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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023060389
(43)【公開日】2023-04-28
(54)【発明の名称】試験用治具、及び、当該試験用治具を用いた試験方法
(51)【国際特許分類】
G01N 3/04 20060101AFI20230421BHJP
【ＦＩ】
G01N3/04 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021169092
(22)【出願日】2021-10-14
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】王 植
(72)【発明者】
【氏名】谷江 尚史
【テーマコード（参考）】
2G061
【Ｆターム（参考）】
2G061AA07
2G061AA08
2G061AA17
2G061AB01
2G061DA16
(57)【要約】 （修正有）
【課題】汎用的な単軸荷重試験機で曲げモーメントとねじりモーメントを試験体に付与すること、及び、両モーメントの大きさを独立で正確に調整することを実現する。
【解決手段】試験用治具１０は、長尺な本体部９１と本体部の両端部に配置された第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを有する試験体９０を固定する第１治具１１と、試験体の第１トルクアームと第２トルクアームとに当接する第２治具１２と、を備え、第２治具に作用する荷重を第１トルクアームと第２トルクアームとに付与することにより、第１トルクアーム及び第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを試験体に付与する。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】試験用治具１０は、長尺な本体部９１と本体部の両端部に配置された第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを有する試験体９０を固定する第１治具１１と、試験体の第１トルクアームと第２トルクアームとに当接する第２治具１２と、を備え、第２治具に作用する荷重を第１トルクアームと第２トルクアームとに付与することにより、第１トルクアーム及び第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを試験体に付与する。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺な本体部と当該本体部の両端部に配置された第１トルクアームと第２トルクアームとを有する試験体の試験用治具であって、
前記試験体を固定する第１治具と、
前記試験体の前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第２治具と、を備え、
前記第２治具に作用する荷重を前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに付与することにより、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
前記試験体を固定する第１治具と、
前記試験体の前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第２治具と、を備え、
前記第２治具に作用する荷重を前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに付与することにより、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項2】
長尺な試験体の試験用治具であって、
試験体の両端に配置された第１トルクアーム及び第２トルクアームと、
前記試験体を固定する第１治具と、
前記試験体の前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第２治具と、を備え、
前記第２治具に作用する荷重を前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに付与することにより、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
試験体の両端に配置された第１トルクアーム及び第２トルクアームと、
前記試験体を固定する第１治具と、
前記試験体の前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第２治具と、を備え、
前記第２治具に作用する荷重を前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに付与することにより、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項3】
請求項１または２に記載の試験用治具において、
前記第１トルクアームと前記第２治具との当接位置から前記試験体の軸心までの直交距離及び前記第２トルクアームと前記第２治具との当接位置から前記試験体の軸心までの直交距離を変化させることで、前記試験体に付与するねじりモーメントの大きさを調整する
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１トルクアームと前記第２治具との当接位置から前記試験体の軸心までの直交距離及び前記第２トルクアームと前記第２治具との当接位置から前記試験体の軸心までの直交距離を変化させることで、前記試験体に付与するねじりモーメントの大きさを調整する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項4】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の試験用治具において、
前記第１治具は、前記試験体を支持する複数の支持部を有し、
上面視で、前記試験体の一方の端部から最も近い支持部までの水平距離及び前記試験体の他方の端部から最も近い支持部までの水平距離を変化させることで、前記試験体に付与する曲げモーメントの大きさを調整する
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１治具は、前記試験体を支持する複数の支持部を有し、
上面視で、前記試験体の一方の端部から最も近い支持部までの水平距離及び前記試験体の他方の端部から最も近い支持部までの水平距離を変化させることで、前記試験体に付与する曲げモーメントの大きさを調整する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項5】
請求項１または２に記載の試験用治具において、
前記第１治具は、
前記試験体を支持する複数の支持部と、
前記支持部が設けられたベース部と、を有し、
前記第２治具は、
前記第１トルクアームに当接する第１当接部と、
前記第２トルクアームに当接する第２当接部と、
前記第１当接部と前記第２当接部が設けられ、かつ、前記試験体よりも長尺な胴体部と、を有し、
前記第２治具の前記第１当接部と前記第２当接部は、同形状及び同サイズになっており、かつ、前記胴体部のそれぞれに対応する端部から下方向に突出するように配置されている
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１治具は、
前記試験体を支持する複数の支持部と、
前記支持部が設けられたベース部と、を有し、
前記第２治具は、
前記第１トルクアームに当接する第１当接部と、
前記第２トルクアームに当接する第２当接部と、
前記第１当接部と前記第２当接部が設けられ、かつ、前記試験体よりも長尺な胴体部と、を有し、
前記第２治具の前記第１当接部と前記第２当接部は、同形状及び同サイズになっており、かつ、前記胴体部のそれぞれに対応する端部から下方向に突出するように配置されている
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項6】
請求項１または２に記載の試験用治具において、
