自動サーボ制御簡易剪断装置

製品の説明

                                       自動サーボ制御簡易剪断装置

説明

この装備は、BTU全自動サーボ制御簡易剪断装置、次のモデルで利用可能です。

• BTU‑DSSA‑1：標準（静的）
• BTU‑DSSA‑2: 動的 (X 方向の周期動的荷重)
• BTU‑DSSA‑3: 三方向 + 動的荷重

システムは主に次のもので構成されます。

• メインフレーム (ロードフレームワークを提供)
• 垂直サーボモーター負荷システム (0 ～ 10 kN)
• 水平サーボモータ負荷方式（0～10kN）
• 簡易シャースタッキングリング 30 個（シャーボックス、内径 61.8 mm、各リング厚さ 2 mm）
• サポートソフトウェアシステム

主な機能:

• パッシブアクティブ高さ制御
• 応力制御またはひずみ制御された荷重
• せん断バイアスの有無にかかわらず、排水 (一定荷重) または非排水 (一定体積) 条件下での静的単純せん断試験
• X 方向の周期動的単純せん断試験 (DSSA-2/3)

試験基準（国際）

• ASTM D6528（圧密非排水単純せん断試験の標準試験方法）
• ASTM D7608(飽和粘性土壌の残留強度 – 単純なせん断変形はあまり一般的ではありません)
• ISO 17892‑9(環状三軸 – 同様の原理が適用されます)
• BS1377‑8（簡易せん断試験部）
• JGS 0563（日本式簡易せん断試験法）

この装置は、上記規格に規定されているせん断速度、垂直応力、排水/非排水条件、動的荷重などの要件を満たすことができます。

仕様

詳細

• スタッキングリングデザイン– 厚さ 2 mm、内径 61.8 mm のリング 30 個。リングは、垂直方向の自由な変形を維持しながら水平方向の相対変位を可能にし、単純なせん断状態をシミュレートします。
• フリクションコントロール– 各リング表面は平面研削盤を使用して精密研磨され、リング間の摩擦を最小限に抑え、せん断応力測定精度を向上させます。
• 排水・間隙水圧測定– 底部と上部の排水ポートにより、統合および排水テストが可能です。間隙圧センサーは、非排水せん断中の間隙水圧の変化を監視します。
• 垂直ローディングシステム– サーボモーター駆動の機械的負荷 (空気圧や油圧は不要)、高速応答、高精度。垂直変位はリニアエンコーダによって測定されます（機械的ノイズはありません）。
• 水平ローディングシステム– 静的または動的 (周期的) 負荷用のサーボ モーター アクチュエータ。動的モデル (DSSA-2/3) は、X 方向に波形負荷 (正弦波、方形波など) を適用できます。
• 制御モード– パッシブアクティブ高さ制御: せん断中に一定の体積 (非排水) または一定の荷重 (排水) を維持します。応力制御またはひずみ制御されたパスをサポートします。
• 三方向荷重 (DSSA-3)– 垂直および水平の X 方向に加えて、Y 方向 (第 3 方向) の荷重を適用して、より複雑な応力状態をシミュレートできます。

応用

• 土壌の単純せん断挙動– 現場での純粋なせん断応力状態をシミュレートします (基礎の水平方向の滑り、擁壁の後ろの土壌など)。
• 統合非排水強度 / 統合排水強度– 排水または非排水条件下でのせん断強度パラメータ (c、φ) を決定します。
• 周期的な動的荷重– 地震、波、交通荷重をシミュレーションして、地盤の変形と強度劣化（動的単純せん断）を研究します。
• 不飽和土壌試験(不飽和アクセサリが必要) – せん断強度に対する吸引の影響を研究します。
• 柔らかい土壌と飽和した砂– 液状化の可能性評価、周期的軟化挙動。
• 斜面の安定性と基礎の設計– 実際の応力経路とより一貫性のある強度パラメータを提供します。

