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日本工業規格

JIS

 K

7076

-1991

炭素繊維強化プラスチックの

面内圧縮試験方法

Testing methods for compressive properties of

carbon fibre reinforced plastics

1.

適用範囲  この規格は,炭素繊維強化プラスチックの面内圧縮試験方法について規定する。

備考1.  この規格は,一方向強化,織物を含む0-90°直交配向などの異方性材料に適用する。

2.

この規格の引用規格を,次に示す。

JIS B 7502

  外側マイクロメータ

JIS B 7507

  ノギス

JIS K 6900

  プラスチック用語

JIS K 7072

  炭素繊維強化プラスチックの試料の作製方法

JIS K 7100

  プラスチックの状態調節及び試験場所の標準状態

JIS Z 8401

  数値の丸め方

JIS Z 9051

  母平均の区間推定(標準偏差未知)

3.

この規格の中で{  }を付けて示してある単位及び数値は,従来単位によるものであって,

参考として併記したものである。

2.

用語の定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS K 6900 によるほか,次のとおりとする。

(1)

面内圧縮  力の方向が積層面と平行になる圧縮。

(2)

圧縮応力  圧縮試験中の任意の時点において試験片に加えられた圧縮力を,試験片のゲージ部の元の

断面積で除した値。

(3)

圧縮強さ  圧縮試験中に試験片に加わる最大の圧縮応力。

(4)

圧縮ひずみ  圧縮力によって,試験片の力の方向に生じた標線間距離の変化量を元の標線間距離で除

した無次元量。

(5)

最大圧縮ひずみ  圧縮強さに対応する圧縮ひずみ。

(6)

圧縮弾性率  圧縮応力−圧縮ひずみ線図の弾性限界内における直線部分のこう(勾)配から求めた値。

(7)

ポアソン比  弾性限界内において,圧縮応力の作用する方向のひずみ

ε

1

と,それに直交する方向のひ

ずみ

ε

2

との比の絶対値

1

2

ε

ε

(8)

標線間距離  ひずみを測定する目的で試験前に試験片のゲージ部に付けられた二つの標線の間の距離。

(9)

ゲージ部  試験片のタブを付けた部分を除く平行部。


2

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3.

試験方法の種類  試験方法の種類は,使用する試験ジグの違いによって次の二とおりとする。この場

合,A 法又は B 法のどちらを採用してもよい。

(1)  A

法  キ字形試験ジグを使用する方法。

参考  この方法は,一般的に行われている方法である。

(2)  B

法  円すい形試験ジグを使用する方法。

参考  この方法は,ISO DIS 8515 (Textile Glass Reinforced Plastics−Determination of Compression

Properties Pallalel to the Laminate)

及び一部の外国規格で採用されている方法である。

4.

試験片の状態調節並びに試験温度及び湿度

4.1

試験片の状態調節  試験片の状態調節は,原則として,試験前に JIS K 7100 の標準温度状態 2 級及

び標準湿度状態 2 級[温度 23±2℃及び相対湿度 (50±5) %]において 48 時間以上行う。

4.2

試験温度及び湿度  試験は,原則として 4.1 と同じ温湿度[温度 23±2℃及び相対湿度 (50±5) %]

の室内で行う。

5.

装置及び器具

5.1

試験機  試験機は,試験中にクロスヘツドの移動速度を一定に保つことができるもので,次のもの

で構成される。

(1)

圧縮盤  圧縮盤は,試験機の可動部及び固定部に位置して,試験片に圧縮荷重を加えるための部品で,

上下の加圧面の中心は,試験機の機枠の中心線上に一致し,平滑で互いに平行な二つの面を介して,

圧縮力が正しく軸方向に加わり,できるだけ圧縮力以外の力が加わらない構造のものとする。

(2)

力の指示計  力の指示計は,試験中に試験片に加えられる圧縮力のすべてを連続的に記録することが

できるものとし,設定した試験速度において力の値の±1%又はそれ以上の精度で指示できる機構のも

のとする。

(3)

