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材料試験の目的と分類について

材料試験とは

材料試験とは、材料に引張・圧縮・曲げ・せん断などの荷重を加え、その際に生じる強度、剛性、硬さ、変形挙動といった
機械的特性を明らかにする試験です。
材料の安全性や性能を定量的に評価できるだけでなく、材料間の比較検討やコスト最適化にも広く活用されています。

材料試験の目的

材料試験は、新素材の開発を主とした研究開発の目的と、製品の品質確認の目的と大きく２つに分類されます。

① 研究開発　 – 技術開発部門/材料開発部門

新素材や新製品を対象とするため、試験方法そのものの検討・確立が必要となります。
・各種周辺装置（顕微鏡、分光装置、温度制御装置など）の検証
・複雑な試験条件・特殊な試験方法への対応
・試験の専門知識を有する技術者・研究者による実施が中心

② 品質管理　 – 品質保証、生産技術、工場部門

主に出荷前検査や量産品の性能保証を目的として実施されます。試験方法は確立されているが、サンプル数多いため効率的な試験が必要になります。
・試験方法は規格化・標準化されている
・試験サンプル数が多く、効率的かつ再現性の高い試験が求められる
・試験データの管理・トレーサビリティが重要
・ASTM／ISO／JIS、社内規格、親会社基準などへの準拠
・試験専門家ではないオペレータによる試験が多い

材料試験の分類

材料の力学的特性を評価するための材料試験の種類は大変多く、分類の方法にもいろいろ有ります。
① 試験対象による分類
② 力を加える速さによる分類
③ 力の加え方による分類

① 試験対象による分類

材料の強度試験
・静的試験 ・疲労試験 ・衝撃試験
・観察下試験(各種顕微鏡等)

構造物試験 – 大きな対象、実物に対する試験。
・静的試験 ・動的試験(疲労、耐久)
・振動試験 ・各種シミュレーション試験

②力を加える速さによる分類

静的試験
試験片や構造物に比較的ゆっくりと試験力(荷重)を加え、その際のひずみや変形量を測定する試験です。
引張試験や圧縮試験は代表的な静的試験に分類されます。

動的試験
試験片や構造物に高速で試験力(負荷)を与え、実使用環境に近い衝撃や繰り返し応力に対する応答を評価する試験です。

③力の加え方による分類

まとめ

材料試験は、材料に引張・圧縮・曲げ・せん断などの荷重を加え、強度や剛性、変形挙動といった機械的特性を
定量的に評価するための重要な試験です。
研究開発では新素材や新製品に対する高度な評価が求められ、品質管理では規格に基づいた再現性の高い効率的
な試験が重視されます。
材料試験によって得られるデータは、製品設計、安全性評価、品質保証、材料選定における基盤情報として、
ものづくりのあらゆる工程を支えています。

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< 参考文献 >
株式会社島津製作所 分析計測事業部 試験機ビジネスユニット．材料試験機の基礎 . 2021年9月
小山 信次, 鈴木 幸三 (2014）．　はじめての材料力学(第2版)． 森北出版