地質工学用の遠心力載荷装置のデータ収集に使用されるQuantumXシリーズ

 

足もとの地盤が安全であることは誰でもが望むところです。しかしながら、土壌は多くの異なる要素から構成されており、その中で起こりうる高度な動的変動は建物やインフラ施設を不安定化し非常に危険な状態にしかねません。

地質工学用の遠心力載荷装置により、負荷をかけた地盤に発生するストレスやひずみの複雑な関係について、実物に近いモデリングを行うことができます。しかしながら、確実に計測データ収集する事が遠心力載荷装置自体と同様に重要です。このため、プレトリア大学のエンジニアはHBMのデータ収集システムQuantumXシリーズを最先端の地盤遠心力載荷装置と組み合わせて使用しています。

南アフリカの大都市のプレトリアとヨハネスブルグを結ぶ超近代的な「ハウトレイン」鉄道ラインを建設するにあたり、技術者が大きな問題に直面していました。プレトリアの南では、電車のルートが、陥没穴を形成しやすいドロマイト岩盤のカルスト地形上を横断することです。この危険性のある地盤の上に高架橋を構築するには、一個10トンのコンクリートブロックを1000個以上使用する、実物大で複雑な過負荷試験を実施して、潜在的な陥没穴地上の剛性を確認する必要があります。

 

 

遠心力載荷装置

プレトリア大学の遠心力載荷装置

しかし、実物大での試験は結果が非常に変動しやすいので、過負荷試験用のコンクリートブロック集合体の挙動を、2012年6月に正式オープンした、プレトリア大学の遠心力載荷試験所(Centrifuge Laboratory at Pretoria University)で詳細に調査しました。

 

この研究室は、この分野で世界的に最も先進的な研究機関の一つであり、非常に優れた技術サービスを提供しています。フランスのActidyn社製の遠心力載荷試験機は、最大1トンまでの質量を地球の重力の150倍(150G)に加速することができます。この非常に高い加速性能は、土壌で発生する複雑なストレスや歪を、実物に可能な限り近い形でシミュレートすることができます。

複数の変位計とセンサからのデータ

このように複雑な試験には、数多くの様々な種類のパラメータや計測数量を連続収集する必要があります。粒子画像流速計測用のカメラに加えて、アクチュエータならびにセンサ各種が遠心力載荷装置に統合され、以下の計測を実行します:

  • 土壌の変位をLVDT、ポテンショメータ、レーザ変位センサやスキャナを用いて計測
  • 土壌の圧力を油圧変換器で計測
  • / 重さをストレインゲージ技術ベースのロードセルで計測
  • 温度の計測

HBMのQuantumXシリーズはこれらのデータの収集に使用されます。特に、非常に多くの異なる計測項目を、方式の異なる変位計技術が混在している状態でデータ収集できる点がメリットです。

どのデータ収集システムと比較しても、QuantumXシリーズは抜群の汎用性と柔軟性を提供し、納得のいく高性能を示しています。高性能なプラグアンドプレイ方式により、モジュールにつなぐだけで、様々な方式の変換器が即座に計測可能になります。複雑な設定や構成は必要ありません。

以下のQuantumXモジュールにより、地質工学的遠心力載荷装置で信頼性の高い計測ができるようになります:

  • Ÿ QuantumXシリーズ MX840A(8チャンネル) とMX440A (4チャンネル)のユニバーサルアンプ:様々な計測数量に関し、スムーズで迅速かつ信頼性の高いデータを収集
  • イーサネットや光ファイバーケーブルにより1GBでのストリーミング

遠心力載荷試験に様々な利便性を提供

 

この総合的でプロフェッショナルな設定による様々な利便性を活用することにより、プレトリア大学のエンジニアは複雑な3次元問題のモデリングを簡単な手法で実施できました。エンジニアは実際の物理現象や機械的プロセスを厳密に観察するのと同時に、HBMの装置の高い信頼性を持つデータ収集機能を利用しました。

 

 

Advantages with HBM

  • Reliable data acquisition for complex measurements
  • Support of inumerous transducer technologies in one device and systems. 
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