ひずみ指示計  ひずみ指示計は,試験片にはり付けたひずみゲージを介して試験中のひずみ量の変化

を連続的に記録できるものとし,設定した試験速度において,ひずみの±1%又はそれ以上の精度で指

示できる機構のものとする。

5.2

試験ジグ  試験ジグは,試験中に試験片の座屈を防止するためのもので,その材質は鋼製とし,A

法又は B 法で用いる試験ジグの形状及び寸法を

図 及び図 に示す。


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(1)  A

法用試験ジグ

図 1  法用試験ジグの形状及び寸法

備考  A 法用試験ジグは,2 個一組とし,ボルト及びナットは,各 4 個とする。必要に応じて,ワッシ

ャーを用いてボルトで締め付けてもよい。

(2)  B

法用試験ジグ

図 2  法用試験ジグの形状及び寸法


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5.3

寸法測定器

5.3.1

マイクロメータ  マイクロメータは,試験片の幅及び厚さを測定するためのもので,JIS B 7502 

規定する測定範囲 0∼25mm のもの又はこれと同等以上の精度のものとする。

5.3.2

ノギス  ノギスは,試験片の長さを測定するためのもので,JIS B 7507 に規定する最大測定長

300mm

,最小読取値 0.05mm のもの又はこれと同等以上の精度のものとする。

6.

試験片

6.1

試験片の形状及び寸法  試験片の形状及び寸法は,次のとおりとする。

(1)  A

法試験片  A 法試験片の形状及び寸法は,図 3(a)及び表 に示す。

(2)  B

法試験片  B 法試験片の形状及び寸法は,図 3(b)及び表 に示す。


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図 3  面内圧縮試験用試験片の形状及び寸法

表 1  法及び 法の試験片の寸法

単位 mm

試験片の種類

試験片の部位

A

B

A  全長 78.0  134.0 
B  幅 12.5±0.5

  6.5±0.2

C  厚さ

2.0

±0.2(

1

)

  2.0±0.2

D  ゲージ部の長さ

 8.0

±0.5

  8.0±0.5

E  タブ部の長さ 35.0±0.5

63.0

±0.5

F  タブ部の厚さ

6.0

  4.0±0.2

(

1

)

一方向材では,1±0.2mm 厚さの試験片を用いても
よい。この場合,タブ部の厚さは,3mm とする。

6.2

試験片の作製  試験片の作製は,次による。

(1)

試験片に用いる積層板は,所定の厚さの板になるように JIS K 7072 に規定する方法(圧縮成形,オー

トクレーブ成形など)によって作製する。その積層板にタブ(

2

)

を板を構成する樹脂又は接着剤によっ

て適切な圧力で接着層の厚さが均一になるように固着させる。補強部のタブの材質は,A 法試験片で

は試験片と同じ材質の板を,B 法試験片では一般構造用の鋼板を用いる。さらに,タブ付きの板材料

からフライス加工などの機械加工又はこれと同等以上の精度で加工できる方法で試験片を作製する。

(

2

)  A

法試験片のタブの繊維配向角度は,試験片のゲージ部の繊維配向角度と同じになるようにす

る。

(2)  A

法試験片を機械加工するときには,試験片の両端面がその長手方向の中心軸に対し直角で互いに平


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行な平滑面となるように注意しなければならない。

また,機械加工によって過度に加熱しないように注意する。

(3)

繊維配列方向と試験片の切り出し角度とのずれが,試験結果に影響を及ぼすので,切り出し時には適

切なジグを用いるなどして,ずれが生じないように注意する。特に一方向材は,この点に注意する。

6.3

試験片の数  試験片の数は,次による。

(1)

試験片の数は,5 個以上とする。

(2)

異常な結果を示した試験片の値は捨て,この分の試験片を追加して試験する。

備考  タブ内で破壊した試験片のデータについては,明らかな異常値でないことが確認できれば採用

してもよい。この場合,報告にはタブ内で破壊した旨を記録する。

7.

