고정밀 전기유압 서보 암석 시험 시스템은 석탄 샘플의 기계적 특성을 정확하게 결정하는 중요한 인터페이스 역할을 합니다. 주요 역할은 최대 1,000kN의 엄청난 제어된 축력을 가하는 동시에 약 0.002mm/s의 초저속, 일정한 변위 하중 속도를 엄격하게 유지하는 것입니다. 이 고력과 느리고 정밀한 움직임의 조합을 통해 연구자들은 초기 하중부터 완전한 파괴까지 암석의 전체 수명 주기를 포착하는 상세한 응력-변형률 곡선을 생성할 수 있습니다.
이 시스템의 핵심 가치는 하중 속도를 안정화하여 특정 기계적 거동을 분리하는 능력에 있습니다. 이러한 서보 제어 정밀도가 없으면 탄성 변형에서 피크 이후 붕괴로의 전환을 정확하게 기록하는 것이 불가능하며, 이는 석탄 기둥의 최대 강도와 잔류 강도를 모두 결정하는 데 필요합니다.
정확한 특성화의 역학
고용량 축 압력 제공
석탄 샘플을 효과적으로 테스트하려면 시스템이 재료의 고유한 저항을 극복해야 합니다. 이 장비는 최대 1,000kN에 달하는 축 압력 지원을 제공합니다.
이러한 높은 용량은 다양한 형상의 견고한 샘플이라도 파단점까지 응력을 가할 수 있도록 보장합니다. 이는 시스템의 한계가 더 크거나 더 강한 시편의 테스트를 인위적으로 제한하지 않도록 보장합니다.
정밀한 변위 제어
이 기술의 특징은 일정한 변위 하중 속도, 일반적으로 약 0.002mm/s를 유지하는 능력입니다.
표준 유압 프레스는 종종 급증하거나 변동하지만 서보 시스템은 거의 즉시 조정하여 속도를 일정하게 유지합니다. 이러한 안정성은 데이터 노이즈를 제거하고 결과 응력-변형률 곡선이 기계적 불일치가 아닌 재료 특성을 반영하도록 하는 데 중요합니다.
완전한 응력-변형률 곡선 매핑
피크 이전 거동 포착
시스템은 응력-변형률 곡선의 초기 단계를 높은 충실도로 기록합니다. 여기에는 기공이 닫히는 초기 압축 단계와 탄성 변형 단계가 포함됩니다.
하중 속도가 매우 느리기 때문에(0.002mm/s) 장비는 샘플이 실제로 파괴되기 전에 균열 발달의 미묘한 시작을 감지할 수 있습니다. 이를 통해 석탄이 압력 하에서 어떻게 항복하는지에 대한 세분화된 분석이 가능합니다.
피크 이후 붕괴 기록
아마도 가장 포착하기 어려운 데이터는 샘플이 최대 하중에 도달한 후 발생하는 일입니다. 서보 제어는 항복 및 피크 이후 붕괴를 관찰할 수 있도록 합니다.
단순히 힘이 아닌 변위를 제어함으로써 시스템은 샘플이 균열되는 순간 폭발적으로 파괴되는 것을 방지합니다. 대신, 기술적으로 "파괴"된 후 석탄의 하중 지지 능력인 잔류 강도를 포착합니다.
데이터 무결성을 위한 중요 고려 사항
속도 일관성의 필요성
응력-변형률 곡선의 정확성은 하중 속도의 일정성에 전적으로 달려 있습니다.
변위 속도가 설정된 0.002mm/s에서 벗어나면 응력-변형률 곡선이 왜곡됩니다. 변동하는 속도는 실제 압축 및 균열 지점을 가려 석탄의 기계적 계수의 잘못된 계산으로 이어질 수 있습니다.
하드웨어 제한
시스템은 견고하지만 고하중(1,000kN)을 처리할 수 있는 하드웨어와 미세 조정을 처리할 수 있는 민감한 소프트웨어의 통합에 의존합니다.
사용자는 핵심 하드웨어가 제한 요인임을 인식해야 합니다. 서보 밸브 또는 센서가 석탄의 특정 저항을 처리하도록 보정되지 않으면 피드백 루프가 실패하여 피크 이후 데이터 손실이 발생합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
고정밀 전기유압 서보 시스템의 유용성을 극대화하려면 테스트 매개변수를 특정 연구 목표에 맞추십시오.
- 하중 용량 결정이 주요 초점인 경우: 시스템을 통해 1,000kN의 축 압력을 모두 활용하여 샘플의 절대 최대 강도를 식별할 수 있는지 확인하십시오.
- 파괴 분석이 주요 초점인 경우: 0.002mm/s 변위 속도의 안정성을 우선시하여 최대치 이후의 균열 발달 및 잔류 강도를 정확하게 매핑하십시오.
입력 제어의 정밀도는 재료 특성화의 신뢰성을 직접적으로 결정합니다.
요약 표:
| 기능 | 사양/세부 정보 | 연구 가치 |
|---|---|---|
| 최대 축력 | 최대 1,000kN | 고강도, 다양한 형상의 샘플 테스트 지원 |
| 하중 속도 | 일정한 0.002mm/s | 기계 노이즈 제거로 데이터 무결성 보장 |
| 제어 모드 | 변위 제어 | 피크 이후 붕괴 및 잔류 강도 포착 |
| 측정 범위 | 전체 응력-변형률 주기 | 압축, 탄성 단계 및 균열 발달 추적 |
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참고문헌
- Peng Huang, Francisco Chano Simao. Multiscale study on coal pillar strength and rational size under variable width working face. DOI: 10.3389/fenvs.2024.1338642
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