前記第１治具は、
前記試験体を支持する複数の支持部と、
前記支持部が設けられたベース部と、を有し、
前記第２治具は、
前記第１トルクアームに当接する第１当接部と、
前記第２トルクアームに当接する第２当接部と、
前記第１当接部と前記第２当接部が設けられ、かつ、前記試験体よりも長尺な胴体部と、を有し、
前記第２治具の前記第１当接部と前記第２当接部は、同形状及び同サイズになっており、かつ、前記胴体部のそれぞれに対応する端部から上方向に突出するように配置されている
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１治具は、
前記試験体を支持する複数の支持部と、
前記支持部が設けられたベース部と、を有し、
前記第２治具は、
前記第１トルクアームに当接する第１当接部と、
前記第２トルクアームに当接する第２当接部と、
前記第１当接部と前記第２当接部が設けられ、かつ、前記試験体よりも長尺な胴体部と、を有し、
前記第２治具の前記第１当接部と前記第２当接部は、同形状及び同サイズになっており、かつ、前記胴体部のそれぞれに対応する端部から上方向に突出するように配置されている
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項7】
請求項５または６に記載の試験用治具において、
前記第１治具は、上面視で前記試験体の中心位置に仮想的に配置された中心軸と前記第２治具の胴体部の中心位置に仮想的に配置された中心軸とが重なる位置に前記試験体を配置するストッパ機構をさらに有する
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１治具は、上面視で前記試験体の中心位置に仮想的に配置された中心軸と前記第２治具の胴体部の中心位置に仮想的に配置された中心軸とが重なる位置に前記試験体を配置するストッパ機構をさらに有する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項8】
長尺な本体部と当該本体部の両端部に配置された第１トルクアームと第２トルクアームとを有する試験体の試験治具であって、
前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第１治具と、
前記試験体を固定する第２治具と、を備え、
前記第１治具に作用する荷重を前記試験体の前記本体部に付与することにより、前記試験体の前記本体部と前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームとの間で生じる応力を利用して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第１治具と、
前記試験体を固定する第２治具と、を備え、
前記第１治具に作用する荷重を前記試験体の前記本体部に付与することにより、前記試験体の前記本体部と前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームとの間で生じる応力を利用して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項9】
長尺な試験体の試験用治具であって、
試験体の両端に配置された第１トルクアームと第２トルクアームと、
前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第１治具と、
前記試験体を固定する第２治具と、を備え、
前記第１治具に作用する荷重を、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して前記試験体に付与することにより、曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
試験体の両端に配置された第１トルクアームと第２トルクアームと、
前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第１治具と、
前記試験体を固定する第２治具と、を備え、
前記第１治具に作用する荷重を、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して前記試験体に付与することにより、曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項10】
請求項８または９に記載の試験用治具において、
前記第１治具は、
前記第１トルクアームに当接する第１当接部と、
前記第２トルクアームに当接する第２当接部と、
前記第１当接部と前記第２当接部が設けられ、かつ、前記試験体よりも長尺な胴体部と、を有し、
前記第２治具は、
前記試験体を支持する複数の支持部と、
前記支持部が設けられたベース部と、を有し、
前記第１治具の前記第１当接部と前記第２当接部は、同形状及び同サイズになっており、かつ、前記胴体部のそれぞれに対応する端部から上方向に突出するように配置されている
ことを特徴とする試験用治具。
前記第１治具は、
前記第１トルクアームに当接する第１当接部と、
前記第２トルクアームに当接する第２当接部と、
前記第１当接部と前記第２当接部が設けられ、かつ、前記試験体よりも長尺な胴体部と、を有し、
前記第２治具は、
前記試験体を支持する複数の支持部と、
前記支持部が設けられたベース部と、を有し、
前記第１治具の前記第１当接部と前記第２当接部は、同形状及び同サイズになっており、かつ、前記胴体部のそれぞれに対応する端部から上方向に突出するように配置されている
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項11】
請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の試験用治具において、
前記第２治具は、上面視で前記試験体の中心位置に仮想的に配置された中心軸と前記第２治具の胴体部の中心位置に仮想的に配置された中心軸とが重なる位置に前記試験体を配置するストッパ機構をさらに有する
ことを特徴とする試験用治具。
前記第２治具は、上面視で前記試験体の中心位置に仮想的に配置された中心軸と前記第２治具の胴体部の中心位置に仮想的に配置された中心軸とが重なる位置に前記試験体を配置するストッパ機構をさらに有する
ことを特徴とする試験用治具。
【請求項12】
試験体に曲げモーメントとねじりモーメントとを付与する試験方法であって、
長尺な試験体の両端部に第１トルクアームと第２トルクアームとを配置して第１治具により固定し、
前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに第２治具を当接させ、
前記第２治具に荷重を付与し、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験方法。
長尺な試験体の両端部に第１トルクアームと第２トルクアームとを配置して第１治具により固定し、
前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに第２治具を当接させ、
前記第２治具に荷重を付与し、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験方法。
【請求項13】
試験体に曲げモーメントとねじりモーメントとを付与する試験方法であって、
長尺な試験体の両端部に第１トルクアームと第２トルクアームとを配置して第１治具と当接させ、前記試験体を第２治具により固定し、
前記第１治具に荷重を付与し、前記試験体と前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームとの間で生じる応力を利用して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験方法。
長尺な試験体の両端部に第１トルクアームと第２トルクアームとを配置して第１治具と当接させ、前記試験体を第２治具により固定し、
前記第１治具に荷重を付与し、前記試験体と前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームとの間で生じる応力を利用して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する
