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      1명이 척추 측만증 교정 수술이 필요합니다

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      5,900 kN의

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      에너지

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홈 > 내부 평면 2축 테스트

내부 평면 2축 테스트

평면 2축 테스트 시스템
MTS 평면 이축 시스템의 테스트 영역 확대
재료 시험, 야금 및 시스템 엔지니어링 분야에서 25년 이상의 경험을 축적한 MTS 과학자인 Erik Schwarzkopf는 고객 참여에 대한 고유한 전문 지식을 제공합니다. MTS 수석 설계 엔지니어인 Steve Lemmer는 23년 이상 혁신적인 테스트 솔루션을 개발해 왔으며 MTS가 전 세계에 설치한 15개의 평면 2축 테스트 시스템을 설계하는 데 중요한 역할을 했습니다. 이 Q&A에서 그들은 평면 2축 테스트의 기원, 난제 및 이점에 대해 논의합니다.

Q: 평면 2축 테스트란 무엇입니까? 기존 단축 테스트와 어떻게 다릅니까?

Schwarzkopf 박사: 
평면 2축 테스트의 개념은 실제 세계에서 대부분의 구조와 구성요소가 하나 이상의 방향에서 하중을 받는다는 것입니다. 실제 조건을 시뮬레이션하려면 테스트 엔지니어는 공정을 상당히 제어하면서 시편을 여러 방향으로 당길 수 있는 기능이 필요합니다. 여기서 '제어'는 시편의 중심을 정확하게 중앙에 유지하고 추가적인 굽힘 응력의 위험을 제거하는 것을 의미합니다. 당사의 평면 2축 시스템은 이를 수행하기 위해 한 면에 네 개의 액추에이터를 사용합니다. 평면 2축 테스트용 시편은 네 개의 부착점이 있는 십자형 모양이라는 점에서 독특하며 십자가의 각 팔은 일반적으로 길이가 같습니다. 이것은 시편 중앙 주변의 모든 것이 고르게 늘어나야 하기 때문에 중요합니다. 그렇지 않으면 올바른 테스트 결과를 얻을 수 없습니다.

Q: 평면 2축 테스트는 어떻게 진행됩니까? 그 기원은 무엇입니까?

Schwarzkopf 박사:
 1960년대에 제트 엔진이 등장하면서 평면 2축 테스트의 필요성이 대두되었습니다. 항공 우주 제조업체는 항공기 구조물의 응력 상태에 대해 많은 관심을 보였습니다. 또 다른 초기 응용 분야는 자동차 제조업에서 자동차용 판금의 입자 구조를 분석하는 것이었습니다. 평면 2축 테스트가 등장하기 전에는 엔지니어가 여러 개별적인 단축 테스트를 수행하고 추정법을 사용하여 실제 다축 동작을 예측했습니다.

Q: MTS는 평면 2축 테스트 기술의 개선에 어떤 역할을 했습니까?

Schwarzkopf 박사:
 MTS는 1980년대에 이 분야에 참여했습니다. 당사는 단일 부하 장치를 사용하여 동시에 비틀고 당길 수 있는 최초의 2축 테스트 시스템을 개발하는 선구자였습니다. 그런 다음 네 개의 액추에이터가 필요한 측면 하중 테스트를 추가했습니다. 이러한 유형의 테스트를 실행 가능하고 정확하게 만드는데 여러 축을 동시에 제어하는 솔루션이 중요했습니다. MTS는 자동차 산업에서의 경험을 통해 여러 액추에이터 사이의 위상 관계를 제어하는 데 매우 익숙했습니다. 그런 다음 특정 기하학적 관계를 보장하기 위해 부하 프레임을 추가했습니다. 당사는 1990년대에 고객이 적절한 중심 제어를 쉽게 달성할 수 있도록 소프트웨어, 디지털 컨트롤러 및 제어 체계를 개발했습니다. 중심 제어는 이전에도 가능했으나 많은 실험실에서 이를 수행하기가 매우 어려웠으며 비효율적이었습니다.

Q: 평면 2축 테스트는 어떤 중요한 요구 사항을 해결합니까?

