부가 제조된 재료에 대한 기준이 발전함에 따라 고온에서 소형 샘플 테스트에 대한 수요가 증가하고 있습니다. MTS와 TRUMPF가 어떻게 다중 물리 시뮬레이션을 사용하여 부가 제조된 재료의 TMF 테스트를 위한 물리적 프로토타입을 구축하기 전에 그립 및 가열 코일 설계의 성능을 예측했는지 알아보세요..
TMF 시뮬레이션 개요
MTS는 이미 인장 및 완전 반전 피로 응용을 위해 각각 2.2 kN의 정적 및 1.1 kN의 동적 하중 용량을 가진 소형 샘플 테스트용 특허 그립을 개발했지만, 이 응용에서는 더 높은 하중 용량이 필요했습니다. 이 시뮬레이션을 위해 제안된 솔루션은 완전 반전 피로 하중에서 5 kN의 등급을 가진 기계식 그립과 오픈 포크 스타일의 유도 코일로 구성되었습니다.
시뮬레이션 요구사항
다중 물리 시뮬레이션의 특성은 다음과 같습니다:
- 샘플과 코일의 기하학에 따라 2D 및 3D 시뮬레이션을 배포할 수 있는 능력
- 유도 코일의 전자기장은 일반적으로 주파수 영역 문제로 시뮬레이션됨
- 샘플 내부의 열장은 정적 또는 과도 상태로 시뮬레이션할 수 있음
- 열 및 자기장은 전기 전도도, 상대 투과율, 열 전도도, 비열 용량과 같은 온도 의존 물질 특성을 통해 결합될 수 있음
- 복사, 대류 및 전도를 통한 열 전달 고려
- 물에 의해 냉각될 수 있는 그립에 부착되는 샘플 끝을 잡을 때 발생하는 종단 효과 고려
가열 응용을 위한 추가 특정 요구 사항:
- 최대 도달 가능한 온도: 900°C
- 가열 및 냉각의 상승률: 30 K/s
- 게이지 길이에 걸쳐 균일한 온도 분포: 10 K 이내
시뮬레이션 결과
이 시뮬레이션을 통해 MTS와 TRUMPF는 다음과 같은 결과를 얻었습니다:
- 온도 최대 900°C
- 가열 속도 최대 30 K/s
- 냉각 속도는 그립의 온도 값에 강하게 의존함
- 게이지 길이의 ΔT는 14.8 K였으며, 추가 코일 설계 반복을 통해 더 나은 균일성을 달성할 수 있었음
- 앞이 열린 포크형 코일은 대부분의 가열 및 모든 접근성 요구 사항을 충족함
결론
시뮬레이션은 물리적 프로토타입을 구축하기 전에 제안된 그립 및 가열 코일 설계를 평가하는 효율적이고 저렴한 방법입니다. MTS와 TRUMPF는 모델 기반 설계를 사용하여 위험 영역을 식별하고 부가 제조된 재료의 TMF 테스트를 위한 구성 요소 설계를 개선할 수 있습니다.