ことを特徴とする試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試験用治具に関する。
【背景技術】
【0002】
産業のロボット化及び自動化の進展に伴い、製品に用いる部品の複合荷重環境下における長期信頼性の向上が求められている。そこで、部品の長期信頼性を向上させるために、部品（試験体）に曲げモーメントとねじりモーメントを作用させる複合荷重試験方法及び複合荷重試験用治具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載された複合荷重試験方法は、「試験体を単軸荷重試験機の一対のチャックに対して偏心させると共に互いに位相角を付けて配置された一対のモーメントアームの先端で前記試験体の両端を保持すると共に、前記一対のモーメントアームの基端を前記一対のチャックに取り付け、前記一対のチャックの間隔を変化させることで前記試験体に曲げモーメントと捩りモーメントを同時に付与する」ものである。また、特許文献１に記載された複合荷重試験用治具は、「試験体の両端を単軸荷重試験機の一対のチャックに取り付ける一対のモーメントアームを備え、前記一対のモーメントアームは前記試験体を前記一対のチャックに対して偏心させると共に互いに位相角を付けて配置される」ものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４-１０６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載された複合荷重試験方法及び複合荷重試験用治具は、モーメントアームの長さと位相角のいずれか一方を変化させると、曲げモーメントとねじりモーメントの両方の大きさが変化する。そのため、試験体に付与する曲げモーメントとねじりモーメントの大きさを独立で正確に調整することが困難であった。
また、簡単な構造の試験用治具を用いて、汎用的な単軸荷重試験機で複合荷重試験できるようにすることが好ましいが、特許文献１に記載された発明では困難であった。
また、簡単な構造の試験用治具を用いて、汎用的な単軸荷重試験機で複合荷重試験できるようにすることが好ましいが、特許文献１に記載された発明では困難であった。
【0006】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、汎用的な単軸荷重試験機で曲げモーメントとねじりモーメントを簡便に試験体に付与することが可能な試験用治具、及び、当該試験用治具を用いた試験方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するため、本発明は、長尺な本体部と当該本体部の両端部に配置された第１トルクアームと第２トルクアームとを有する試験体の試験用治具であって、前記試験体を固定する第１治具と、前記試験体の前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第２治具と、を備え、前記第２治具に作用する荷重を前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに付与することにより、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する構成とする。
その他の手段は、後記する。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機で曲げモーメントとねじりモーメントを試験体に付与する試験用治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】実施形態１に係る試験用治具の構成図（１）である。
【図1B】実施形態１に係る試験用治具の構成図（２）である。
【図1C】実施形態１に係る試験用治具の上面視の構成図（３）である。
【図2A】実施形態１に係る試験用治具の動作説明図（１）である。
【図2B】実施形態１に係る試験用治具の動作説明図（２）である。
【図3】実施形態１に係る試験用治具により試験体に付与される曲げモーメントとねじりモーメントの説明図である。
【図4】実施形態１に係る試験用治具により試験体に付与される曲げモーメントの分布グラフ図である。
【図5】実施形態１に係る試験用治具により試験体に付与されるねじりモーメントの分布グラフ図である。
【図6】第２治具の変形例の構成図である。
【図7A】試験体の変形例の構成図（１）である。
【図7B】試験体の変形例の構成図（２）である。
【図8】実施形態２に係る試験用治具の構成図である。
【図9】第２治具の変形例の構成図である。
【図10】実施形態３に係る試験用治具の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示しているに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【0011】
［実施形態１］
＜試験用治具の構成＞
以下、図１Ａ乃至図５を参照して、本実施形態１に係る試験用治具１０の構成について説明する。図１Ａ、図１Ｂ、及び、図１Ｃは、それぞれ、本実施形態１に係る試験用治具１０の構成図である。図２及び図２Ｂは、それぞれ、試験用治具１０の動作説明図である。図３は、試験用治具１０に付与される曲げモーメントとねじりモーメントの説明図である。図４は、試験用治具１０に付与される曲げモーメントの分布グラフ図である。図５は、試験用治具１０に付与されるねじりモーメントの分布グラフ図である。
＜試験用治具の構成＞
以下、図１Ａ乃至図５を参照して、本実施形態１に係る試験用治具１０の構成について説明する。図１Ａ、図１Ｂ、及び、図１Ｃは、それぞれ、本実施形態１に係る試験用治具１０の構成図である。図２及び図２Ｂは、それぞれ、試験用治具１０の動作説明図である。図３は、試験用治具１０に付与される曲げモーメントとねじりモーメントの説明図である。図４は、試験用治具１０に付与される曲げモーメントの分布グラフ図である。図５は、試験用治具１０に付与されるねじりモーメントの分布グラフ図である。
【0012】
図１Ａ乃至図１Ｃに示すように、本実施形態では、試験体９０は、長尺な本体部９１と本体部９１の両端部に配置された第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを有する構成になっている。以下、第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを総称する場合に「トルクアーム９２」と称する場合がある。試験体９０の第１トルクアームと第２トルクアームは、同形状及び同サイズになっており、かつ、試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０（図１Ｃ参照）を中心にして軸周りに回転対称に配置されている。つまり、第１トルクアームと第２トルクアームとを両端部に有する試験体９０は、中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０（図１Ｃ参照）を中心にして軸周りに回転対称な形状になっている。
【0013】
本実施形態に係る試験用治具１０は、試験体９０を固定する第１治具１１と、試験体９０の第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに当接する第２治具１２と、を備えている。本実施形態では、試験用治具１０は、第１治具１１が試験体９０の下方に固定配置され、第２治具１２が試験体９０の上方に上下動可能に配置される構成になっている。
【0014】
第１治具１１は、床面等に固定配置されるベース部１１１と、試験体９０の本体部９１を支持する複数の支持部（図示例では２つの支持部１１２ａ，１１２ｂ）と、試験体９０の本体部９１を保持する試験体ストッパ１１３と、試験体９０の本体部９１の両端部を保持するトルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂと、を有している。図示例では、ベース部１１１は、第１ベース部１１１ａと第２ベース部１１１ｂとの２つの部位を有する構成になっている。
【0015】
