이 Q&A에서는 MTS 응용 프로그램 엔지니어가 고하중 재료 및 구성요소 테스트의 어려움 및 미세한 차이에 관해 이야기합니다.
Q: 고하중 테스트란 무엇입니까? 어떤 종류의 시편에 고하중 테스트가 필요합니까?
A: 일반적으로 1메가뉴턴(MN) 또는 220 kip 이상이 필요한 모든 테스트가 고하중 테스트로 분류됩니다. 고하중 기계적 테스트는 건축 자재(예: 콘크리트 및 강철), 토목 구조(예: 보, 기둥, 철근)와 항공 우주, 오일 및 가스, 철도 및 풍력 터빈용 대형 구성요소를 비롯한 여러 산업의 재료, 구성요소 및 하위 어셈블리의 성능 및 내구성을 확인하는 데 매우 중요합니다. 기본적으로 시편이 어느 정도 이상으로 크다면 고하중 테스트가 필요합니다.
Q: 고하중 테스트에서는 어떤 응용 분야가 가장 일반적입니까?
A: 고하중 응용 분야는 정적 강도 특성화부터 복잡하고 동적인 수명 연구까지 다양합니다. 재료 샘플 또는 시편의 크기가 커짐에 따라 동작이 달라질 수 있는 체적 효과 때문에 많은 제품 개발자와 제조업체에서는 풀 스케일 구성요소 테스트를 선호합니다. 이러한 가변성은 알루미늄 또는 고분자 복합재 등과 같은 일부 재료에서 특히 더 뚜렷하게 나타납니다.
Q: 엔지니어는 고하중 테스트의 데이터를 어떻게 사용합니까?
A: 고하중 테스트는 예상대로 작동하는 신뢰할 수 있는 구조, 구성요소 및 제품을 개발하기 위해 필수적인 데이터를 제공합니다. 고하중 테스트는 재료에 대한 최대 응력을 조사하여 판단하는데, 이는 이전 답변에서 언급한 체적 효과 때문에 예측하기 어려울 수 있습니다. 시편 크기는 제품 설계에 사용되는 재료의 피로 곡선에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
엔지니어는 고하중 테스트를 사용하여 재료의 파손 메커니즘이 시편 크기에 따라 달라지는지 확인한 다음 이러한 변동을 수용하는 모델을 만듭니다. 고분자 복합재 등과 같은 일부 재료의 경우 고하중 동적 테스트는 엔지니어가 강화 섬유의 직조 및 각도가 재료의 최종 강도 및 수명에 어떤 영향을 미치는지 파악하는 데 도움이 됩니다.
Q: MTS는 얼마나 오랫동안 고하중 솔루션을 제공해 왔습니까? MTS의 솔루션은 어디에 배포되었습니까?
A: MTS는 50년 이상 고하중 테스트 과제를 해결해 오고 있습니다. MTS는 주기적인 재료 테스트와 고하중 테스트에 유압을 사용한 최초의 회사였습니다. 이는 당사의 팀이 고객에게 필요한 데이터를 제공하는 솔루션을 얻기 위해 내려야 할 모든 결정의 의미를 파악하고 있다는 뜻입니다. MTS는 무엇이 효과적이고 무엇이 효과적이지 않은지 파악하고 있으며 문제가 발생하기 전에 문제를 피하도록 도울 수 있습니다.
MTS는 기본 연구에서부터 특정 재료의 속성 식별에 이르는 전 세계의 다양한 응용 분야에 이러한 시스템을 배포했으며, 오늘날 대학, 정부 연구 센터와 우주 항공, 자동차, 에너지 및 토목 공학을 비롯한 광범위한 산업 분야의 상업적 제조 시설에서 MTS의 시스템이 사용되고 있습니다.
Q: MTS에서는 고하중 테스트 응용 분야를 위해 어떤 종류의 시스템을 제공합니까?
A: MTS는 최대 5MN(1100kip)을 테스트할 수 있는 표준 고하중 테스트 시스템으로 구성된 완전한 포트폴리오를 제공하며 더 높은 하중 용량 요구사항을 충족하기 위한 맞춤형 엔지니어링 솔루션도 제공합니다. 이러한 예에서 MTS는 고객과 긴밀하게 협력하여 맞춤 시스템을 설계 및 구축합니다. 예를 들어 구조용 강철 보에 굽힘 테스트를 수행하기 위한 10MN(2200kip) 시스템 또는 철근 콘크리트 기둥에 압축 테스트를 실행하기 위한 30MN(6600kip) 시스템 등이 있습니다. 테스트 시스템은 전통적인 수직 방향 또는 수평 방향으로 제공됩니다.
Q: 수평 또는 수직 방향의 이점은 무엇입니까?
