진동삼축압축시험기

GDS

진동삼축압축시험기

ystcha 2011. 11. 4. 11:24

영신컨설턴트 (02) 529 8803 email ystcha@unitel.co.kr 2011.8

GDS 진동 삼축압축시험기 3 종류

1. Enterprise Level Dynamic Triaxial System (ELDyn) 전자 기계식 용량 5-10kN 5Hz

2. Electromechanical Dynamic Triaxial Testing System (DYNTTS)

전자 기계식 주파수 5Hz or 10Hz 용량 10-60kN

3. Large Diameter Cyclic Triaxial Testing System (LDCTTS) 유압식 100-250kN 10Hz

(ELDyn)

(DYNTTS)

(LDCTTS)

전자기계식은 제어가 정확하나 하중이 클수록 비용증가하고 유압식은 제어가 정확하지 않으나 큰 하중에 적합하다.

	ELDYN	DYNTTS	Hydraulic Load Frame
하중	5 or 10kN	10, 16, 20, 40 or 60kN	20, 40, 60, 100, 250kN, custom
주파수	Static to 5Hz	Static, 5 or 10Hz	Axial 10 or 20Hz Radial 10 or 20Hz
Balanced Ram	-	Included	-
Dynamic Cell Pressure	-	Optional	Optional
Data Acquisition Channels	4 / 8 Channel	8 Channel	8 or 16 Channel
Data Acquisition Resolution	16 bit	16 bit	16 bit
Communications	USB	USB	USB
Form Factor	Frame Style Desktop	Free Standing	Free Standing

상부 하중식 Dynamic Triaxial System (ELDyn)

Electro-mechanical 전자 기계식

5Hz Fequency 최대 주파수

Available Load ranges: 최대 하중

5kN, 10kN (optional)

Optional Cell Sizes: 삼축셀의 시료크기

76mm , 100mm, 150mm

Software Fully automated

- 16-Bit dynamic data logging

- 16 Bit dynamic actuator control channel

- Cell pressure range to 2MPa (dependent of cell choice)

사양

- 최대 주파수 : 5Hz - 최소 주파수 < 0.001Hz

- Highly accurate dynamic, electro-mechanical actuator

- Standard Triaxial cells can be used (upgraded to dynamic seals and bearings)

- 다양힌 삼축셀

- Φ38 x 76mm , - Φ50 x 100mm - Φ70 x 140mm

- Φ100 x 200mm , - Φ150 x 300mm

- 전자기계식으로 유압팩이 필요 없다

하부 하중식 Dynamic Triaxial Testing System (DYNTTS) 5Hz or 10Hz

하부에서 하중제어 최대하중 10kN 16kN 20kN 40kN 60kN

Optional cell pressure rating 2000kPa 5000kPa

standard 38, 50, 70, & 100mm optional up to 150mm

진동삼축시험 시 셀 압력의 변화를 없게 하기 위한 balance ram 부착

진동 삼축 시험 시 구속압이 가해지고 수직으로 진동하중을 가 할 때, 램이 올라가면 램이 셀 속으로 들어간 체적만큼 셀의 체적이 감소하여 셀 압력이 상승하고 램이 내려오면 램의 하부로 내려온 체적만큼 셀의 체적이 감소하여 셀 압력이 감소한다.

이 문제를 최소화하기 위해 셀의 상단에 일정 부문 공기를 넣어 램의 상하 이동에 따른 체적변화의 영향을 최소화 한다. balance ram은 이 문제를 해결하기 위해 셀 하부에 부착하여 램이 올라가면 올라간 체적만큼 셀의 물이 balance ram으로 내려오고 램이 내려오면 balance ram의 물이 셀 속으로 이동하여 진동 시 셀의 압력변화를 없게 한다.

공기압식 (Pneumatic) 과 electromechanical 형태의 차이점

● Pneumatic and electromechanical systems have very different properties. Pneumatic systems are soft because they are based on air pressure control but electromechanical systems are stiff because they are based on direct velocity control. 공기압식은 작은 하중에 적합

● Pneumatic systems do not have the long term capabilities of electromechanical systems. 공기식은 장기시험에 적합하지 않다.