第１ベース部１１１ａは、第２ベース部１１１ｂの上方に配置され、かつ、支持部１１２ａ，１１２ｂと複数の試験体ストッパ１１３とが上面に設けられた部位である。第１ベース部１１１ａの上面は、平面状になっている。第１治具１１は、第１ベース部１１１ａの上面が水平になるように配置される。支持部１１２ａ，１１２ｂは、第１ベース部１１１ａの上面から上方に突出する突起部として形成されている。支持部１１２ａと支持部１１２ｂの上端部（頂点）は、第１ベース部１１１ａの上面から同じ高さの位置に設定されている。
【0016】
試験体ストッパ１１３は、試験体９０の変位やズレを抑制する構成要素である。試験体ストッパ１１３は、第１ベース部１１１ａの上面から上方に突出する突起部として形成されている。複数の試験体ストッパ１１３は、試験体９０が本体部９１の径方向に移動しないように、試験体９０の本体部９１を保持する部位である。第２ベース部１１１ｂは、第１ベース部１１１ａの下方に配置され、かつ、トルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂが上面に設けられた部位である。
【0017】
トルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂは、トルクアーム（第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂ）の変位やズレを抑制する構成要素である。トルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂは、試験体９０が本体部９１の軸方向に移動しないように、試験体９０の端部を保持する。トルクアームストッパ１１４ａは、第１トルクアーム９２ａの側面部に当接するように形成されている。トルクアームストッパ１１４ｂは、第２トルクアーム９２ｂの側面部に当接するように形成されている。
【0018】
試験体ストッパ１１３及びトルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂは、上面視で試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０（図１Ｃ参照）と第２治具１２の胴体部１２１の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ１２（図１Ｃ参照）とが重なる位置に試験体９０を配置するストッパ機構として機能する。図１Ａに示す例では、試験用治具１０は、試験体９０の変位やズレを抑制するために４つの試験体ストッパ１１３を有するとともに、トルクアーム（第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂ）の変位やズレを抑制するために２つのトルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂを有している。しかしながら、試験体ストッパ１１３及びトルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂは、これに限らず、試験体９０の変位やズレ及びトルクアーム（第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂ）の変位やズレを抑制できれば、数や形状を適宜変更することができる。
【0019】
第２治具１２は、試験体９０の第１トルクアーム９２ａに当接する第１当接部１２２ａと、試験体９０の第２トルクアーム９２ｂに当接する第２当接部１２２ｂと、両端部に第１当接部１２２ａと第２当接部１２２ｂが設けられ、かつ、試験体９０の本体部９１よりも長尺な胴体部１２１と、を有している。本実施形態では、第２治具１２の第１当接部１２２ａと第２当接部１２２ｂは、同形状及び同サイズになっており、かつ、胴体部１２１のそれぞれに対応する端部から下方向に突出するように配置されている。本実施形態では、第２治具１２の第１当接部１２２ａは、試験体９０の第１トルクアーム９２ａに対して上方から点接触で当接する構成になっている。また、第２治具１２の第２当接部１２２ｂは、試験体９０の第２トルクアーム９２ｂに対して上方から点接触で当接する構成になっている。
【0020】
図１Ｂに示すように、第１治具１１において、試験体９０の両端部から第１長さＬ１の位置に支持部１１２ａ，１１２ｂが配置されている。第１長さＬ１は、試験体９０の端部から最も近い支持部（支持部１１２ａ又は支持部１１２ｂ）までの水平距離である。
【0021】
図１Ｃに示す例では、第２治具１２は、試験体９０の本体部９１の軸心Ｃ９１から前後方向に第２長さＬ２の位置で、第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂと当接している。第２長さＬ２は、トルクアーム（第１トルクアーム９２ａ又は第２トルクアーム９２ｂ）と第２治具１２との当接位置から試験体９０の本体部９１の軸心Ｃ９１までの直交距離である。
【0022】
図２Ａに示すように、曲げモーメントとねじりモーメントの複合荷重試験では、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）により第２治具１２に荷重Ｆが付与される。すると、図２Ｂに示すように、試験用治具１０は、第２治具１２に作用する荷重Ｆを第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに付与する。これにより、試験用治具１０は、第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂを介して曲げモーメントＭとねじりモーメントＴとを試験体９０に付与する（同時に付与する）。
【0023】
図１Ｃに示すように、第１治具１１は、上面視で試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０と第２治具１２の胴体部１２１の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ１２とが重なる位置に試験体９０を配置する。
【0024】
また、第２治具１２は、上面視で第２治具１２の中心軸Ｃ１２が常に同じ位置になるように配置される。第２治具１２は、中心軸Ｃ１２を中心にして軸周りに回転させることができる。これにより、第２治具１２は、第１当接部１２２ａが試験体９０の軸心Ｃ９１に対して第２長さＬ２で第１トルクアーム９２ａと当接するとともに、第２当接部１２２ｂが試験体９０の軸心Ｃ９１に対して第２長さＬ２で第２トルクアーム９２ｂと当接する。
【0025】
複合荷重試験の試験者は、支持部１１２ａと支持部１１２ｂとの間の距離が異なる複数の第１治具１１を予め用意しておき、運用に応じて第１治具１１を取り換えることで、第１長さＬ１の値を変更することができる。
【0026】
また、複合荷重試験の試験者は、胴体部１２１の長さが異なる複数の第２治具１２を予め用意しておき、運用に応じて第２治具１２を取り換えることで、第２長さＬ２の値を変更することができる。当接位置１２２から試験体の軸心Ｃ９１までの直交距離である第２長さＬ２を変化させることで、試験体９０に付与するねじりモーメントの大きさを調整することができる。
【0027】
また、本実施形態１では本体部９１とトルクアームとが一体の試験体９０について説明したが、試験体からトルクアームを分離可能な構成にするとよい。試験用治具として、長さが異なるトルクアームを用意し、本体部９１のみからなる試験体に取り付けることができる。トルクアームを交換して第２長さＬ２を変化させ、試験体に付与するねじりモーメントの大きさを調整することができる。
【0028】
図２Ｂに示すように、荷重Ｆを第２治具１２（好ましくは胴体部１２１の中心位置）に付与した場合に、曲げモーメントＭとねじりモーメントＴとが、ともに試験体９０に同時に付与される。このとき、試験体９０に作用する曲げモーメントＭとねじりモーメントＴは、図３に示す荷重が試験体９０に作用するため、以下の式（１）と式（２）から算出することができる。図３は、試験用治具１０により試験体９０に付与される曲げモーメントＭとねじりモーメントＴを示している。
Ｍ＝（Ｆ×Ｌ２）／２ …（１）
Ｔ＝（Ｆ／２）×Ｌ１ …（２）
Ｍ＝（Ｆ×Ｌ２）／２ …（１）
