마이크로컴퓨터 제어 전기유압 서보 압축 시험기는 주로 하중 제어와 변위 제어 간의 정밀하고 자동화된 전환을 실행할 수 있는 능력 때문에 선택됩니다. 이 이중 모드 기능은 스테인리스 스틸 튜브로 둘러싸인 경량 골재 콘크리트 시험에 필수적인데, 이는 연구자들이 처음에 일정한 힘을 가한 다음 재료가 항복하기 시작하면 변형률 제어로 원활하게 전환할 수 있게 해주기 때문입니다.
핵심 통찰: 이 특정 장비의 가치는 시험 중 갑작스럽고 파괴적인 파손을 방지하는 능력에 있습니다. 항복 후 변위 제어로 전환함으로써, 시편을 "잡아" 단순히 파단점뿐만 아니라 재료의 잔류 강도와 점진적인 분해에 대한 상세한 기록을 가능하게 합니다.
제어 메커니즘
항복 전: 일정한 하중 속도
시험의 초기 단계에서 콘크리트 기둥은 탄성적으로 거동합니다. 이 단계 동안 장비는 하중 제어를 사용하여 일정하고 꾸준한 속도로 힘을 가합니다.
이는 기둥에 가해지는 응력이 선형적이고 예측 가능하게 증가하도록 보장합니다. 이는 기둥이 항복점에 도달할 때까지 실제 구조 시나리오에서 경험할 무게 또는 압력의 축적을 정확하게 시뮬레이션합니다.
항복 후: 변위 제어
시편이 항복점(영구적인 변형이 시작되는 지점)에 도달하면 장비는 자동으로 고정밀 변위 제어로 전환됩니다.
힘을 증가시키는 대신, 장비는 이제 압축 헤드가 이동하는 거리를 제어합니다. 이는 항복 후 재료가 계속 변형되기 위해 더 적은 힘이 필요할 수 있기 때문에 중요합니다. 변위 제어는 장비가 시편을 즉시 부수지 않고 이 거동을 추적할 수 있게 합니다.
중요 재료 거동 캡처
"하강 곡선" 기록
표준 시험기는 최대 강도 도달 후 데이터를 캡처하지 못하는 경우가 많아 데이터가 갑자기 감소합니다.
서보 제어 장비는 응력-변형률 곡선의 하강 곡선을 캡처합니다. 이 데이터는 기둥이 파손될 때 어떻게 거동하는지 보여주며, 연성 및 에너지 흡수 능력에 대한 중요한 정보를 제공합니다.
응력 재분배 분석
복합 기둥은 강철 튜브와 콘크리트 코어 간의 상호 작용에 의존합니다.
콘크리트가 균열이 생기고 팽창함에 따라 강철 튜브가 이를 구속합니다. 이 장비의 정밀한 제어는 연구자들이 이 응력 재분배 과정, 특히 파손되는 콘크리트와 구속하는 강철 튜브 간의 하중 전달 방식을 관찰할 수 있게 합니다.
잔류 지지력 측정
콘크리트가 최대 강도에 도달한 후에도 강철 튜브의 구속으로 인해 어느 정도의 하중 지지력을 유지합니다.
이 장비를 사용하면 시험을 이 단계까지 안전하게 계속할 수 있습니다. 이는 안전 여유를 이해하는 데 필수적인 잔류 지지력을 캡처합니다.
고급 데이터 상관 관계 활성화
실시간 변형률 모니터링
장비가 거시적 압축을 제어하는 동안 외부 센서를 위한 안정적인 환경을 제공합니다.
강철 튜브에 부착된 고감도 저항 스트레인 게이지는 장비의 부드러운 작동에 의존하여 노이즈나 진동 스파이크 없이 정밀한 종방향 및 횡방향 변형 데이터를 캡처합니다.
구속 계수 추적
서보 제어의 안정성은 구속 계수를 계산할 수 있게 합니다.
연구자들은 장비의 하중 데이터와 스트레인 게이지 판독값을 상관시켜 시험의 모든 밀리초에서 강철 튜브가 코어 콘크리트에 얼마나 많은 지지를 제공하는지 정확하게 정량화할 수 있습니다.
푸아송 비 변화 관찰
탄성 거동에서 탄성-소성 거동으로의 전환은 재료가 압력 하에서 팽창하는 방식에 상당한 변화를 수반합니다.
장비의 제어된 압축 중에 수집된 데이터는 푸아송 비를 관찰하고, 탄성 단계의 안정적인 0.3에서 탄성-소성 단계의 훨씬 높은 0.7까지의 변화를 추적할 수 있게 합니다.
절충점 이해
운영 복잡성
이러한 수준의 정밀도를 위해서는 정교한 프로그래밍이 필요합니다. 작업자는 하중 제어와 변위 제어 간의 전환 지점을 정확하게 정의해야 합니다. 이를 잘못 설정하면 조기 파손이나 잘못된 데이터가 발생할 수 있습니다.
장비 비용 및 유지보수
서보 유압 시스템은 표준 유압 프레스보다 훨씬 비싸고 복잡합니다. 변위 제어에 필요한 고정밀 응답성을 유지하기 위해 유압유 및 서보 밸브에 대한 엄격한 유지보수가 필요합니다.
프로젝트에 적합한 장비 선택
구조 시험에 사용할 장비를 결정할 때 특정 분석 요구 사항을 고려하십시오:
- 주요 초점이 단순 파괴 하중 획득인 경우: 표준 유압 시험기로 충분하며 비용 효율적입니다.
- 주요 초점이 연성 및 후 최대 하중 거동 분석인 경우: 응력-변형률 곡선의 하강 곡선을 캡처하려면 마이크로컴퓨터 제어 전기유압 서보 장비가 반드시 필요합니다.
- 주요 초점이 구속 역학 연구인 경우: 고감도 스트레인 게이지가 정확한 횡방향 팽창 데이터를 기록하는 데 필요한 안정적이고 느린 변형률 환경을 제공하기 위해 서보 제어가 필요합니다.
요약하자면, 기둥이 언제 파손되는지뿐만 아니라 어떻게 파손되는지 이해해야 할 때 이 장비를 사용하십시오.
요약 표:
| 특징 | 표준 유압 프레스 | 전기유압 서보 장비 |
|---|---|---|
| 제어 모드 | 수동/고정 하중 | 자동 하중 및 변위 전환 |
| 데이터 캡처 | 최대 하중만 | 전체 응력-변형률 곡선 (하강 곡선 포함) |
| 항복 후 처리 | 파괴적 파손 | 제어된 변형 (시편 캡처) |
| 연구 가치 | 기본 강도 시험 | 연성, 에너지 흡수 및 잔류 용량 |
| 최적 용도 | 정기 QC 점검 | 고급 재료 연구 및 구조 분석 |
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참고문헌
- Ruiqing Zhu, Haitao Chen. A Study of the Performance of Short-Column Aggregate Concrete in Rectangular Stainless Steel Pipes under Axial Compression. DOI: 10.3390/buildings14030704
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