば、再現性のある圧縮弾性率の値が得られますが、圧縮強度の測定はよりばらつきが大きくなることがよくあります。
複合材のモジュール試験システム
非常に多様な複合材料の試験方法に対応するため、試験ボリュームの多い大規模な試験ラボでは、異なる試験機を使用することで、変換作業を最小限に抑えることができます。各試験機は、さまざまな試験に必要な力の範囲に調整できます。スループットが高く、または一貫性がない場合、複数の試験機に投資するのは合理的でないかもしれません。その場合、最も少ない機械変換作業でできるだけ多くの試験方法を実施できるよう、単一の試験機を装備するという選択肢が考えられます。
ツビックローエルは、100kNまたは250kNの試験機として利用可能なモジュールデザインを開発しました。この試験機は、常温または-80℃から+360℃までの低温または高温での試験を含む、21の試験方法と約120の試験規格（ISO、EN、ASTM、エアバス AITM、ボーイング BSSを含む）をカバーし、繊維強化複合材料の包括的な特性評価を可能にします。
testXpert試験ソフトウェアによる信頼性の高いエンドローディング圧縮試験
私たちのtestXpert試験ソフトウェアは、ASTM D695およびASTM D695から開発されたエンドローディング圧縮試験の変形版に従って、効率的な試験と信頼性の高い試験結果をサポートします。
- 標準に準拠するための学習を不要に: 標準試験プログラムを通じて標準準拠が保証されます- ASTM D695およびDIN EN 2850で指定されたすべての特性値とパラメータが事前に設定されています。
- 周辺機器の接続により、最大の試験効率が達成されます: マイクロメーターからの試験片寸法が直接試験ソフトウェアに送信されると、時間を節約し、入力エラーを回避できます。
- さらに、ソフトウェアを介してチャンバー内の温度を確認および制御します。温度ランプを設定し、維持された値をトレーサブルに遡って確認できます。
ASTM D695およびその変形版に対応したひずみ測定
ASTM D695に基づくエンドローディング圧縮試験のひずみ測定に適した方法は、試験片表面の中央に配置されたひずみゲージや、試験片の端の圧縮を測定するクリップオン伸び計です。ひずみゲージを使用する場合、支持装置の要素には、ひずみゲージの測定グリッドやひずみゲージケーブルに接触しないように中央に適切な凹部が必要です。
試験片のロード軸における正確な中心位置と、ツビックローエルのエンドローディング圧縮試験治具本体の凹部により、試験片の両端を測定する makroXtens自動センサーアーム伸び計も使用可能です。
ASTM D695から開発されたエンドローディング圧縮試験の変形版では、圧縮弾性率の測定を目的とした試験片のみのひずみが測定されます。対応する試験規格では、試験中の最大圧縮およびヤング率を決定する範囲について、異なる仕様が使用されることがあります。
- DIN EN 2850 メソッドB: 圧縮荷重は少なくとも0.5%（5000 µe）の圧縮まで；ヤング率の測定は0.1%から0.5%の間で行います（特に指定がない限り、推奨方法）。
- Boeing BSS 7260: 圧縮荷重は少なくとも3000 µeの圧縮まで；ヤング率の測定は1000から3000 µeの間で行います。
- SACMA SRM-1R-94: 圧縮荷重は5000 µeまで；ヤング率の測定は1000から3000 µeの間で行います。重ね合わせた曲げ荷重を監視するために両側に適用されたひずみゲージの使用が推奨されます。ひずみゲージ信号の差異が10%以上の場合、試験は無効となり、再試験が必要です。
上記のように、非常に短い自由測定長のため、圧縮強度を測定するためにキャップストリップを適用した試験片のひずみ測定はこれらの試験規格には提供されていません。
ASTM D695で使用されるウエスト形状の試験片の場合、試験片の厚さが3.2 mm未満であれば、試験片の端で測定するクリップオンエクステンソメーターも、ヤング率および圧縮強度の両方を測定するために適しています。
| 規格 | 試験片の種類 | 概略図 (縮尺通りではありません) | 使用方法と手順 |
|---|---|---|---|
| ASTM D695 | ウエスト付き 試験片の厚さが 3.2 mm 未満の場合 |  | 剛性が最大 41 Gpa の非強化および強化プラスチック (例: GFRP ファブリック複合材) |
DIN EN 2850 Method B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B1 タイプ III 圧縮強度試験片 |  | UD* および繊維複合材 (GFRP、CFRP)
|
DIN EN 2850 Method B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B2 タイプ IV 圧縮弾性率試験片 |  |
ASTM D695圧縮試験に関するよくある質問
ASTM D695は、エンドローディング圧縮原理（正面荷重適用）に従って、硬質プラスチックのヤング率や強度などの機械的特性を測定するための圧縮試験を記述しています。この試験では、力は試験片の端面を介してのみ適用されます。ASTM D695は、ガラス繊維強化布複合材料を含む、剛性が最大41 GPaの複合材料に使用できます。厚さが3.2 mm未満の高弾性および強化プラスチックには、支持装置が必要です。
ASTM D695規格は、硬質プラスチックのヤング率や剛性などの機械的特性値の測定のための圧縮試験を記述しています。ASTM D695-15は2015年の発行年を指しますが、それ以降は更新され、ASTM D695-23またはASTM D695:2023に置き換えられています。
ASTM D695は、厚さが3.2mm未満の未強化および強化プラスチックに対して、L=79.4mm、B=19mmのウエスト形状の試験片を指定しており、適切なひずみ測定システムを使用することで、圧縮弾性率および圧縮強度を試験で測定できます。ただし、ウエスト形状の試験片はUD複合材料には適していません。そのため、ASTM D695から開発された変形版では、常に2種類の異なる長方形の直線試験片を使用します。圧縮弾性率を測定するためのキャップストリップなしの試験片と、圧縮強度を測定するためのキャップストリップ付きの試験片です。