Ｔ＝（Ｆ／２）×Ｌ１ …（２）
【0029】
図４は、試験用治具１０により試験体９０に付与される曲げモーメントＭの分布を示している。図４において、横軸は、試験体９０端部からの距離を示しており、また、縦軸は、曲げモーメントＭを示している。また、図５は、試験用治具１０により試験体９０に付与されるねじりモーメントの分布を示している。図５において、横軸は、試験体９０端部からの距離を示しており、また、縦軸は、ねじりモーメントＴを示している。
【0030】
図４及び図５から分かるように、試験体９０の端部から支持部１１２ａ，１１２ｂまでの水平距離である第１長さＬ１（試験体９０の端部から最も近い支持部（支持部１１２ａ又は支持部１１２ｂ）までの水平距離）は、曲げモーメントＭにのみ効き、ねじりモーメントＴには影響しない。また、図４及び図５から分かるように、第２長さＬ２（試験体９０のトルクアームと第２治具１２の当接部との当接位置から試験体９０の軸心Ｃ９１までの直交距離）は、ねじりモーメントＴにのみ効き、曲げモーメントＭには影響しない。そのため、試験用治具１０は、試験体９０に付与する曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの大きさを独立でかつ簡単に調整することができる。
【0031】
本実施形態では、第２治具１２は、試験体９０のトルクアームに連結されずに接触した構成になっている。しかしながら、第２治具１２は、軸受け等の部品を介して試験体９０のトルクアームに連結するようにしてもよい（図６参照）。図６は、第２治具１２の変形例の構成図である。図６に示す例では、第２治具１２は、当接部１２２が第１部材１２３と第２部材１２４とに分離可能な構成になっている。第１部材１２３は、試験体９０のトルクアーム９２が挿入される孔部１２３Ｈｏが形成された部材である。第２部材１２４は、胴体部１２１（図１Ａ参照）に繋がっている部材である。第１部材１２３と第２部材１２４とは、固定ネジ１２５で締結される構成になっている。第２治具１２は、試験体９０のトルクアーム９２を第１部材１２３の孔部１２３Ｈｏに挿入して、第１部材１２３と第２部材１２４とを固定ネジ１２５で締結することで、試験体９０のトルクアーム９２に連結することができる。第２治具１２と試験体９０のトルクアーム９２とを連結した場合に、試験用治具１０は、第２治具１２の上下方向の繰り返しの変位によって、上下方向の両振りの曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの複合荷重試験を行うことができる。
【0032】
また、本実施形態では、単軸荷重試験機（図示せず）を使用して荷重Ｆを一点で第２治具１２に印加することを想定している。しかしながら、試験用治具１０は、それに限らず、複数点で第２治具１２に印加した荷重の合力のベクトルが図２Ａ及び図２Ｂに示す荷重Ｆのベクトルと一致すれば、任意の荷重試験機を使用することもできる。
【0033】
また、試験体９０の本体部９１は、例えば丸パイプ形状のものや、角パイプ形状のもの、棒形状のものが好ましいが、これらに限らない。試験体９０は、本体部９１の形状に応じて、本体部９１の両端部に図示せぬ追加の部品を取り付け、図示せぬ追加の部品介して本体部９１とトルクアーム９２とを連結するようにしてもよい。
【0034】
試験は、必ずしも曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの双方を試験体９０に付与しなくてもよい場合がある。そのため、場合によっては、試験用治具１０は、トルクアーム９２を有していない、本体部９１のみを有する試験体９０に対して、第２治具１２の当接部１２２を試験体９０の本体部９１に当接させることで、単純に曲げモーメントＭを試験体９０に付与することもできる。
【0035】
なお、図１Ａに示す例では、試験体９０は、本体部９１の両端部から１８０°の位相差で逆向きに第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとが突出するように配置された構成になっている。しかしながら、試験体９０は、中心軸Ｃ９０（図１Ｃ参照）を中心にして軸周りに回転対称性な構成にすることができるため、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示す構成にすることができる。図７Ａ及び図７Ｂは、試験体９０の変形例の構成図である。図７Ａ及び図７Ｂに示す例では、試験体９０は、本体部９１の両端部から中心軸Ｃ９０に対して逆向きの同じ位相差で第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとが突出するように配置された構成になっている。このような試験体９０は、中心軸Ｃ９０を中心にして軸周りに回転対称性な構成になっている。
【0036】
＜試験用治具及び試験方法の主な特徴＞
（１）図１Ａに示すように、本実施形態に係る試験用治具１０は、長尺な本体部９１と本体部９１の両端部に配置された第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを有する試験体９０を固定する第１治具１１と、試験体９０の第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに当接する第２治具１２と、を備えている。本実施形態に係る試験用治具１０は、第２治具１２に作用する荷重Ｆを第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに付与することにより、第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂを介して曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）とを試験体９０に付与する（同時に付与する）。
（１）図１Ａに示すように、本実施形態に係る試験用治具１０は、長尺な本体部９１と本体部９１の両端部に配置された第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを有する試験体９０を固定する第１治具１１と、試験体９０の第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに当接する第２治具１２と、を備えている。本実施形態に係る試験用治具１０は、第２治具１２に作用する荷重Ｆを第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに付与することにより、第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂを介して曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）とを試験体９０に付与する（同時に付与する）。
【0037】
このような本実施形態に係る試験用治具１０は、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）で曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）を併せて試験体９０に付与するとともに、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを独立で正確に調整することができる。
【0038】
（２）図１Ｃに示すように、本実施形態に係る試験用治具１０は、上面視で、第１トルクアーム９２ａと第２治具１２の第１当接部１２２ａとの当接位置から試験体９０の本体部９１の軸心Ｃ９１までの直交距離（第２長さＬ２）及び第２トルクアーム９２ｂと第２治具１２の第２当接部１２２ｂとの当接位置から試験体９０の本体部９１の軸心Ｃ９１までの直交距離（第２長さＬ２）を変化させることで、試験体９０に付与するねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを調整する構成になっているとよい。つまり、試験用治具１０は、第２治具１２を交換することで、第２治具１２の第１当接部１２２ａと第２当接部１２２ｂの双方で第２長さＬ２が同じになるようにしつつ、試験体９０のトルクアームと第２治具１２との当接位置及を変更して、第２長さＬ２（図１Ｃ参照）を変化させることで、試験体９０に付与するねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを調整する構成になっているとよい。