● Pneumatic systems require manual tuning. 공기압식은 수동 조절

● Simple pneumatic control systems with 70Hz control valves may function well for simple cyclic tests in the sub-1Hz range on stiff soils at low loads but will not function well for softer soils at higher loads. 공기식은 1Hz아래에서 단단한 시료에서 제어되지만 연약시료에서 시험이 어렵다.

● Electro mechanical systems operate at the system specified frequency (0.5, 1, 2, 5 or 10Hz) regardless of sample type (please see data sheet for performance curve data). 전자 기계식은 시료의 강성에 관계없이 0.5, 1, 2, 5 or 10Hz 작동된다.

● Pnuematic systems are very difficult to control in any other waveform than sinusoidal. 공기식은 sin파 이외의 제어가 어렵다.

● Although the valves are rated at high frequencies (say 70Hz) in practice the systems cannot achieve anywhere near this performance due to a) compressibility of air and b) the speed of propagation of waves in air. 공기식은 공기의 압축성으로 70Hz까지 제어가 어렵다.

● Electromechanical is best for all static or <10 Hz dynamic (up to 50 kN) where system life is less than one million cycles. 전자기계식은 정적 동적 제어에 적합하다.

● Pneumatic systems are used where price is the most important factor or where low loads and poor accuracy are required. 공기식은 예산이 적을 때나 정확도가 작고 하중이 작을 때 사용

● No large compressor is required to supply the dynamic actuator. 공기식은 소음이 발생하는 에어 컴프레셔가 필요.

● Stand alone axial unit only requiring mains electricity. 전자기계식은 연직하중장치로 사용

● No noisy and expensive to run air compressor or hydraulic power packs are required.

● 2MPa triaxial cell for samples up to 100mm with platens for 38, 50, 70 and 100mm supplied as standard (optionally 200mm). 전자기계식은 큰 구속압과 큰 직경의 시료 시험

● Pore pressure transducer, 2MPa, accuracy 0.1% FRO. 전자기계식은 2MPa의 간극수압측정

● Proven performance specifications. 전자기계식은 검증된 성능

● Quiet operation. 전자기계식은 조용한 작동

● Long-term stability for creep testing. 전자기계식은 장시간 시험에 적합

● Lower life costs due to lower servicing requirements and power drawn. 유지관리비용이 적다.

● Safer operation there are no high pressure air or hydraulic pipelines required.

● 전자기계식은 작은하중에서 공기식보다 제어가 좋고 하중 +/- 5kN load 변위제어 +/-1mm at 5Hz.

진동삼축시험에서 구속압력 조절을 위한 공기압 조절기

램이 물로 채워진 삼축셀 속으로 진동할 때 셀 속의 구속압력은 램의 이동 체적만큼 체적변화로 구속압력이 진동시 변화한다. 구속압의 변화를 적게 하기 위해 공기압조절기를 사용하거나 balanced ram system을 사용한다. 정적 삼축시험시 연직 램의 이동에 의한 구속압의 변화는 GDS anced pressure controller가 일정하게 유지하나 진동시험에서 램의 진동에 따라 구속압의 변화가 빠르다. 진동의 진폭과 셀 속의 유체의 강성에 따라 구속압력이 변화한다. 셀 내부의 공기량이 많으면 공기의 강성이 작아 구속압력이 적게 변화한다. 구속압력의 변하를 적게 하기 위해 셀 속에 공기을 넣을 때 공기압 조절기가 필요하다.

유압식(Hydraulic systems)과 electromechanical 차이

유압식은 100kN 10Hz이상의 큰 하중에 적합하다. 100kN 10Hz이하의 하중은 high power hydraulic power packs의 유지관리 비용이 커 유지관리비용이 적은 electromechanical 형태가 좋다. 유압식은 power pack 규격 소음 냉각장치가 필요하여 설치영역이 크고 electromechanical식보다 제어가 좋지 않다.

전자 기계식의 주파수와 진폭 frequency and amplitude

Electromechanical type 변위제어 Displacement control test data

Measured data under displacement control

(Sine wave input waveform at 5Hz)

Measured reaction

Measured data under displacement control

(Triangular input waveform at 5Hz)

Measured reaction

Measured data under displacement control

(Square input waveform at 0.5Hz)

Measured reaction

Measured data under displacement control

(User defined input waveform at 0.5Hz)

Measured reaction