A: 테스트 중인 시편에 따라 달라집니다. 예를 들어 길이가 긴 테이블 또는 송유관을 테스트하는 고객은 오버헤드 크레인을 사용하여 수평 프레임에 시편을 로드하는 것이 더 쉬울 수 있습니다. 반대로, 플래튼을 사용하는 압축 테스트의 경우 사용자가 하단 플래튼에 시편을 적절하게 세팅 및 정렬할 수 있는 수직 프레임이 더 적합할 것입니다.
수평 고하중 로드 프레임
Q: 고하중 테스트에는 특수 그립이 필요합니까?
A:예. 당사의 그립은 고하중 동적 테스트에서 질량을 줄이기 위해 크기가 조정되고 엔지니어링됩니다. 그립은 성능 개선을 위해 가볍게 설계되었으며 고객에게 가능한 한 가장 광범위한 주파수 범위와 최대 하중을 제공합니다. 가벼운 그립을 사용하면 같은 결과를 얻기 위해 많은 에너지를 낭비하지 않아도 됩니다.
질량이 보다 낮은 고하중 그립은 광범위한 주파수 범위와 최대 하중을 제공합니다.
Q: 시편에 적용되는 하중은 어떻게 측정합니까?
A: 이렇게 높은 하중을 받을 때 하중을 정확하게 측정하는 것은 특별한 과제로, 당사는 몇 가지의 솔루션을 제공합니다. MTS는 최대 30MN의 고하중 테스트 요구사항에 맞춘 사용자 정의 로드 셀을 제작할 수 있습니다. 이러한 고용량 하중 트랜스듀서는 뛰어난 정확도와 높은 측면 강성을 위해 외부 하중과 모멘트를 견디는 다중 기둥 또는 튜브 구조로 설계될 수 있습니다. 또한 압력 센서를 사용하여 액추에이터의 피스톤 영역을 기준으로 적용된 하중을 계산하는 보다 저렴한 솔루션도 있습니다. 이 '델타 P' 센서는 쉽게 설치 및 보정할 수 있고 고하중 상태에서 로드 셀과 유사한 정확도를 갖습니다.
MTS 30MN(6500kip) 로드 셀
Q: 고하중 테스트 솔루션에서 어떻게 적절한 정렬을 유지할 수 있습니까?
A: 시편에 굽힘이 조금이라도 있으면 데이터 품질이 손상되기 때문에 정렬은 매우 중요합니다. 당사의 로드 프레임은 뛰어난 시스템 정렬을 자랑하여 굽힘 변형률을 최소화해 테스트 정확도를 개선하고 데이터 분산을 줄입니다. 또한 표준 솔루션(최대 1MN)을 위한 정렬 고정 장치를 제공하여 완전히 계장화된 시편의 로드 트레인 중 어느 부분이든 정렬되지 않은 상태인지 여부를 쉽게 감지할 수 있습니다.
Q: MTS 고하중 로드 프레임은 시판 중인 다른 고하중 솔루션과 비교해 어떻게 다릅니까?
A: 수십 년간 실제 요구사항을 충족하면서 수많은 설계 개선을 거듭한 결과 MTS 고하중 시스템은 독보적인 위치에 올랐습니다. 예를 들어, 용접된 크로스헤드에는 시스템 액추에이터를 담고 있는 '욕조' 설계가 적용되어 베어링과 테스트 베이스 사이 거리를 최소화해 더욱 정확한 결과를 제공합니다. 유압 서비스 매니폴드(HSM)가 프레임에 직접 장착되어 있고 필요에 따라 로컬 복합(close-coupled) 누적을 사용합니다. 크로스헤드에 통합된 클램프가 달린 시스템의 매끄러운 기둥 덕분에 크로스헤드 높이를 빠르게 조정할 수 있습니다. 이러한 모든 설계 요소가 어우러져 타의 추종을 불허하는 시스템 사용 효율 및 견고성을 완성하며, 매우 오랫동안 프레임의 최대 하중 등급으로 피로 테스트를 실행할 수 있게 해 줍니다.
Q: 고하중 로드 프레임 시스템은 고유한 시설 관련 어려움을 수반합니까?
A: 네, 매우 까다로울 수 있습니다. 건물에서 지붕을 분리한 다음 시스템을 크레인으로 옮겨야 했습니다. 고하중 테스트 솔루션을 설치하려면 일반적으로 심층적인 시스템 통합 전문성이 필요합니다. 예를 들어, 대만에 있는 한 시설에 30MN 시스템을 전달했는데, 미니애폴리스에서 설계되어 전 세계 공급업체에서 제작한 구성요소를 통합해야 했습니다. 소형 고하중 시스템의 경우에도 시설 설계가 중요한 역할을 합니다. 시스템의 베이스 플레이트는 건물 바닥에 통합되어야 하는 경우가 많습니다. 당사는 고객이 성공적인 설치와 테스트 운영을 위해 시설을 어떻게 준비해야 할지 알 수 있도록 이 과정에서 고객을 안내하기에 충분한 경험을 갖추었습니다.
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