【0039】
このような本実施形態に係る試験用治具１０は、試験体９０に付与するねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを正確かつ容易に調整することができる。
【0040】
（３）図１Ｂに示すように、本実施形態に係る試験用治具１０の第１治具１１は、試験体９０の本体部９１を支持する複数の支持部１１２ａ，１１２ｂを有し、上面視で、試験体９０の一方の端部から最も近い支持部１１２ａまでの水平距離（第１長さＬ１）及び試験体９０の他方の端部から最も近い支持部１１２ｂまでの水平距離（第１長さＬ１）を変化させることで、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）の大きさを調整する構成になっているとよい。つまり、試験用治具１０は、第１治具１０１１を交換することで、試験体９０の本体部９１の両端部で第１長さＬ１が同じになるようにしつつ、試験体９０と第１治具１１との当接位置を変更して、第１長さＬ１を変化させることで、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）の大きさを調整する構成になっているとよい。
【0041】
このような本実施形態に係る試験用治具１０は、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）の大きさを正確かつ容易に調整することができる。
【0042】
（４）図１Ａに示すように、本実施形態に係る試験用治具１０の第１治具１１は、試験体９０の本体部９１を支持する複数の支持部１１２ａ，１１２ｂと、支持部１１２ａ，１１２ｂが設けられたベース部１１１と、を有している。また、試験用治具１０の第２治具１２は、第１トルクアーム９２ａに当接する第１当接部１２２ａと、第２トルクアーム９２ｂに当接する第２当接部１２２ｂと、第１当接部１２２ａと第２当接部１２２ｂが設けられ、かつ、試験体９０の本体部９１よりも長尺な胴体部１２１と、を有している。第２治具１２の第１当接部１２２ａと第２当接部１２２ｂは、同形状及び同サイズになっており、かつ、胴体部１２１のそれぞれに対応する端部から下方向に突出するように配置されている構成になっているとよい。
【0043】
このような本実施形態に係る試験用治具１０は、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）で曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）を併せて試験体９０に付与するとともに、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを独立で正確に調整することができる。
【0044】
（５）図１Ｃに示すように、本実施形態に係る試験用治具１０の第１治具１１は、上面視で試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０と第２治具１２の胴体部１２１の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ１２とが重なる位置に試験体９０を配置するストッパ機構（試験体ストッパ１１３及びトルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂ）をさらに有する構成になっているとよい。
【0045】
【0046】
（６）図１Ａに示すように、本実施形態に係る試験方法は、長尺な本体部９１と本体部９１の両端部に配置された第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとを有する試験体９０を固定する第１治具１１と、試験体９０の第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに当接する第２治具１２と、を備える試験用治具１０を用いて、第２治具１２に作用する荷重Ｆを第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに付与することにより、第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂを介して曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）とを試験体９０に付与する（同時に付与する）ものである。
【0047】
このような本実施形態に係る試験方法は、簡単な構造の試験用治具１０を用いて、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）で曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）を試験体９０に付与するとともに、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）とねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを独立で正確に調整することができる。
【0048】
以上の通り、本実施形態１に係る試験用治具１０によれば、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機で曲げモーメントとねじりモーメントを試験体に付与すること、及び、両モーメント（試験体に付与する曲げモーメントとねじりモーメント）の大きさを独立で正確に調整することを実現することができる。
【0049】
［実施形態２］
実施形態１に係る試験用治具１０（図１Ａ参照）は、荷重Ｆが付与される第２治具１２が試験体９０の上方に配置される構成になっている。これに対し、本実施形態２では、第２治具１２の少なくとも荷重Ｆが付与される部位が試験体９０の下方に配置される試験用治具１０Ａ（図８参照）を提供する。
実施形態１に係る試験用治具１０（図１Ａ参照）は、荷重Ｆが付与される第２治具１２が試験体９０の上方に配置される構成になっている。これに対し、本実施形態２では、第２治具１２の少なくとも荷重Ｆが付与される部位が試験体９０の下方に配置される試験用治具１０Ａ（図８参照）を提供する。
【0050】
以下、図８を参照して、本実施形態２に係る試験用治具１０Ａの構成について説明する。８は、本実施形態２に係る試験用治具１０Ａの構成図である。
【0051】
【0052】
第２治具１０１２は、実施形態１に係る試験用治具１０の第２治具１２（図１参照）と比較すると、それぞれ、胴体部１２１と第１当接部１２２ａと第２当接部１２２ｂの代わりに、胴体部１１２１と第１当接部１１２２ａと第２当接部１１２２ｂを有している点で相違している。
【0053】
胴体部１１２１は、両端部に第１当接部１１２２ａと第２当接部１１２２ｂが設けられた部位である。胴体部１１２１は、荷重Ｆが引張荷重として付与される部位であり、試験体９０及び第１治具１１のベース１１１の下方に配置される。
【0054】
第１当接部１１２２ａは、試験体９０の第１トルクアーム９２ａに当接する部位であり、第２治具１０１２の胴体部１１２１の一方の端部から上方に延びるように配置されている。
【0055】
第１当接部１１２２ａは、試験体９０の第２トルクアーム９２ｂに当接する部位であり、第２治具１０１２の胴体部１１２１の他方の端部から上方に延びるように配置されている。
【0056】
第２治具１０１２の第１当接部１１２２ａと第２当接部１１２２ｂは、同形状及び同サイズになっている。本実施形態では、第２治具１０１２の第１当接部１１２２ａは、上端部がフック状の形状を呈しており、その上端部が試験体９０の第１トルクアーム９２ａに対して上方から点接触で当接する構成になっているものとして説明する。また、第２治具１０１２の第２当接部１１２２ｂは、上端部がフック状の形状を呈しており、その上端部が試験体９０の第２トルクアーム９２ｂに対して上方から点接触で当接する構成になっているものとして説明する。
【0057】
