MTS 시장 관리자인 Mark Menzuber와 MTS 선임 응용 분야 엔지니어인 Scott Anderson이 비접촉식 스트레인 측정 옵션 및 추세에 대해 논의합니다.
Q. 비접촉식 스트레인 측정 솔루션은 무엇입니까?
Menzuber: 스트레인 게이지 및 클립온 신율계와 같은 기존 스트레인 측정 장치는 시편에 부착해야 하는 반면 비접촉식 방식에서는 레이저 또는 디지털 카메라와 기록 시스템 및 입증된 이미지 측정 기술을 결합합니다. 이러한 이미징 기술과 측정 기술을 함께 사용하면 주어진 테스트 항목에 대한 다축 변위, 스트레인 및 변형률을 정확하게 계산할 수 있습니다. Scott, 각 유형의 측정 기술에 대해 조금 더 설명해 주시겠습니까?
Anderson: 물론이죠, Mark. 가장 간단한 비접촉 변형률 솔루션(NCSS)은 1차원(1D)이며 테스트하는 샘플에서 두 지점 또는 마크 사이의 거리를 측정합니다. 이러한 1D 솔루션은 지점 대 지점 장력/압축 스트레인 측정 및 균열 개방 변위(COD) 측정에 사용됩니다. 현재 이러한 유형의 NCSS에 사용되는 가장 일반적인 기술은 레이저, 광학 라인 스캐너 및 디지털 이미지 상관관계(DIC) 소프트웨어입니다.
비접촉식 신율계는 2D(X-Y) 측정에도 사용됩니다. 이들 장치는 축 평균 스트레인 , 축 가로 스트레인(r, n 및 k 값), 전단 측정 및 균열 성장을 측정하는 데 사용합니다.
3D(X-Y-Z) 스트레인 측정은 물체와 일정한 거리를 두고 2개의 광학 장치로 물체를 측정하는 입체적인 이미징 능력을 요구하며 이를 통해 수직(Y), 수평(X) 및 평면외(Z) 측정치를 결정합니다. 이러한 3D 기술을 사용하면 강력한 DIC 소프트웨어를 통해 전장 변위, 스트레인 및 변형률을 측정할 수 있습니다.
Q. 비접촉식 스트레인 측정 장치를 사용하는 이유는 무엇입니까?
Menzuber: 기존 접촉식 신율계도 사용할 충분한 이유가 있지만 비접촉식 스트레인 측정을 사용하면 데이터 정확도를 개선하고 시간을 절약할 수 있는 경우가 많습니다.
비접촉 변형률 솔루션을 사용하면 샘플에 있는 접촉 장치의 무게나 날카로운 모서리에 의해 테스트 데이터가 손상되지 않습니다. 이러한 비간섭은 부드럽거나 섬세한 샘플로 작업할 때 특히 중요합니다.
이미지 기록을 사용하면 샘플 실패 위치를 정확하게 파악할 수 있으므로 테스트 후 측정 조정을 통해 테스트 데이터를 검토하고 개선할 기회를 제공합니다. 샘플의 특성을 정확하게 파악할 수 있으면 더 적은 테스트로 정확한 데이터를 얻을 수 있으므로 시간을 절약할 수 있습니다. 또한 기록된 물리적 데이터를 사후 처리하여 선택한 재료의 기존 유한 요소 분석(FEA) 모델을 생성, 검증 또는 개선하는 데 사용할 수 있습니다.
따라서 비접촉식 스트레인 측정 솔루션을 사용하면 정확하고 포괄적인 데이터를 쉽게 캡처할 수 있습니다. 특히 새로운 복합재 및 기타 고급 재료, 고유한 형상을 가진 시편을 평가할 때 시편 특성에 대한 보다 자세한 데이터가 필요하므로 비접촉식 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
Q. 시편에 대한 이해도를 높여주는 더 포괄적인 데이터의 예가 있습니까?
Anderson: 일반적으로 품질 관리(QC) 시스템 사용자는 테스트를 간소화하고 테스트 기계와 작업자로부터 하루에 얻을 수 있는 테스트 수를 늘리기 원합니다. 재료가 균일하고 평면형이며 등방성인 응용 분야에서 사용하기 쉬운 1D 축 신율계는 테스트 사이에 샘플에 부착할 필요가 없기 때문에 놀라운 시간 절약 효과를 제공합니다.
재료/샘플이 균일하지 않고, 평면이지 않고, 등방성이 아닌 개발 또는 연구 작업(예: 복합재 또는 추가로 제조된 재료 또는 소형 구조물/장치)에서는 실패 메커니즘을 시각적으로 캡처하여 테스트 연구실의 생산성을 개선할 기회가 있을 수 있습니다. 설계로 문제를 해결하면 필요한 테스트 수를 대폭적으로 줄일 수 있습니다. 2D(단일 카메라 2축) 또는 3D(입체 시스템)를 사용하면 테스트 한 번으로 훨씬 더 많은 정보를 수집할 수 있습니다.