Schwarzkopf 박사:
 엔지니어는 평면 2축 테스트 데이터를 사용하여 설계 작업을 진행할 때 재료의 강도와 두께를 결정합니다. 이러한 테스트는 많은 산업 분야에 적용되며 주로 금속을 테스트하기 위한 목적으로 사용합니다. 이러한 테스트의 초점은 동적 테스트, 즉 파괴 역학과 피로 균열 성장에 있습니다. 고객은 균열이 얼마나 빨리 진행되며 다양한 하중 조건에서 얼마나 빨리 임계 크기에 도달하는지 알아야 합니다. 다른 평면 2축 시뮬레이션은 실제 구성요소를 테스트하는 데 사용됩니다. 이들 테스트는 진정한 2축 또는 단축 비틀림일 수 있으며 이러한 힘은 같은 방향 또는 반대 방향으로 적용될 수 있습니다. 일부 고객은 재료의 큰 구멍 주변에서 발생하는 균열의 성장을 측정하기 위해 손상 내성 테스트를 실행한 다음 손상을 수리하고 수리 부위가 어떻게 유지되는지 확인하거나 동일한 구멍을 수리할 수 있는 최대 횟수를 테스트할 수 있습니다. 이것이 평면 2축 테스트의 장점입니다. 필요한 데이터를 생성하기 위해 재료에 가해지는 힘을 다양한 방법으로 제어하도록 맞춤화할 수 있습니다.

Q: 고객은 평면 2축 테스트의 데이터를 어떻게 사용합니까?

Schwarzkopf 박사:
 평면 2축 테스트 데이터는 고객이 새로운 제조 기술을 개발하고 복합재와 같은 새로운 재료의 물리적인 특성을 이해하고 더 나은 모델을 개발하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 대규모 연구 및 개발 시설에서 수행되는 수많은 실용적인 응용 분야가 있습니다. 항공 우주 제조업체에서는 항공기의 구조물과 구성요소를 검사합니다. 가스 터빈 제조업체에서는 항공기 제트 엔진 및 발전 장치에 사용되는 부품을 테스트합니다. 대규모 국립 연구소는 평면 2축 테스트에 매우 많은 관심을 보이는 경향이 있습니다. 평면 2축 테스트는 단축 테스트로 얻을 수 있는 것보다 실제 운영 환경에 훨씬 더 가까운 결과를 제공합니다. 그러나 구조적인 고장이나 구성요소 고장이 심각한 결과를 초래할 수 있는 항공 우주 또는 발전 분야에서 평면 2축 테스트는 매우 인기가 있습니다.

Q: 평면 2축 테스트의 주요 기술적 과제는 무엇입니까?

Lemmer:
 평면 2축 테스트에서 가장 까다로운 부분은 정확한 중심 제어를 달성하고, 시스템을 적절히 정렬하고, 테스트 반복성을 보장하는 것입니다.

Q: 중심 제어란 무엇입니까?

Lemmer:
 중심 제어는 시편의 중심을 연구자가 원하는 정확한 위치에 놓고 그 위치를 유지하는 기능을 의미합니다. 이 위치는 보통 테스트 공간의 중앙이지만 그렇지 않은 경우도 있습니다. MTS 평면 2축 시스템은 중심의 위치를 미크론 단위로 제어할 수 있습니다. 대부분의 응용 분야에서 고객은 주기적인 테스트를 통해 시편의 가장자리를 움직이고, 압축하고, 당기고 싶어 합니다. 그러나 시편의 중심은 항상 고정되어 있어야 합니다. 이러한 테스트는 며칠 동안 지속됩니다. 당사의 평면 2축 시스템은 일반적으로 저주기 피로 테스트에 최적화되어 있으며 이러한 테스트의 주기는 보통 만 번입니다. 이러한 테스트에서 일반적인 주파수는 1Hz입니다.

Q: 시스템 정렬을 보장하는 것이 중요한 이유는 무엇입니까?

Lemmer:
 시편을 두 방향으로 밀고 당기는 테스트의 경우 이러한 힘은 동일한 면에 적용되어야 합니다. 그렇지 않으면 의도하지 않은 굴절력 또는 전단 응력이 발생하여 테스트를 제대로 제어할 수 없고 결과적으로 분석에서 처리할 수 없습니다. 시편에 의도하지 않은 응력이 가해지면 조기에 파손될 수 있으므로 데이터가 부정확해집니다. 실패까지의 횟수를 세는 경우 해당 숫자는 정확하지 않게 됩니다. 시편에 의도하지 않은 응력이 가해지면 시편이 좌굴될 위험도 있습니다. 많은 산업, 특히 항공 우주 산업에서 시편을 교체하는데 많은 비용이 들 수 있습니다. MTS는 그립-그립 정렬 조정을 제공하는 정렬 고정 장치와의 적절한 정렬을 보장하여 모든 것이 동일한 평면, 중심 및 각도로 조정되도록 합니다. MTS는 굽힘 스트레인을 최소화하기 위해 액추에이터와 장착 위치를 정밀하게 가공하지만 사소한 정렬 불량도 테스트에 영향을 줄 수 있습니다. 사소한 정렬 불량이라도 조정이 이루어져야 하며 정렬 고정 장치는 이러한 조정을 쉽게 수행할 수 있도록 해줍니다.

Q: 정렬 고정물이 테스트 반복성을 보장합니까?

