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高温下における疲労試験

疲労寿命は温度が高くなると大きく変化します。HBKは–50℃~+1000℃の試験温度に対応するアプライアンスを取り揃えています。および等温およびチャボッシュ分析のすべての特性を提供し、正確な疲労寿命の推定値を提供します。  

接合部及び定着部の疲労

HBKは、材料同士を溶接または締結する場合でも、複雑な接合部の疲労寿命を推定するためのさまざまなモデルを提供しています。正確な疲労寿命推定を得るために必要なすべてのパラメータを試験し、測定し、導き出します。

斬新で高度な的な素材

HBKは、学術機関や民間企業と連携し、数理モデル、実験計画法、疲労特性分析の提供を支援します。当社の経験には、さまざまな形態の高度ななエンジニアリング複合材が含まれます。 

オーダーメイド試験

すべてのテストが標準でカバーされているわけではありません。HBKは、鋳造部品から微小な試料を抽出したり、高温でシャフトのねじり疲労試験を行ったりするなど、あらゆる用途に対応するオーダーメイド試験の開発で有名です。 

破壊力学

疲労破壊は、亀裂の開始と成長から破壊までを組み合わせた2段階のプロセスです。HBKは、さまざまなき裂成長モデルと、き裂成長を正確に推定できるターンキー試験および特性評価サービスを提供しています。

材料疲労とは何か?

材料疲労とは、応力レベルが静的強度を下回っていても、繰り返し荷重を受けると材料が徐々に損傷していく過程を指します。以下はその概要です:

 

  • 疲労ひび割れの進展:表面欠陥や結晶粒界など、応力が集中する箇所に微小なひび割れが発生します。
  • ひび割れの進展:これらのひび割れは、荷重サイクルごとに徐々に拡大していきます。
  • 臨界ひび割れサイズ:ひび割れが材料の耐荷重能力を超えるサイズに達すると、急激な破壊が発生します。
  • 影響を及ぼす要因:材料の微細構造、表面仕上げ、環境条件、負荷の性質などの要因が疲労寿命に影響を与えます。
  • 疲労試験試験片に制御された繰り返し荷重を加えることで、疲労寿命を予測する試験が行われます。

材料疲労の原因は何か?

材料疲労は、主に繰り返し荷重に関連するいくつかの要因によって引き起こされます。以下は、材料の疲労破壊の主な原因です:
 

  • 周期的ストレス:材料の静的強度を下回る応力レベルであっても、荷重と除荷のサイクルが繰り返されると、時間の経過とともにひび割れが発生し、伝播する可能性があります。
  • 応力集中:穴、切欠き、鋭角部など、幾何学的に不連続な箇所で応力が集中する部分。
  • 表面品質:粗い表面や表面欠陥は、ひび割れの発生箇所となることがあります。
  • 環境条件:温度変化、腐食、酸化などの要因は疲労損傷を加速させます。
  • 材料特性評価:材料内部の微細構造、結晶粒径、内部欠陥の有無が、材料の疲労耐性に影響を与えます。
  • 残留応力:溶接や加工などの製造工程後に材料内部に残る応力は、疲労に影響を与えることがあります。

HBK高度な材料特性評価・試験施設(AMCT)

高性能化、軽量化、製造工程の最適化など、製品の効率性や耐久性の向上は、適切な素材の選択から始まります。

FEA疲労分析のための設計データから一貫した材料品質保証まで、HBK高度な材料特性評価&試験施設(AMCT)は、これらのパラメータを評価し、設計への信頼を高める多種多様なサービスを提供しています。

材料選定は、自動車、機械、構造、装置、様々な分野で軽量化やコスト削減など重要な役割を果たしています。

その領域の一部として、金属、合金、コンクリート、ポリマー、セラミック、成形構造プラスチック、高度な複合材料などの新しい材料コンポーネントの 材料 特性評価は、最適 な, 安全性、耐久性、, 柔軟性, 、強度対重量比, 、性能, 、信頼性 、 および費用対効率を達成するために不可欠です。

設計エンジニアは、応力、ひずみ、引張弾性率、ポアソン比などの特性からシミュレーション/テストを行うことで、現場での故障を防ぎ、問題が発生する前に予測することができます。正確な材料特性データは、現場での故障を防ぎ、発生する前に問題を予測します。

このように、材料特性評価は、 材料がさまざまな応力下でどのように機能するかを理解する上で重要なステップです。一般的には、多くの ISO や ASTM規格規格に準拠した試験機で実施されます。 しかし、構造特性をより良く、より正確に理解するためには、 センサ を追加することを強くお勧めします。

材料評価やクーポンテストとは?