2D 단일 광학 시스템을 사용한 기본 재료 테스트는 푸아송 비율, r, n 및 k 값을 결정하는데 필요한 축 및 가로 스트레인 정보를 쉽게 제공할 수 있습니다. 테스트에 비디오 녹화를 포함시키면 실험실 관리자와 테스트 후원자에게 테스트 결과를 입증하는 증거를 제공할 수 있습니다.
Q. 재료 테스트의 모든 시장과 응용 분야에서 비접촉식 스트레인 측정을 사용하려는 경향이 있습니까?
Menzuber: 비교적 최근에 컴퓨터 프로세서와 고해상도 디지털 렌즈 기술이 발전한 덕분에 비접촉 변형률 솔루션이 사용하기 쉽고 저렴해져 모든 재료 테스트 영역에서 실용적인 선택지가 되었습니다. 이제 실험실 관리자는 비접촉식 스트레인 측정 기술을 활용하여 데이터의 정확성과 실험실의 생산성을 개선할 수 있습니다. 요즘에는 다양한 솔루션을 사용할 수 있으므로 테스트마다 다른 난관을 극복할 가장 적합한 옵션을 찾을 수 있습니다.
Q. 비접촉 변형률 솔루션에 대한 MTS의 접근 방식은 어떤 점에서 독특합니까?
Menzuber: 실험실에 가장 적합한 비접촉 변형률 솔루션을 선택하는 것은 응용 분야, 재료 및 테스트 운영자의 전문 지식 수준을 비롯한 다양한 요인에 따라 달라진다는 것을 알고 있습니다. 이러한 변수를 고려할 때 최상의 솔루션을 선택하기 위해 시스템 통합에 대한 전문 지식이 필요한 경우가 많습니다. 따라서 고객에 대한 MTS의 책임은 모든 NCSS 기술의 장단점을 이해하고 초기 대화 시 고객의 응용 분야에 대한 요구 사항에 집중한 다음 포괄적인 실험실 요구 사항에 맞는 최적의 솔루션을 추천하는 것입니다. 당사는 고객의 목표를 모두 이해하기 전까지 어떤 NCSS도 권장하지 않습니다. 때때로 그러한 제안에 MTS NCSS 제품이 포함되지만 종종 많은 NCSS OEM 업체 중 하나를 활용하며 해당 고객의 요구에 가장 부합하는 통합 솔루션을 구축하기 위해 협력합니다.
Q. MTS가 시장에서 NCSS 기능을 제공할 수 있습니까?
Anderson: 예, 당사는 모든 주요 비접촉식 솔루션 제공업체와 긴밀히 협력하여 고객의 특정 요구에 가장 적합한 솔루션을 제공합니다. 당사는 Correlated Solutions, GOM, Trilion, Match ID 등의 측정 장치를 테스트 시스템과 통합하여 원활한 테스트 경험을 제공하는 방법을 알고 있습니다. 당사는 다양한 비접촉식 솔루션 통합에 대한 전문 지식을 개발하는 것이 고객을 돕는 가장 좋은 방법이라고 믿습니다.
Q. MTS에서 통합 테스트 솔루션을 제공하기 위해 어떤 도움을 줄 수 있습니까?
Menzuber: 당사는 최신 비접촉식 스트레인 측정 기술을 따라가는 응용 분야 엔지니어 및 시스템 통합 전문가로 구성된 핵심 팀을 구성했습니다. 이 팀은 시스템 호환성에서 테스트 데이터 통합 및 동기화에 이르기까지 모든 사항을 고려합니다. 당사는 NCSS 제품 및 응용 분야에 대한 방대한 지식을 기반으로 고객의 테스트 및 데이터 분석 요구 사항을 듣고, 시장에서 구매할 수 있는 다양한 솔루션을 반영하고, 특정 응용 분야 요구 사항에 적합한 솔루션을 구축할 수 있습니다.
Q. QA/QC 테스터의 요구 사항은 어떻습니까? 이렇게 간단한 테스트에 비접촉식 솔루션을 사용하는 것은 과도하지 않습니까?
Anderson: QA/QC 테스트의 경우 접촉식 스트레인 측정 장치와 비교했을 때 비접촉식 솔루션의 복잡성은 단점이었습니다. 이제 당사는 단조 또는 축 피로 테스트용으로 설정하고 사용하기 매우 쉬운 솔루션을 제공합니다. 이러한 솔루션은 테스트 사이에 작업자의 개입이 거의 필요하지 않으므로 QA/QC 테스트와 같이 처리량이 높은 환경에 이상적입니다.
Q. 재료 연구원은 어떻습니까? R&D를 수행하는 사람들을 위한 솔루션은 무엇입니까?
Anderson: 정확한 데이터 통합, 동기화 및 분석은 재료 연구원에게 중요하며 반드시 필요한 요구 사항입니다. 이 분야에서 MTS는 3D 솔루션 제공업체와 긴밀히 협력하여 고객이 디지털 이미지 상관 관계, 전체 필드 스트레인 측정, 비디오 재생, 테스트 후 분석 및 유한 요소 분석(FEA) 모델 비교 기능을 지원합니다. 당사는 이 분야의 전문가들과 협력하여 고객의 전체 테스트 시스템 설정이 필요한 결과를 제공하는지 확인합니다.