Lemmer:
 프레임을 완벽하게 정렬한 후 실제 시편을 제자리에 놓고 정렬이 여전히 올바른지 확인해야 합니다. 당사는 매번 같은 방식으로 시편에 고정되는 표준 유압 웨지 그립을 사용합니다. 표준 유압 웨지 그립은 시편의 모든 다리에 동일한 힘을 적용합니다. 이는 동일한 테스트를 반복해서 수행할 수 있다는 뜻입니다. 표준 유압 웨지 그립은 또한 다양한 시편 크기를 수용하도록 설계되었습니다. 다른 옵션은 상대적으로 유연성이 떨어지고 동일한 그립 유도 정렬 반복성을 제공하지 않는 볼트 조임 기계적 고정 장치를 사용하는 것입니다. MTS를 사용하면 몇 분 안에 시편을 정렬할 수 있습니다. 다른 시스템을 사용할 경우 정렬 작업에 반나절이 걸릴 수 있습니다.

Q: MTS 평면 2축 제품은 이러한 문제에 어떻게 대처합니까?

Lemmer:
 당사의 시스템은 테스트 데이터의 무결성을 보장하기 위해 최상의 제어 및 정렬을 수행하도록 설계되었습니다. 당사의 시스템은 뛰어난 측면 강성을 제공합니다. 액추에이터에는 유체 정역학적 베어링이 포함되며 액추에이터에서 테스트 공간까지의 거리를 최소화하기 위해 중첩됩니다. 순간 보호 장치는 평면 이탈이 발생하는 경우 각 액추에이터를 지원하는 데 도움이 됩니다. 순간 보호 장치는 부하 트레인의 고정물을 잡아 가해진 힘이 다시 지면으로 향하도록 하여 부하 셀이나 액추에이터의 손상을 방지합니다. 실험 진행자가 아무리 조심해도 시편 다리가 예기치 않게 부러질 수 있기 때문입니다. 당사의 시스템 설계는 프레임이 손상되는 것을 방지합니다. 당사의 디자인은 액추에이터에서 마찰이 거의 없는 매우 견고한 디자인이며 이는 파형 충실도와 제어 소프트웨어에도 중요합니다.

Q: MTS 제품의 평면 2축 테스트 범위는 어떻습니까?

Lemmer: 
당사 제품의 부하 범위는 25~500kN입니다. 한 방향으로 250kN을 전달하는 동시에 다른 방향으로 500kN을 전달할 수 있는 시스템도 있습니다. 이러한 시스템의 대부분은 비틀림 기능도 가지고 있습니다. 각 솔루션에는 각 고객의 특정 테스트 응용 분야 요구 사항을 충족하기 위해 필요한 액세서리, 소프트웨어, 디지털 제어 기술 및 사용자 인터페이스가 포함됩니다. 모든 기능이 포함된 솔루션이므로 고객은 '원스톱' 경험을 즐기고 모든 구성요소가 원활하게 상호 작용하도록 설계되었음을 확신할 수 있습니다. 당사는 1990년부터 전 세계에 15개의 시스템을 설치했으며 테스트 장비와 테스트를 매우 깊이 이해하고 있습니다.

Q: MTS에서 평면 2축 시스템에 구축할 수 있는 성능 개선 옵션의 예는 무엇입니까?

Lemmer:
 MTS 평면 2축 시스템은 고객의 정확한 테스트 요구 사항을 충족하도록 설계를 쉽게 변경할 수 있습니다. 많은 고객이 부하를 양방향으로 동일하게 유지하기를 원합니다. 그러나 일부 고객은 그렇지 않습니다. 예를 들어 어떤 평면 2축 고객은 부하 비율을 제어하고 비율을 변경하여 이것이 균열 진행 및 진행 방향에 어떤 영향을 미치는지 확인하는데 더 관심이 있었습니다. 이는 Mohr의 원의 출력으로도 알려져 있습니다. 주요 응력은 특정 각도에서 전단 스트레스를 생성합니다. 이러한 경우 응력 상태와 균열 성장률은 완전히 다를 수 있으며 이는 물론 설계에 영향을 줍니다. 언급했듯이 당사는 평면 2축 테스트 시스템 구성에 회전을 추가하여 연구원이 응력 텐서의 훨씬 더 많은 부분을 조사할 수 있도록 합니다. 당사는 수년에 걸쳐 다양한 환경 시뮬레이션 시스템을 평면 2축 솔루션에 통합하여 극한의 온도, 진공 및 습도를 테스트 시편에 적용했습니다. 당사는 최근에 연구자들이 고정 입자 보 라인 내에서 통합 및 연결될 수 있도록 작고 질량이 적은 25kN 시스템을 설계했습니다.

지금 MTS에 연락하여 평면 2축 테스트 솔루션에 대해 자세히 알아보십시오.

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