万能試験機

万能試験機（UTM）は、万能試験機、^[1] 万能引張機、材料試験機、材料試験フレームとも呼ばれ、引張強度（引っ張り）と圧縮強度（押し込み）、曲げ強度、曲げ、せん断、硬度、ねじり試験に使用され、材料の設計と品質確保に貴重なデータを提供します。引張試験機の以前の名前はテンソメーターです。名前の「万能」という部分は、材料、部品、構造に対する多くの標準テストアプリケーションを実行できること（つまり、多用途である）を反映しています。

電気機械式 UTM は電気モーターを使用して制御された力を加え、油圧式 UTM は油圧システムを使用して力を加えます。電気機械式 UTM は精度、速度、使いやすさで好評を博しており、引張、圧縮、曲げ試験など、幅広い用途に適しています。

一方、油圧式 UTM はより高い力を生成できるため、極度の力を加える必要がある金属や合金などの高強度材料の試験によく使用されます。どちらのタイプの UTM も、航空宇宙、自動車、建設、材料科学などのさまざまな業界で重要な役割を果たしており、エンジニアや研究者が設計、品質管理、研究の目的で材料の機械的特性を正確に評価できるようにしています。

いくつかのバリエーションが使用されています。^[2] 一般的なコンポーネントは次のとおりです。

• ロード フレーム - 通常は、マシンの 2 つの強力なサポートで構成されます。一部の小型マシンでは、サポートが 1 つしかありません。
• ロード セル-力 変換器または荷重を測定するその他の手段が必要です。通常、規制または品質システムによって定期的な校正が義務付けられています。
• クロスヘッド - 可動クロスヘッド (クロスヘッド) は、上下に動くように制御されます。通常、これは一定の速度で行われます。定速伸長(CRE) マシンと呼ばれることもあります。一部のマシンでは、クロスヘッド速度をプログラムしたり、周期的なテスト、一定の力でのテスト、一定の変形でのテストなどを実行したりできます。電気機械式、サーボ油圧式、リニア ドライブ、共振ドライブが使用されます。
• 伸びや変形を測定する手段 - 多くのテストでは、クロスヘッドの動きに対する 試験片の反応を測定する必要があります。伸び計が使用されることもあります。
• コントロール パネルとソフトウェア デバイス - データの取得と分析のためにユーザーが設定したパラメーターを使用してテスト結果を提供します。一部の古いマシンには、ダイヤルまたはデジタル ディスプレイと チャート レコーダーが付いています。多くの新しいマシンには、分析と印刷用のコンピューター インターフェイスが付いています。
• コンディショニング - 多くのテストでは、制御されたコンディショニング (温度、湿度、圧力など) が必要です。テストでは、機械を制御された部屋に設置するか、テストサンプルの周囲に特別な環境チャンバーを配置します。
• 多くの試験方法では、試験治具、試験片保持ジョー、および関連するサンプル作成装置が必要になります。

セットアップと使用法は、多くの場合、標準化団体によって発行される試験方法に詳しく記載されています。この試験方法では、サンプルの準備、固定具、ゲージ長（調査または観察対象の長さ）、分析などが指定されています。

試験片はグリップの間に機械内に配置され、必要に応じて伸び計が試験中のゲージ長の変化を自動的に記録します。伸び計が取り付けられていない場合は、試験片が保持されているクロスヘッド間の変位を機械自体が記録します。ただし、この方法では、試験片の長さの変化だけでなく、試験機とその駆動システムの他のすべての伸縮性コンポーネント、およびグリップ内の試験片の滑りも記録されます。

機械が起動すると、試験片に増加する負荷がかかり始めます。試験中、制御システムと関連ソフトウェアは試験片の負荷と伸長または圧縮を記録します。

機械は非常に小型の卓上システムから53MN（12百万lbf）以上の容量を持つものまで多岐にわたります。^{[3] [4]}

• 弾性係数
• 応力-ひずみ曲線
• ヤング率
• ネッキング（エンジニアリング）
• 疲労試験
• 油圧プレス

• ASTM E74 - 試験機の力表示を検証するための力測定機器の校正方法
• ASTM E83 - 伸び計システムの検証と分類の実践
• ASTM E1012 - 引張および圧縮軸力印加時の試験フレームと試験片アライメントの検証方法
• ASTM E1856 - 万能試験機からデータを取得するために使用されるコンピュータ化されたデータ収集システムの評価のための標準ガイド
• JIS K7171 - プラスチック材料及び製品の曲げ強度を測定するための規格

• 万能試験機で引張試験を行う動画をYouTubeで公開