操作

7.1

試験片の寸法測定  試験片のゲージ部の幅と厚さを中心を含む 3 か所で 0.01mm まで測定し,平均

断面積を算出する。試験片の長さ及びゲージ部の長さは,0.05mm まで測定する。

7.2

ひずみゲージのはり付け  ひずみ測定を行う場合は,ひずみゲージを試験片ゲージ部の中央部表裏

に,試験片長手方向及びこれと直角の方向に合わせて二軸ひずみゲージをはり付ける。

なお,ポアソン比を求めない場合には,試験片の長手方向に直角方向のひずみゲージは,不要である。

7.3

試験速度  試験速度は,次による。

(1)

試験速度は,試験中にクロスヘッドが移動する速度とする。この場合,クロスヘッドの移動速度が,

空運転か負荷運転に関係なく事実上変わらない試験機では,空運転時のクロスヘッドの移動速度を試

験速度とみなしてもよい。

(2)

試験速度は,毎分 1±0.5mm とする。

7.4

試験片の装着  試験片の装着は,試験片の種類によって,図 又は図 に示す試験ジグを用い,次

のとおりとする。

7.4.1

A

法  A 法は,次による。

(1)

試験片を

図 に示す A 法用試験ジグに挟んで,4 個の締付ボルトは,指で軽く締める程度とする(図

4

参照)

図 4  法用試験ジグの組立図

(2)  A

法用試験ジグに取り付けた試験片を圧縮盤の間に置き,試験片の中心線を圧縮盤の中心線に一致さ

せる。このとき,試験片の両端が圧縮盤と平行であることを確かめる。


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7.4.2

B

法  B 法は,次による。

(1)

図 に示す B 法用試験ジグのつかみ具(A 及び B)を部分的に開き,つかみ具の溝の部分に試験片の

タブ部を挿入する。

(2)

つかみ具を閉じた後,テーパ付スリーブ (C) 内にそのつかみ具を装着する。

(3)

同様に,試験片のもう一方のタブ部をつかみ具(A

′及び B′)に挿入し,テーパ付スリーブ (C′)  内に

そのつかみ具を装着する。このとき,両つかみ具間の距離を一定に保つためにスペーサ (E) を用いる。

(4)

つかみ具全体を外円筒 (D) 中に挿入する。

(5)

試験片の中心線を加圧面の中心線に一致させる。

(6)

つかみ具から試験片が抜けないように 230∼450N {23.3∼45.6kgf}  の予備荷重を加えて,

試験片をつか

み具に固定してからスペーサーを取り除く。このとき,力が外円筒 (D) に伝達されていないことを外

円筒を上下させて確認する。

7.5

試験機の始動  試験速度を規定の値に設定した後,試験機を始動させる。始動時は,上側加圧面を

試験片に打ち当てないように注意しなければならない。

7.6

測定  試験の目的に応じて,次の測定を行う。

(1)

破壊に至るまでの圧縮力−圧縮ひずみ線図又は圧縮応力−圧縮ひずみ線図を連続的又は適正なほぼ均

等なひずみ間隔で記録する。

(2)

最大圧縮荷重及び最大圧縮ひずみを記録する。

(3)

荷重方向のひずみに対し,直角方向のひずみを(1)と同様にして記録する。

(4)

圧縮弾性率は,(1)で得られた圧縮力−圧縮ひずみ線図又は圧縮応力−圧縮ひずみ線図から求める。

8.