本実施形態では、第１治具１１の試験体ストッパ１１３及びトルクアームストッパ１１４ａ，１１４ｂは、上面視で試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０（図１Ｂ及び図１Ｃ参照）と第２治具１０１２の胴体部１１２１の中心位置に仮想的に配置された中心軸（図１Ｃに示す中心軸Ｃ１２と同じもの）とが重なる位置に試験体９０を配置するストッパ機構として機能する。
【0058】
曲げモーメントとねじりモーメントの複合荷重試験では、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）により第２治具１０１２に荷重Ｆ（引張荷重）が付与される。すると、試験用治具１０は、第２治具１２に作用する荷重Ｆを第１トルクアーム９２ａと第２トルクアーム９２ｂとに付与する。これにより、試験用治具１０Ａは、第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂを介して曲げモーメントＭとねじりモーメントＴとを試験体９０に付与する。
【0059】
このような本実施形態２に係る試験用治具１０Ａは、実施形態１に係る試験用治具１０と同様に、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）で曲げモーメントＭとねじりモーメントＴを試験体９０に付与するとともに、試験体９０に付与する曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの大きさを独立で正確に調整することができる。
【0060】
また、本実施形態２に係る試験用治具１０Ａは、実施形態１に係る試験用治具１０（図１Ａ参照）と同様に、第２治具１０１２を交換することで、第２治具１０１２の第１当接部１１２２ａと第２当接部１１２２ｂの双方で第２長さＬ２（図１Ｃ参照）が同じになるようにしつつ、試験体９０のトルクアームと第２治具１０１２との当接位置変更して、第２長さＬ２を変化させることで、試験体９０に付与するねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを調整する構成になっているとよい。
【0061】
このような本実施形態２に係る試験用治具１０Ａは、実施形態１に係る試験用治具１０と同様に、試験体９０に付与するねじりモーメントＴ（図２Ｂ参照）の大きさを正確かつ容易に調整することができる。
【0062】
また、本実施形態２に係る試験用治具１０Ａは、実施形態１に係る試験用治具１０（図１Ａ参照）と同様に、第１治具１０１１を交換することで、試験体９０の本体部９１の両端部で第１長さＬ１（図１Ｂ参照）が同じになるようにしつつ、試験体９０と第１治具１０１１との当接位置を変更して、第１長さＬ１（図１Ｂ参照）を変化させることで、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）の大きさを調整する構成になっているとよい。
【0063】
このような本実施形態２に係る試験用治具１０Ａは、実施形態１に係る試験用治具１０と同様に、試験体９０に付与する曲げモーメントＭ（図２Ｂ参照）の大きさを正確かつ容易に調整することができる。
【0064】
本実施形態では、第２治具１０１２は、試験体９０のトルクアームに連結されずに接触した構成になっている。しかしながら、第２治具１０１２は、軸受け等の部品を介して試験体９０のトルクアームに連結するようにしてもよい（図９参照）。図９は、第２治具１０１２の変形例の構成図である。図６に示す例では、第２治具１０１２は、当接部１１２２が第１部材１１２３と第２部材１１２４とに分離可能な構成になっている。第１部材１１２３は、試験体９０のトルクアーム９２が挿入される孔部１１２３Ｈｏが形成された部材である。第２部材１１２４は、胴体部１１２１（図８参照）に繋がっている部材である。第１部材１１２３と第２部材１１２４とは、固定ネジ１１２５で締結される構成になっている。第２治具１０１２は、試験体９０のトルクアーム９２を第１部材１１２３の孔部１１２３Ｈｏに挿入して、第１部材１１２３と第２部材１１２４とを固定ネジ１１２５で締結することで、試験体９０のトルクアーム９２に連結することができる。第２治具１０１２と試験体９０のトルクアーム９２とを連結した場合に、試験用治具１０Ａは、第２治具１０１２の上下方向の繰り返しの変位によって、上下方向の両振りの曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの複合荷重試験を行うことができる。
【0065】
以上の通り、本実施形態２に係る試験用治具１０Ａによれば、実施形態１に係る試験用治具１０（図１Ａ参照）と同様に、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機で曲げモーメントとねじりモーメントを試験体に付与すること、及び、両モーメント（試験体に付与する曲げモーメントとねじりモーメント）の大きさを独立で正確に調整することを実現することができる。
【0066】
【0067】
図１０に示すように、本実施形態３に係る試験用治具１０Ｂは、図１に示す実施形態１に係る試験用治具１０の天地を逆にした構成になっている。つまり、本実施形態３に係る試験用治具１０Ｂは、図１に示す実施形態１に係る試験用治具１０の第１治具１１と同様の構成の第２治具２０１１を上方に配置し、図１に示す実施形態１に係る試験用治具１０の第２治具１２と同様の構成の第１治具２０１２を上方に配置した構成になっている。
【0068】
具体的には、本実施形態に係る試験用治具１０Ｂは、試験体９０の下方に固定配置される第１治具２０１２と、試験体９０の上方に上下動可能に配置される第２治具２０１１と、を備えている。
【0069】
第１治具２０１２は、試験体９０の第１トルクアーム９２ａに当接する第１当接部２１２２ａと、試験体９０の第１トルクアーム９２ａに当接する第２トルクアーム９２ｂに当接する第２当接部２１２２ｂと、両端部に第１当接部２１２２ａと第２当接部２１２２ｂが設けられ、かつ、試験体９０の本体部９１よりも長尺な胴体部２１２１と、を有している。本実施形態では、第１治具２０１２の第１当接部２１２２ａと第２当接部２１２２ｂは、同形状及び同サイズになっており、かつ、胴体部２１２１のそれぞれに対応する端部から上方向に突出するように配置されている。第１治具２０１２の第１当接部２１２２ａは、試験体９０の第１トルクアーム９２ａに対して下方から点接触で当接する構成になっている。また、第１治具２０１２の第２当接部２１２２ｂは、試験体９０の第２トルクアーム９２ｂに対して下方から点接触で当接する構成になっている。
【0070】
第２治具２０１１は、空間に上下動可能に配置されるベース部２１１１と、試験体９０の本体部９１を支持する複数の支持部（図示例では２つの支持部２１１２ａ，２１１２ｂ）と、試験体９０の本体部９１を保持する試験体ストッパ２１１３と、試験体９０の本体部９１の両端部を保持するトルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂと、を有している。図示例では、ベース部２１１１は、第１ベース部２１１１ａと第２ベース部２１１１ｂとの２つの部位を有する構成になっている。
【0071】
第１ベース部２１１１ａは、第２ベース部２１１１ｂの下方に配置され、かつ、支持部２１１２ａ，２１１２ｂと複数の試験体ストッパ２１１３とが下面に設けられた部位である。第１ベース部２１１１ａの下面は、平面状になっている。第２治具２０１１は、第１ベース部２１１１ａの下面が水平になるように配置される。支持部２１１２ａ，２１１２ｂは、第１ベース部２１１１ａの下面から下方に突出する突起部として形成されている。支持部２１１２ａと支持部２１１２ｂの下端部は、第１ベース部１１１ａの下面から同じ距離だけ下側の位置に設定されている。
【0072】
試験体ストッパ２１１３は、試験体９０の変位やズレを抑制する構成要素である。試験体ストッパ２１１３は、第１ベース部２１１１ａの下面から下方に突出する突起部として形成されている。複数の試験体ストッパ２１１３は、試験体９０が本体部９１の径方向に移動しないように、試験体９０の本体部９１を保持する部位である。第２ベース部２１１１ｂは、第１ベース部２１１１ａの上方に配置され、かつ、トルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂが下面に設けられた部位である。