利点

• 全自動サーボ制御– 垂直軸と水平軸の両方でサーボモーター閉ループ制御、高い負荷精度、高速応答を使用します。
• スタッキングリング30個– 従来の直接せん断と比較して、単純せん断は連続的な土壌変形をより現実的にシミュレートし、応力集中を回避し、大きなせん断変位を可能にします。
• 低摩擦リング– 精密に研磨された表面によりリング間の摩擦が軽減され、せん断応力測定の精度が向上します。
• 柔軟な排水/非排水切り替え– 排水バルブと間隙圧力センサーにより、さまざまな圃場排水条件のシミュレーションが可能になります。
• 動的ロード機能(DSSA-2/3) – 動的荷重下での土壌の挙動 (液状化、周期的軟化など) を研究するための周期的単純せん断試験を可能にします。
• 三方向荷重 (DSSA-3)– 複雑な応力パス（主応力回転など）をシミュレートできます。
• 高精度変位測定– リニアエンコーダは、ノイズのない高解像度の変位データを提供します。
• 統合ソフトウェア– データを自動的に取得し、力-時間曲線と応力-変位曲線をプロットし、レポートを生成します。

何を選択するか

テスト要件に従ってモデルを選択します。

注: 特殊な試料サイズ (直径 100 mm など) の場合は、メーカーへの特注が必要です。

処理の流れ

例：飽和粘土の非排水繰返し単純せん断試験 (DSSA-2)

• 標本の準備
  • 乱れていない土壌を切断するか、Ø61.8 mm のカッティングリングを使用して再成型試験片を準備します。
  • 飽和（真空または背圧飽和）し、初期の含水量と密度を測定します。

• 試験片の設置
  • 試験片をスタッキングリングシャーボックスに置き、上下に多孔質石と濾紙を置きます。
  • トップキャップと間隙圧センサーを取り付けます。
  • シャーボックスをメインフレームに配置し、垂直および水平のローディングロッドを接続します。

• 統合
  • 目標垂直応力 (例: 100 kPa) を適用し、排水バルブを開いて、圧密を可能にします。
  • 安定するまで（圧密が完了するまで）垂直変形を記録します。

• テストパラメータを設定する
  • ソフトウェアで、テスト タイプ: 非排水 (定容積) 周期的単純せん断を選択します。
  • 周期的荷重パラメータを設定します: 波形 (正弦波など)、周波数 (1 Hz など)、周期的応力比 (CSR)、サイクル数。
  • 停止条件を設定します: ひずみ閾値 (例: 5% 二重振幅ひずみ) またはプリセットされたサイクル数。

• サイクリックシャーリングの開始
  • 排水バルブを閉じます（排水されていません）。
  • 水平サーボ モーターは、周期的なせん断応力 (またはひずみ) を加えます。
  • ソフトウェアは、せん断応力、せん断ひずみ、垂直変位、間隙圧力、サイクル数をリアルタイムで記録します。
  • リアルタイムプロット: せん断応力-ひずみヒステリシスループ、間隙圧力対サイクル数。

• ストップコンディション
  • 事前設定されたサイクル数に達するか、ひずみ閾値 (液状化基準など) が満たされると、自動的に停止します。

• 終了と分解
  • 垂直応力を取り除き、排水バルブを開いて水を排出します。
  • 試験片を取り出し、故障モード (ある場合) を観察し、スタッキング リングとセンサーを清掃します。

• データ処理
  • ソフトウェアはサイクルごとに、割線せん断弾性率、減衰比、間隙圧力比を自動的に計算します。
  • 繰り返し応力比と液状化までのサイクル数をプロットします (液状化強度曲線)。
  • テストレポート（曲線とパラメータを含む）を生成します。

静的単純せん断用（DSSA-1）:

• 周期的なロードはありません。せん断速度は一定です
• 非排水せん断中は、ピークまたは残留強度が得られるまで間隙圧力を監視します。

三方向荷重用 (DSSA-3):

• 垂直および水平の X 方向に加えて、Y 方向の荷重 (横応力など) を加えます。
• ソフトウェアで 3 方向すべての応力/ひずみパスを設定します。

まとめ：BTU-DSSA シリーズの全自動サーボ制御単純せん断装置は、静的単純せん断から周期的動的および三方向荷重までの完全なソリューションを提供します。 30 個のスタッキングリング設計、低摩擦の表面仕上げ、高精度のサーボ制御により、土壌の単純なせん断挙動を研究するための高度な装置となっています。選択は、周期的な動的テストが必要か、それとも複雑な 3 方向のストレス パスが必要かに基づいて行う必要があります。従来の排水なしの飽和土壌の単純剪断には DSSA-1 を使用できます。地震の液状化研究には DSSA-2 が必要です。高度な構成モデルの検証には、DSSA-3 が最適です。