計算

8.1

圧縮強さ  圧縮強さは,式(1)によって算出する。

m

c

c

A

P

=

σ

 (1)

ここに,

σ

c

圧縮強さ (MPa) {kgf/mm

2

}

P

c

最大圧縮力 (N) {kgf}

A

m

試験片の元の平均断面積 (mm

2

)

8.2

圧縮弾性率  圧縮弾性率は,圧縮力−圧縮ひずみ線図又は圧縮応力−圧縮ひずみ線図において初期

の直線部分を用いて,式(2)によって算出する。

1

1

ε

σ

ε

A

∆P

E

m

c

=

=

 (2)

ここに,

E

c

圧縮弾性率 (MPa)(

3

{kgf/mm

2

}

P: 圧縮力の増加分 (N) {kgf}

A

m

試験片の元の平均断面積 (mm

2

)

∆ε

1

又は

∆σ

に対応する圧縮ひずみ(

4

)

の増加分

∆σ

圧縮応力の増加分 (MPa) {kgf/mm

2

}

(

3

)

計算上は MPa になるが,通常は GPa で表している。

(

4

)

表裏の平均値。


8

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8.3

ポアソン比  ポアソン比は,圧縮弾性率の計算で用いた圧縮力の増加分

又は圧縮応力

∆σ

によって

生じる圧縮力方向のひずみの増加分

∆ε

1

とその直角方向のひずみの増加分

∆ε

2

を読み取り,式(3)によって算

出する。

1

2

ε

ε

v

c

=

 (3)

ここに,

ν

c

ポアソン比

∆ε

1

圧縮方向のひずみの増加分

∆ε

2

圧縮方向に直角方向のひずみ(

4

)

の増加分

8.4

試験結果の丸め方  圧縮強さ,圧縮弾性率,最大圧縮ひずみ及びポアソン比に関する各試験結果は,

個々に算出し,その結果の平均値を JIS Z 8401 によって有効数字 3 けたに丸める。ポアソン比は,有効数

字 2 けたに丸める。

8.5

標準偏差及び変動係数  標準偏差及び変動係数は,式(4)及び(5)によって算出し,JIS Z 8401 によっ

て有効数字 2 けたに丸める。

1

)

(

2

å

=

n

x

x

s

 (4)

100

×

=

x

s

CV

 (5)

ここに,

s: 標準偏差

CV: 変動係数

 (%)

x: 個々の測定値

: 測定値の平均値

n: 測定値の数

8.6

平均値の信頼限界  必要ならば,JIS Z 9051 によって,信頼率

0.95

における平均値の信頼限界を求

める。

9.

報告  報告には,必要に応じて次の事項を記入する。

(1)

試験した材料の種類,等級,製造業者名

(2)

試験片の種類,構成,炭素繊維の体積又は質量含有率

(3)

試験片の採取方向

(4)

試験片の作製方法

(5)

試験片の形状及び寸法

(6)

試験片の状態調節の温度,湿度及び時間

(7)

試験室の温度及び湿度

(8)

試験した試験片の数

(9)

試験装置の名称

(10)

試験速度

(11)

試験方法の種類

(12)

試験結果(採取した試験片個々の圧縮強さ,圧縮弾性率,最大圧縮ひずみ及びポアソン比の値並びに

それらの平均値,標準偏差及び変動係数)

(13)

試験年月日

(14)

その他特記すべき事項 


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関連規格  JIS K 7056  ガラス繊維強化プラスチックの圧縮試験方法

JIS K 7208

  プラスチックの圧縮試験方法

JIS B 7733

  圧縮試験機

ISO 604

Determination of Compressive Properties

ASTM D 695

Compressive Properties of Rigid Plastics

ASTM D 3410

Compressive Properties of Unidirectional or Crossply Fiber

Resin Composites


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参考  炭素繊維強化プラスチックのピラミッド形試験ジグによる 

面内圧縮試験方法

この参考は,本体の規定に関連する事柄を補足するもので,規定の一部ではない。

1.

適用範囲  この参考は,炭素繊維強化プラスチックの面内圧縮試験方法のうちピラミッド形ジグを用

いて圧縮する試験方法について記述する。

備考1.