【0073】
トルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂは、トルクアーム（第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂ）の変位やズレを抑制する構成要素である。トルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂは、試験体９０が本体部９１の軸方向に移動しないように、試験体９０の端部を保持する。トルクアームストッパ２１１４ａは、第１トルクアーム９２ａの側面部に当接するように形成されている。トルクアームストッパ２１１４ｂは、第２トルクアーム９２ｂの側面部に当接するように形成されている。
【0074】
試験体ストッパ２１１３及びトルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂは、上面視で試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０（図１Ｃ参照）と第１治具２０１２の胴体部２１２１の中心位置に仮想的に配置された中心軸（図１Ｃに示す中心軸Ｃ１２と同じもの）とが重なる位置に試験体９０を配置するストッパ機構として機能する。図１０に示す例では、試験体ストッパ２１１３及びトルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂは、試験体９０の変位やズレ及びトルクアーム（第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂ）の変位やズレを抑制できれば、数や形状を適宜変更することができる。
【0075】
本実施形態に係る試験用治具１０Ｂの第１治具２０１２は、第１トルクアーム９２ａに当接する第１当接部２１２２ａと、第２トルクアーム９２ｂに当接する第２当接部２１２２ｂと、第１当接部２１２２ａと第２当接部２１２２ｂが設けられ、かつ、試験体９０の本体部９１よりも長尺な胴体部２１２１と、を有している。また、試験用治具１０Ｂの第２治具２０１１は、試験体９０の本体部９１を支持する複数の支持部２１１２ａ，２１１２ｂと、支持部２１１２ａ，２１１２ｂが設けられたベース部２１１１と、を有している。第１治具２０１２の第１当接部２１２２ａと第２当接部２１２２ｂは、同形状及び同サイズになっており、かつ、胴体部２１２１のそれぞれに対応する端部から上方向に突出するように配置されている。
【0076】
このような本実施形態に係る試験用治具１０Ｂは、第１治具２０１２に作用する荷重Ｆを試験体９０の本体部９１に付与することにより、試験体９０の本体部９１と第１トルクアーム９２ａ及び第２トルクアーム９２ｂとの間で生じる応力を利用して曲げモーメントＭとねじりモーメントＴとを試験体９０に付与する構成になっている。
【0077】
係る構成において、本実施形態に係る試験用治具１０Ｂは、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機（図示せず）で曲げモーメントＭとねじりモーメントＴを試験体９０に付与するとともに、試験体９０に付与する曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの大きさを独立で正確に調整することができる。
【0078】
また、本実施形態に係る試験用治具１０Ｂの第２治具２０１１は、上面視で試験体９０の中心位置に仮想的に配置された中心軸Ｃ９０（図１Ｃ参照）と第１治具２０１２の胴体部２１２１の中心位置に仮想的に配置された中心軸（図１Ｃに示す中心軸Ｃ１２と同じもの）とが重なる位置に試験体９０を配置するストッパ機構（試験体ストッパ２１１３及びトルクアームストッパ２１１４ａ，２１１４ｂ）を有している。
【0079】
このような本実施形態に係る試験用治具１０Ｂは、曲げモーメントＭとねじりモーメントＴの大きさの調整に適した位置に、試験体９０を配置することができる。
【0080】
以上の通り、本実施形態３に係る試験用治具１０Ｂによれば、実施形態１に係る試験用治具１０（図１Ａ参照）と同様に、簡単な構造でありながら、汎用的な単軸荷重試験機で曲げモーメントとねじりモーメントを試験体に付与すること、及び、両モーメント（試験体に付与する曲げモーメントとねじりモーメント）の大きさを独立で正確に調整することを実現することができる。
【0081】
本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0082】
例えば、前記した実施形態１に係る試験用治具１０は、長尺な試験体の試験用治具であって、試験体の両端に配置された第１トルクアーム及び第２トルクアームと、前記試験体を固定する第１治具と、前記試験体の前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第２治具と、を備え、前記第２治具に作用する荷重を前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに付与することにより、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する構成であってもよい。
【0083】
また、例えば、前記した実施形態２に係る試験用治具１０Ａ及び前記した実施形態３に係る試験用治具１０Ｂは、長尺な試験体の試験用治具であって、試験体の両端に配置された第１トルクアームと第２トルクアームと、前記第１トルクアームと前記第２トルクアームとに当接する第１治具と、前記試験体を固定する第２治具と、を備え、前記第１治具に作用する荷重を、前記第１トルクアーム及び前記第２トルクアームを介して前記試験体に付与することにより、曲げモーメントとねじりモーメントとを前記試験体に付与する構成であってもよい。
【符号の説明】
【0084】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 試験用治具
１１，２０１２ 第１治具
１１１，２１１１ ベース部
１１１ａ，２１１１ａ 第１ベース部
１１１ｂ，２１１１ｂ 第２ベース部
１１２（１１２ａ，１１２ｂ），２１１２ａ，２１１２ｂ 支持部
１１３，２１１３ 試験体ストッパ（ストッパ機構）
１１４（１１４ａ，１１４ｂ），２１１４ａ，２１１４ｂ トルクアームストッパ（ストッパ機構）
１２，１０１２，２０１１ 第２治具
１２１，１１２１，２１２１ 胴体部
１２２ 当接部
１２２ａ，１１２２ａ，２１２２ａ 第１当接部
１２２ｂ，１１２２ｂ，２１２２ｂ 第２当接部
１２３，１１２３ 第１部材
１２３Ｈｏ，１１２３Ｈｏ 孔部
１２４，１１２４ 第２部材
１２５，１１２５ 固定ネジ
９０ 試験体
９１ 本体部
９２ トルクアーム
９２ａ 第１トルクアーム
９２ｂ 第２トルクアーム
Ｃ１２ 中心軸
Ｃ９０ 中心軸
Ｃ９１ 軸心
Ｆ 荷重
Ｌ１ 第１長さ（水平距離）
Ｌ２ 第２長さ（直交距離）
Ｍ 曲げモーメント
Ｔ ねじりモーメント
１１，２０１２ 第１治具
１１１，２１１１ ベース部
１１１ａ，２１１１ａ 第１ベース部
１１１ｂ，２１１１ｂ 第２ベース部
１１２（１１２ａ，１１２ｂ），２１１２ａ，２１１２ｂ 支持部
１１３，２１１３ 試験体ストッパ（ストッパ機構）
１１４（１１４ａ，１１４ｂ），２１１４ａ，２１１４ｂ トルクアームストッパ（ストッパ機構）
１２，１０１２，２０１１ 第２治具
１２１，１１２１，２１２１ 胴体部
１２２ 当接部
１２２ａ，１１２２ａ，２１２２ａ 第１当接部
１２２ｂ，１１２２ｂ，２１２２ｂ 第２当接部
１２３，１１２３ 第１部材
１２３Ｈｏ，１１２３Ｈｏ 孔部
１２４，１１２４ 第２部材
１２５，１１２５ 固定ネジ
９０ 試験体
９１ 本体部
９２ トルクアーム
９２ａ 第１トルクアーム
９２ｂ 第２トルクアーム
Ｃ１２ 中心軸
Ｃ９０ 中心軸
Ｃ９１ 軸心
Ｆ 荷重
Ｌ１ 第１長さ（水平距離）
Ｌ２ 第２長さ（直交距離）
Ｍ 曲げモーメント
Ｔ ねじりモーメント
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
