このQ&Aでは、MTSのアプリケーションエンジニアが、高負荷材料およびコンポーネント試験の課題やニュアンスについて説明します。
Q：高負荷試験とは？どのような試験片が高負荷試験を必要としますか?
A： 一般に、1メガニュートン(MN)、または220キップ以上を必要とする試験は、高負荷試験として適格です。コンクリートや鉄などの建築材料、梁や柱、鉄筋などの土木構造物、航空宇宙、石油・ガス、鉄道、風力発電などの大型部品など、多くの産業で材料や部品、サブアセンブリの性能と耐久性を判定するために高負荷機械試験が重要です。基本的に、試験片を十分な大きさにする場合は、高負荷試験が必要になります。
Q：高負荷試験で最も一般的なアプリケーションは何ですか?
A： 高負荷のアプリケーションは、静的強度特性評価から複雑で動的な寿命研究まで多岐にわたります。多くの製品開発者やメーカーは、体積効果（材料サンプルや試験片が大きくなると、その挙動が変化する可能性がある）のために、フルスケールの部品を試験することを好みます。特に、アルミニウムやポリマーコンポジットなど、一部の素材ではこのようなばらつきが生じます。
Q：エンジニアは高負荷試験のデータをどのように使用しますか?
A： 高負荷試験は、期待どおりに動作する信頼性の高い構造、コンポーネント、製品を開発するために不可欠なデータを提供します。高負荷試験は、前の回答で述べた体積効果により予測が困難な材料の最大応力を調査し、決定します。試験片サイズは、製品設計で使用される材料の疲労曲線に大きく影響する可能性があります。
エンジニアは、高負荷試験により、材料の破壊メカニズムが試験片のサイズによって異なるかどうかを判断し、その差異に対応するモデルを作成します。ポリマー複合材など一部の材料では、高負荷動的試験により、強化繊維の織り方や角度が材料の極限強度と寿命にどのように影響するかを理解することができます。
Q：MTSはどのくらいの期間、高負荷ソリューションを提供してきましたか? どこに配備されているのですか？
A： MTSは、50年以上にわたり、高負荷試験の課題を解決してきました。当社は、循環材料試験や高負荷試験に油圧を使用した最初の企業です。これはお客様にとって、当社のチームが、お客様が必要とするデータを提供するソリューションを得るためにおこなわなければならないすべての決定の意味を理解しているということを意味しています。当社は、何が機能し、何が機能しないのかを経験しており、お客様の問題が始まる前にその問題を回避するためのお手伝いをさせていただきます。
MTSは、基礎研究から特定の材料特性の特定まで、これらのシステムをグローバルに展開しており、現在では航空宇宙、自動車、エネルギー、土木工学など幅広い業界の大学、政府研究センター、商業製造施設にシステムを導入しています。
Q：MTSは、高負荷試験アプリケーション向けにどのようなシステムを提供していますか?
A： MTSは、最大5MN（1100kip）までの試験に対応する標準的な高負荷試験システムの完全なポートフォリオを提供し、さらに高い力量の要件に対応するカスタム設計のソリューションも提供することができます。このような場合、MTS はお客様と緊密に連携して、構造用鋼梁の曲げ試験を行う 10 MN (2200 kip) システムや、鉄筋コンクリート柱の圧縮試験を行う 30 MN (6600 kip) システムなどの設計と構築を行います。テストシステムは、従来の垂直方向または水平方向で提供されます。
Q：水平方向と垂直方向のメリットは何ですか？
A： それは、テストされる試験片によって異なります。例えば、長尺のケーブルや石油パイプラインを試験するお客様は、天井クレーンを使って水平フレームに試験片を簡単に載せることができるかもしれません。逆に、プラテンを使った圧縮試験は、縦型フレームでは下のプラテンに試験片を適切にセットして位置合わせを行うことができるので、横型フレームではほとんど不可能です。
水平高負荷ロードフレーム
Q：高負荷試験には特別なグリップが必要ですか?
A：はい、あります。当社のグリップは、高負荷の動的試験用に質量を軽減するようなサイズと設計になっています。 性能を向上させるために軽量化を図り、お客様に可能な限り広い周波数範囲と最大限の力を与えることができるように設計されています。軽いグリップは、同じ結果を得るための多大なエネルギー浪費を回避することができます。
質量の少ない高負荷グリップは、幅広い周波数と最大力を提供します。
Q：試験片に加わる力はどのように測定しますか?
A： このような高荷重での力の正確な測定は、独特の課題であり、私たちはいくつかの異なるソリューションを用意しています。MTSは、最大30 MNの高負荷試験要件に対応するカスタムロードセルを製造できますこれらの大力量変換器は、マルチカラム設計またはチューブ設計のいずれかを備え、外部の力やモーメントに抵抗し、より高い精度と高い横方向の剛性を実現します。また、圧力センサーを用いて、アクチュエーターのピストン面積から印加力を算出する低コストなソリューションも用意しています。この「Delta P」センサーは、取り付けや較正が簡単で、高い負荷でロードセルと同様の精度を発揮します。
MTS 30 MN (6500 kip) ロードセル
Q：当社のグリップは、高負荷の動的試験用に質量を軽減するようなサイズと設計になっています。
A： 試験片の曲げはデータ品質を損なうため、アライメントは非常に重要です。当社のロードフレームは優れたシステムアライメントを示し、曲げひずみを最小限に抑えて試験精度を高め、データ散乱を低減します。さらに、当社の標準ソリューション（最大1MN）には、完全に計装化された試験片のロードトレインの一部がアライメントから外れているかどうかを簡単に検出できるアライメント冶具も提供しています。
Q：MTSの高負荷ロードフレームは、市場にある他の高負荷ソリューションと比較してどうでしょうか？
A： 数十年にわたる実際のニーズへの対応から生まれた数多くの設計改良により、MTSの高負荷システムは独自のカテゴリーに分類されています。たとえば、溶接されたクロスヘッドは、システムアクチュエータを含む「バスタブ」設計で、ベアリングとテストベース間の距離を最小限に抑えて、より正確な結果を提供します。油圧サービスマニホールド(HSM)はフレームに直接取り付けられ、必要に応じて局所的な密結合蓄積を使用します。クロスヘッドに一体のクランプを備えたシステムの滑らかなカラムは、クロスヘッドの高さの迅速な調整を可能にします。これらの設計要素はすべて、システムの比類のない実用性と堅牢性、および非常に長期間にわたってフレームの全力定格まで疲労試験を実行する能力に現れます。
Q：高負荷ロードフレームシステムは、設備的にユニークな課題があるのでしょうか？
A： そうですね、非常に難しいかもしれません。ビルの屋根を取り外し、クレーンでシステムを移動させることもありましたこれらの大力量テストソリューションの導入には、通常、大規模なシステム統合の専門知識が必要です。例えば、ミネアポリスで設計され、世界中のサプライヤーによって製造された部品を統合した30MNのシステムを台湾の施設に納品しました。小規模な高出力システムであっても、施設設計は重要な役割を果たします。システムのベースプレートは、多くの場合、建物の床と統合する必要があります。当社は、お客様にプロセスをご案内する経験を積んでいますので、設置やテスト運用を成功させるために、どのように設備を準備すればよいかを理解しています。
MTSにご連絡いただき、数十年にわたるMTSの高負荷試験の専門知識からどのようなメリットが得られるかをご確認ください。
