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最新評価技術のご提案
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高速アクチュエータを用いた耐久試験技術の確立
概要
近年ニーズが高まる複雑な耐久性評価に対応するため、高速アクチュエータ(最大速度1000mm/sec)と制御装置、油圧源を組み合わせた試験技術を確立しました。 これにより、これまで困難だった高速域での載荷・加振試験と、最大4軸の同期制御による、実現象に近い複雑な荷重を再現した高精度な耐久試験を提供します。
背景と課題
昨今、航空機や自動車などの高付加価値構造物に対する耐久性評価のニーズが多様化・高度化しており、従来の単軸試験では再現が難しい、複雑な荷重条件や高速な加振に対応できる試験への要求が高まっています。
一方で、既存の可搬型試験機では性能限界があり、特に高い荷重条件ほど速度性能は低く、実現象の正確な再現が困難なケースがありました。
当社では、このようなニーズに応え、試験の幅を広げるために本技術の確立に取り組みました。
一方で、既存の可搬型試験機では性能限界があり、特に高い荷重条件ほど速度性能は低く、実現象の正確な再現が困難なケースがありました。
当社では、このようなニーズに応え、試験の幅を広げるために本技術の確立に取り組みました。
本耐久試験技術の詳細
本技術は、MTS社製の高速アクチュエータと制御装置、島津製作所社製の油圧源を組み合わせた試験システムです。従来の限界であった300mm/secを大きく超える最大1000mm/secの高速性能により、ダンパーのような高応答部品の評価にも対応します。 また、最大4軸の同期制御により、様ーな角度・パターンの試験、複雑な荷重方向を再現し、より実環境に近い条件での耐久試験を行うことで、試験精度の向上と試験期間の短縮に貢献します。
航空機部品や輸送機器のような高速挙動、振動吸収部品の複雑な動きなど、従来では再現困難だった耐久評価でお困りの際は、ぜひご相談ください。
航空機部品や輸送機器のような高速挙動、振動吸収部品の複雑な動きなど、従来では再現困難だった耐久評価でお困りの際は、ぜひご相談ください。
技術内容A可搬型疲労試験機の高速化
可搬型電気油圧サーボ型疲労試験機は試験定盤に試験治具を組付けることで様々な角度から試験構築が行うことができる。
実機に近い状態での試験が求められる一方で,性能限界による条件変更を余儀なくされることがある。
図1に示すように当社の可搬型試験装置群の載荷速度は荷重容量が高くなるほど低速域での対応となることが多く,実現象の再現が難しいケースがあった。そこで高速アクチュエータに既存の油圧システムを組み合わせることで高速試験の対応が可能となるように開発を行った。
実機に近い状態での試験が求められる一方で,性能限界による条件変更を余儀なくされることがある。
図1に示すように当社の可搬型試験装置群の載荷速度は荷重容量が高くなるほど低速域での対応となることが多く,実現象の再現が難しいケースがあった。そこで高速アクチュエータに既存の油圧システムを組み合わせることで高速試験の対応が可能となるように開発を行った。
図1-1.既存試験装置群の載荷速度
図1-2.新たに構築した試験システム
技術内容B高速アクチュエータを用いた高速載荷試験
試験対象である減衰力可変ダンパーを強制変位させ、荷重と変位の関係から減衰力と速度の関係を導出した。
図2-1.試験構成
図2-2.試験結果(試験動画および減衰力‐速度の関係)
技術内容C高速アクチュエータを用いた高速加振試験
振幅特性線図に示すように,高速アクチュエータを用いることで従来の加振特性に対して,1.5倍の速度域での加振試験が可能となり実現象を模擬するような高速域での加振試験が実現できるようになった。
図3-1 高速加振試験の状況
まとめ
- これまで対応できなかった可搬型疲労試験機による高速域での載荷試験や疲労・耐久試験の対応が行えるようになった。
- 高速負荷を必要とする実部品への適応が可能となり,課題解決への貢献が期待できる。
- アクチュエータを2台以上組み合わせた多軸高速載荷試験についても今後適用範囲を拡大していきたい
執筆者
技術本部 機械・構造センター 構造技術部 構造疲労技術室 | 赤尾 知洋(あかお ちひろ)
よくある質問
- 試験体に制約は有りますか?
- 部品から実大サイズ迄対応可能です。詳細につきましては、別途お問い合わせください。
- 最大変位はどの程度ですか?
- ±150mmとなります。 最大300㎜の破壊が可能です。
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