この方法は,外国文献に見られる方法で我が国では実施例は少ないが,将来はん用的に使用

されることを想定して参考として記述することとした。

なお,

改正された ASTM D 3410 では採用されている方法で,

通常

IITRI

法と呼ばれている。

2.

この

参考は,本体と異なる部分について規定する。

2.

試験ジグ  試験ジグは,試験中に試験片の座屈を防止するためのもので,その材質は鋼製とし,試験

ジグの一例を

参考図 に示す。

参考図 1  ピラミッド形試験ジグの一例

3.

試験片の形状及び寸法  試験片の形状及び寸法は,参考図 及び参考表 に示す。タブの材質は,一

般構造用の鋼板又は織物材を用いたガラス繊維強化プラスチック板を用いる。


11

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参考図 2  ピラミッド形試験ジグ用試験片の形状

参考表 1  試験片の寸法

単位

mm

試験片の部位

寸法

A  全長 108 
B  幅

  6∼12.5

C  厚さ

  1∼2

D  ゲージ部の長さ

  8.0±0.5

E  タブ部の長さ

50

±0.5

F  タブ部の厚さ

    鋼製

1

  ±0.2

   GFRP 製 1.5±0.2


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炭素繊維複合材料本委員会  構成表

氏名

所属

(委員長)

宮  入  裕  夫

東京医科歯科大学医用器材研究所

阿  部  己喜雄

通商産業省基礎産業局

岩  井      篤

通商産業省基礎産業局

和  田  正  武

通商産業省生活産業局

細  川  幹  夫

工業技術院標準部

金  原      勲

東京大学工学部

影  山  和  郎

工業技術院機械技術研究所

野  口  義  男

科学技術庁航空宇宙技術研究所

劔  持      潔

工業技術院製品科学研究所

渡  辺      寧

工業技術院繊維高分子材料研究所

近  藤  春  樹

工業技術院大阪工業技術試験所

(植  村  幸  生)

工業技術院大阪工業技術試験所

則  竹  佑  治

防衛庁技術本部第

3

研究所

代  田      忠

代田技術事務所

犬  竹  紀  弘

石川島播磨重工業株式会社

井  出      正

富士重工業株式会社

酒  谷  芳  秋

三菱重工業株式会社

三  好  一  雄

三菱電機株式会社

(木名瀬  武  男)

三菱電機株式会社

村  島  善  樹

トヨタ自動車株式会社

星      郁  夫

日立化成工業株式会社

棚  橋  良  次

ヤマハ株式会社

笹  島  洋  一

住友電気工業株式会社

松  井  醇  一

東レ株式会社

山  内  啓  司

東邦レーヨン株式会社

奥  田  謙  介

呉羽化学工業株式会社

松  本  嘉  生

旭化成工業株式会社

山  口  金  哉

昭和高分子株式会社

藤  田  利  仁

日東紡績株式会社

(事務局)

鹿  毛  紀久雄

財団法人高分子素材センター

新  鍋  秀  文

財団法人高分子素材センター


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圧縮特性小委員会及び圧縮試験方法分科会  構成表

氏名

所属

(分科会長)

永  井  正  洋

東京医科歯科大学医用器材研究所

西  村  正  美

工業技術院標準部

宮  入  裕  夫

東京医科歯科大学医用器材研究所

影  山  和  郎

工業技術院機械技術研究所

大  塚  裕  光

工業技術院製品科学研究所

山  内  啓  司

東邦レーヨン株式会社

(安  藤  正  人)

東邦レーヨン株式会社

黒  木      徹

旭化成工業株式会社

(田辺泰弘,石村秀一) 旭化成工業株式会社

斉  藤      満

株式会社東洋精機製作所

奥  田  謙  介

呉羽化学工業株式会社

(柏  館    健)

呉羽化学工業株式会社

浅  黄  康  策

住友化学工業株式会社

土  田  健  次

東都化成株式会社

(事務局)

鹿  毛  紀久雄

財団法人高分子素材センター

新  鍋  秀  文

財団法人高分子素材センター