소개
기계적 진동은 예를 들어 지진 진동으로 인해 자연적으로 발생하며 거의 모든 기술 및 자동차 시스템에서 발생합니다. 이러한 진동은 엔지니어링 구조물의 생존성에 상당한 영향을 미치고 근처에 있는 기계에 손상을 줄 수 있으며 종종 방해가 되는 소음을 동반합니다. 이러한 방해를 방지하기 위해 고무금속 완충재를 사용하여 주요 구조물을 지면으로부터 분리합니다.
실제 응용 분야에서 기술 탄성체 제품은 일반적으로 정적 및 동적 기계적 하중을 모두 받습니다. 애플리케이션에 따라 정적 및 동적 하중은 광범위한 범위에서 달라질 수 있습니다. 정적 하중은 제품 자체의 무게와 관련이 있는 경우가 많으며 시간에 따라 변할 수 있습니다(예: 1~4인승 승용차, 연료 탱크: 비어 있거나 가득 찬 상태). 차량의 엔진 작동 및 주행 과정으로 인한 진동은 진동하는 동적 기계적 하중을 가중시킵니다. 압축, 인장 및 전단과 같은 모든 정적 하중 모드가 발생할 수 있습니다.
이러한 실제 작동 조건을 실험실에서 실험실로 옮기는 것은 고강도 DMA GABO Eplexor® 시스템으로 쉽게 수행할 수 있습니다. 그러나 고무 컨베이어 벨트, 구동 벨트 또는 고무-금속 버퍼와 같은 일부 어플리케이션의 경우, 일반적인 사용은 실제 동적 하중보다 작은 정적 사전 하중이 특징입니다. 이러한 하중 프로파일은 압축 모드에서 시료와 시료 홀더 사이의 일시적인 접촉 손실이 발생하기 때문에 검사 대상 부품의 기계적 특성을 분석하는 데 어려움을 초래합니다. 이 경우 일반적으로 아티팩트 없는 정확한 테스트가 쉽지 않습니다.
적절한 샘플 홀더 덕분에 고강도 DMA GABO Eplexor® 는 이러한 기술적 한계를 극복할 수 있습니다. 실제 애플리케이션을 통해 이를 시연해 보겠습니다.
고무-금속 버퍼는 충격을 절연하고 진동을 차단하는 데 사용됩니다. 다양한 고무 재질로 만들어지며 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 그림 1은 두 가지 다른 원통형 고무-금속 버퍼 유형을 보여줍니다. 스터드 볼트가 2개인 고무-금속 버퍼는 길이가 25mm이고 직경이 20mm입니다. 스터드 볼트 1개와 나사 구멍 1개가 있는 고무금속 버퍼는 길이가 40mm이고 직경이 40mm입니다.
확장 피스가 있는 적합한 시료 홀더를 사용하여 고무금속 버퍼를 고강도 DMA GABO Eplexor® 에 장착할 수 있습니다. 그림 2는 High-Force DMA GABO Eplexor® 에 스터드 볼트 1개와 나사 구멍 1개가 있는 원통형 고무-금속 버퍼를 장착한 모습을 보여줍니다.
타임 스윕은 실온과 10Hz의 주파수에서 수행되었습니다. 정적 하중은 120초의 시간 간격으로 0N에서 140N까지 여러 단계로 증가시킨 다음 7N으로 감소시켰습니다. 동적 하중은 전체 측정 동안 200N으로 일정하게 유지했습니다. 그림 3은 측정 중 정적 하중과 동적 하중의 시간적 프로파일인 Fstat와Fdyn을 각각 보여줍니다.
고무-금속 버퍼 내의 기존 기계적 변형은 기하학적 요인을 고려하여 도출할 수 있습니다. 그림 4는 파란색으로 표시된 정적 변형률 εstat와 빨간색으로 표시된 동적 변형률 εdyn을 보여줍니다.
거의 전체 측정 기간 동안 정적 변형이 동적 변형보다 작게 유지되는 것을 볼 수 있습니다. 적절한 시료 홀더를 사용하면 시료와 시료 홀더 사이의 일시적인 접촉 손실을 방지할 수 있습니다. 따라서 이 측정 설정을 통해 고무-금속 버퍼의 실제 작동 조건을 신뢰할 수 있는 방식으로 실험실로 옮길 수 있습니다. 이제 적용 중 고무-금속 버퍼의 실제 기계적 거동에 대한 신뢰할 수 있는 결론을 도출할 수 있습니다(아티팩트 없음).
그림 5는 실온과 10Hz 주파수에서 고무-금속 완충재의 탄성 계수 |E*|와 손실 계수 tanδ의 시간적 프로파일을 보여줍니다. 탄성 계수 |E*|는 시간이 지남에 따라 감소합니다. 동적 응력의 측정 시간의 함수로서 고무-금속 버퍼의 시간 의존적 변형 ε(t)가 발생합니다. 이 동작은 크리프 테스트를 연상시킵니다. 크리프는 일정한 하중 하에서 변형의 증가와 관련이 있습니다(그림 4 참조). 동적 하중은 시간이 지남에 따라 일정하므로 후크의 법칙에 따라 탄성 계수 |E*|는 감소해야 합니다. 다른 정적 하중을 통해 시뮬레이션된 다른 무게는 동적 하중보다 작기 때문에 탄성 계수 |E*|에 거의 영향을 미치지 않습니다.
내부 마찰이 감소하기 때문에 손실 계수 tanδ는 시간이 지남에 따라 감소합니다. 샘플이 이완됩니다.
결론
고무-금속 버퍼와 같이 실제 동적 하중보다 작은 정적 프리로드가 일반적으로 사용되는 어플리케이션의 실제 하중 상황을 High-Force DMA GABO Eplexor® 를 통해 쉽게 테스트할 수 있는 것으로 나타났습니다. High-Force DMA GABO Eplexor® 는 다목적성과 사용된 샘플 홀더의 적합성으로 인해 정확하고 아티팩트 없는 결과를 제공합니다.
High-Force DMA GABO Eplexor® 는 작동 중에 단순하고 기본적인 재료뿐만 아니라 완제품도 정확하게 테스트할 수 있는 고유한 이점을 제공합니다.