材料評価は、機械的、熱的、電気的、腐食的、放射線的、生物学的劣化などの分野で特性、または特性を発見するタスクに分類されます。

機械的な試験方法は、破壊試験と非破壊試験に分けることができます。

  • 破壊試験:ランダムに選んだ試験片に非常に大きな荷重を加え、破壊させます。これは最大荷重とその荷重の影響下での挙動を判定するためのものです。
  • 非破壊検査:材料のワークピースを破壊せずに試験します。

テスト手順の分類は、荷重の種類に基づいています。

  • 静的試験:荷重(引張荷重、圧縮荷重、曲げ荷重)は、材料試験片に非常にゆっくりと、あるいは一定に作用します。
  • 動的試験:試験材に急激な荷重、または長期間にわたって周期的に作用する荷重をかけます。
  • 周期的試験:試験材は、例えば正弦波状の形態で、繰り返し、増減、または交互の荷重サイクルが作用します。
  • 衝撃試験:試験材はシャルピー試験のように衝撃にさらされます。

引張試験では、試験材をその破断点まで引っ張ります。材料の特性に基づいて、材料の挙動、それがどのくらいのエネルギーを吸収するかについての真の理解を得ることができ、実際の用途における製品の性能を予測することができます。いくつかの試験は、環境チャンバー内で実施する必要がある場合もあります。

HBK計測チェーンを材料試験システムに統合する 

材料試験において、高精度なセンサーデータは、材料特性をより正確に把握するのに役立ち、さらに深い試験データを得るという付加価値も提供します。QuantumXを統合することで、追加のセンサーデータを重ね合わせることができ、正確かつ信頼性の高い結果を提供します。

MTS、Instron、 Zwick などの材料試験システムへのHBK測定チェーンの統合は簡単です。ユニットを直接統合することができます。

  • EtherCAT、PROFINET、または電圧入力を介したリアルタイムでの入力
  • PCソフトウェアとの統合により、catman Easyでの計測を並行して行い、データファイルを統合できます。
  • 簡単なAPIコマンドを通じて、試験機のソフトウェアに直接組み込むことができます。

パラレルインストールにより、材料試験機の稼働中にセンサデータを取得することもできます。クーポンのさまざまな箇所や、あらゆる材料に対して測定が可能です。荷重、ひずみ、温度、測定する必要があるものに応じて、材料の動作に関する正確なデータを受け取ります。

事例にご興味がありますか?Zwick Roell はQuantumXとcatmanをテストシステムに統合しました。詳細を読む

 

HBKはまた 、材料試験をサービスとして提供しており完全に特性評価および解析された材料パラメータを提供します。これらは、nCode DesignLifeを用いた機械的FEAやCAEベースの 疲労解析でそのまま利用可能です。

材料試験機の校正

材料試験機を校正する際には、計測装置の基準点を、既知のトレーサブルな標準ラボで校正された参照センサーと比較します。世界中の多くの材料試験機メーカーが 、HBKの基準測定チェーンを使用して、生産中およびサービス中のセンサおよび機械を校正しています。

 

DMP41 と MGCplus は、PTB、NISTおよびその他の計量機関を含む世界中の研究所で高い評価を得ています。QuantumX MX238B お客様の現場での校正サービスに最適なポータブルツールです。すべてのHBK装置は、ドイツのDarmstadt。(ダルムシュタット)にある当社の認定ラボによってDAkkSまで追跡することができ、お客様の校正サービスが正確かつ効率的に実施され、追跡可能な結果が得られることを保証します。静的な材料試験機でも動的な材料試験機でも、HBKは完璧な測定ソリューションを提供します。

 

国家認定機関の相互承認により、校正証明書と測定結果の世界的な有効性を保証します。校正手順は、国際的に認められた基準に基づいて決定されます。

 

計器自体の校正も行うことができます。これは最終的に全体の精度を証明し、測定のトレーサビリティを決定します。国際的に認められた標準は、クロスヘッドの速度と変位(ASTM E2658とE2309)、ひずみと負荷率(ASTM E2309)、および引張、圧縮(ASTM E4)、トルク(ASTM E2624)、および動的力(ASTM E467)の測定の校正用に開発されています。

 

全体として、HBKは、非常に効率的で追跡可能な方法で様々な校正およびメンテナンスサービスを可能にする適切なツールセットを提供しています。

アプリケーション別材料疲労特性評価を詳しく見る。

高性能化、軽量化、製造工程の最適化など、製品の効率性や耐久性の向上は、適切な素材の選択から始まります。新しく開発された合金であれ、複合材料であれ、その主要な材料パラメータを深く理解することだけが、シミュレーションやプロトタイプの作成を可能にします。FEA疲労分析のための設計データから一貫した材料品質保証まで、HBK高度な材料特性評価&試験施設(AMCT)は、これらのパラメータを評価し、設計への信頼を高める多種多様なサービスを提供しています。 

HBK測定装置の Zwick Roell試験システムへの統合

材料試験では、正確なセンサデータが材料特性の理解を高めます。QuantumXを統合することで、追加のセンサデータソースを重ね合わせることができ、正確で信頼性の高い結果が得られます。

HBK測定チェーンは、MTS、Instron、ZwickRoellなどのシステムに統合できます。

  • EtherCAT、PROFINET、または電圧入力を介したリアルタイムでの入力
  • PCソフトウェア統合により、たとえばcatman Easy
  • 簡単なAPIコマンドを通じて、試験機のソフトウェアに直接組み込むことができます。

パラレルインインストールは、試験中にセンサーデータを取得でき、さまざまな条件下での材料挙動に関する知見を得ることができます。

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