ชิ้นงานทดสอบทรง Cruciform สำหรับการทดสอบความเค้นแบบหลายแกน

โครงสร้างทางวิศวกรรมส่วนใหญ่นั้นมักจะถูกผลกระทบจากความเค้นแบบหลายแกนที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นจากแรงกระทำ, รูปทรง และ/หรือ ความไม่สม่ำเสมอของวัสดุ อย่างไรก็ตาม การทดสอบในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่จึงใช้การให้แรงกระทำในรูปแบบต่าง ๆ เช่น การคืบตัว, การให้แรงแบบสถิต และการทดสอบความล้า กับชิ้นงานทดสอบแบบง่ายเพื่อให้เกิดสภาพความเค้นแบบแกนเดี่ยว แต่ด้วยความแตกต่างระหว่างข้อมูลที่ใช้ในการออกแบบซึ่งได้จากการทดสอบแบบแกนเดี่ยวและการใช้งานจริงของชิ้นส่วนซึ่งตกอยู่ภายใต้สภาพความเค้นแบบหลายแกน ทำให้ต้องมีการวิจัยเพื่อให้มั่นใจและเข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างการทดสอบทั้งสองรูปแบบ

ชิ้นงานทดสอบที่ใช้ในการทดสอบแบบสองแกนจะมีรูปทรงแบบ cruciform (แผนรูปทรงไม้กางเขน) และได้รับแรงกระทำในแนวแกนด้วยแอกชูเอเตอร์จำนวนสี่ชุด เราพัฒนาเครื่องทดสอบที่สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของชิ้นงานที่จุดกึ่งกลางและขจัดการเคลื่อนที่ที่ไม่ต้องการและการดัดงอบนชิ้นงานทดสอบ ในการทดสอบแบบดั้งเดิมด้ยเครื่องทดสอบระบบเซอร์โวไฮดรอลิก ปลายข้างหนึ่งของชิ้นงานทสดอบจะถูกจับยึดให้อยู่กับที่ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะถูกเคลื่อนที่เพื่อให้เกิดแรงดึงหรือแรงอัดโดยแอกชูเอเตอร์ ซึ่งสำหรับการทดสอบทั่วไปนั้น วิธีการนี้ถือได้ว่าเหมาะสมแต่วิธีการนี้ จุดกึ่งกลางของชิ้นงานทดสอบจะมีการเคลื่อนที่ในระหว่างการทดสอบ อย่างไรก็ตาม ในบางการทดสอบนั้นมีความจำเป็นที่จะต้องให้จุดกึ่งกลางของชิ้นงานทดสอบอยู่กับที่ ตัวอย่างเช่น เมื่อต้องการศึกษาจุดกึ่งกลางของชิ้นงานทดสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ในขณะทดสอบ ซึ่งสำหรับการทดสอบประเภทนี้จะมีการเพิ่มชุดแอกชูเอเตอร์อีกหนึ่งชุดเพื่อการควบคุมการเคลื่อนที่ที่ปลายทั้งสองด้านของชิ้นงานทดสอบได้ ดังนั้นจึงทำให้มีสองแอกชูเอเตอร์และสองตัวแปรที่ต้องควบคุม, ตำแหน่งกึ่งกลางของชิ้นงานทดสอบ และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างสุทธิที่ให้แก่ปลายชิ้นงานทดสอบ ปัญหาของการควบคุมนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากไม่มีการจับคู่ในธรรมชาติของแอกชูเอเตอร์และตัวแปรควบคุม-การเคลื่อนที่ของแต่ละแอกชูเอเตอร์จะส่งผลกระทบทั้งตำแหน่งจุดกึ่งกลางและการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชิ้นงานทดสอบ

การเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่เท่ากันที่ปลายแต่ละด้านของชิ้นงานทดสอบจะทำให้ไม่เกิดการเคลื่อนที่ของตำแหน่งจุดกึ่งกลาง ส่วนการเคลื่อนที่ของแต่ละแอกชูเอเตอร์ในทิศทางเดียวกันจะเคลื่อนตำแหน่งของจุดกึ่งกลางโดยไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง แต่ละวงรอบควบคุมจะทำงานอย่างอิสระและจะไม่มีปฏิสัมพันธ์กันระหว่างสัญญาณขับเคลื่อนทั้งแบบในเฟสและนอกเฟสที่ไปยังแอกชูเอเตอร์ หลักการนี้ดังที่อธิบายไปสำหรับแอกชูเอเตอร์สองชุดตรงข้ามกันนั้นสามารถใช้งานในการตั้งค่าสำหรับการทดสอบแบบ cruciform ที่ใช้แอกชูเอเตอร์จำนวน 4 ชุดเช่นกัน โดยในการทดสอบนั้นสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดควบคุมความเครียดและแรง โดยเครื่องทดสอบแบบ cruciform ที่ได้รับการติดตั้งล่าสุดนั้นถูกออกแบบสำหรับการทดสอบแบบ TMF ที่ซับซ้อน-ที่ซึ่งสัญญาณของความเครียดสุทธิที่ถูกวัดจะต้องถูกปรับให้ถูกต้องที่เวลาจริงด้วยปริมาณของการขยายตัวทางความร้อนและความเครียดยืดหยุ่น

เครื่องทดสอบแบบ cruciform ของเราซึ่งมีกำลัง 100 กิโลนิวตัน หรือ 250 กิโลนิวตัน ประกอบไปด้วยโครงสร้างเครื่องที่แกร่งและได้ศูนย์สูง พร้อมกับแอกชูเอเตอร์ hydrostatic bearing แบบไม่ต้องใช้ซีลจะช่วยให้สามารถควบคุมการทดสอบได้อย่างดีเยี่ยม เครื่องทดสอบนี้สามารถใช้งานกับคอนโทรลเลอร์ดิจิทัลุรุ่น 8800 และโปรกรมทดสอบแบไดนามิก WaveMatrix™ ที่มีหน้าจอใช้งานที่เข้าใจง่ายสำหรับการทดสอบแบบหลายแกนที่ซับซ้อน