JP2019507889A - インテリジェント自動負荷制御システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

試験体上の負荷条件を自動化するシステムは、負荷を試験体に加えるように構成された１つまたは複数の試験部品を含む試験装置アセンブリを含む。このシステムは、負荷を作動させる制御システムを含み、試験装置アセンブリに動作可能に接続されたセンサおよびアクチュエータにデータを受信し、送信するコントローラを含む。このシステムは、試験装置アセンブリを作動させるコントローラに負荷シーケンスを送信するために、制御システムに接続されたデータ解析装置を含む。データ解析装置は、コントローラからのデータを受信し処理して、試験装置アセンブリが負荷シーケンスを実行するとき、試験体が許容可能な応力範囲にあるか否かを判断し、許容可能な応力範囲を超えた場合は、試験体上の負荷を低減するために、データをコントローラに送信する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年１２月２日に出願された米国特許出願第１５／３６７，３７３号および２０１５年１２月１０日に出願された米国特許仮出願第６２／２６５，７２１号に基づく利益を主張する。これらの優先権出願は、本願と一致する範囲で、本明細書にその全体が参考として援用される。

品質保証試験は、自動車産業、暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）産業、医療産業、環境産業およびプロセス産業を含む多くの産業で使用される装置で実施される。例えば、内部圧力の上昇、張力負荷、圧縮負荷または曲げ負荷などの１つまたは複数のタイプの負荷条件にさらされたときに装置が故障しないことを確認するために、品質保証試験を装置に行うことができる。性能の限界まで装置を試験する場合、最先端の負荷制御が望ましい。

装置の試験に使用される一般的な方法には、制御システムを使用して、装置上の予め設定された負荷シーケンスを自動化することが含まれる。制御システムは、試験アセンブリに時限間隔で装置に負荷を加えるよう指示する。制御システムは、装置に加えられる負荷をさらに記録し、内圧、たわみなどの装置の変化を監視することができる。加えて、負荷シーケンスの間、または負荷シーケンスとは別に、オペレータは、装置に加えられる圧力または張力の調整などの試験パラメータを手動で制御することができる。場合によっては、制御システムは、装置の故障を回避するために、予め設定された条件を超過した場合、負荷シーケンスを終了するように装備することができる。

ただし、この試験方法は、特定の状況で装置が故障する可能性がある。例えば、１つの試験パラメータを変更する間に、他の制御パラメータが不安定になり、装置が故障する可能性がある。あるいは、特定の負荷に耐えるために必要な装置を指定の期間にわたって試験している間に、１つの予め設定された条件を超過すると、制御システムは負荷シーケンスを完全に終了させて試験に失敗することがある。

したがって、必要とされるものは、装置に適用される負荷シーケンスを制御する上述の問題に対処するシステムおよび方法である。

一実施形態では、試験体上の負荷条件を自動化するシステムは、１つまたは複数の負荷を試験体に適用する試験装置アセンブリを含み、試験装置アセンブリは１つまたは複数の試験部品を含んでもよい。システムはまた、試験装置アセンブリに動作可能に接続された制御システムを含むことができる。制御システムは、試験体に適用される１つまたは複数の負荷を作動させるように構成されてもよい。制御システムは、データを受信および送信するコントローラと、試験装置アセンブリに動作可能に接続され、試験装置アセンブリまたは試験体に関するリアルタイムデータをコントローラに送信するように構成された複数のセンサと、試験装置アセンブリに動作可能に接続され、コントローラから送信されたデータを介して１つまたは複数の試験部品を作動させるように構成された複数のアクチュエータとを含むことができる。試験体上の負荷条件を自動化するシステムはまた、制御システムに動作可能に接続され、試験装置アセンブリを作動させるためにコントローラに負荷シーケンスを送信し、コントローラからデータを受信し処理して、試験装置アセンブリが負荷シーケンスを実行するとき、試験体が許容可能な応力範囲にあるか否か判断し、許容可能な応力範囲を超えた場合は、試験体上の１つまたは複数の負荷を低減するために、データをコントローラに送信するように構成された、データ解析装置を含んでもよい。

一実施形態では、試験体上の負荷条件を自動化するシステムは、試験体に負荷を加えるように構成された試験装置アセンブリと、試験装置アセンブリに動作可能に接続された制御システムとを含むことができる。制御システムは、試験装置アセンブリに動作可能に接続され、試験装置アセンブリを作動させて負荷を試験体に加えるように構成されたアクチュエータを含むことができる。制御システムはまた、データをアクチュエータに送信して、試験体に負荷を加え、試験体に加えられた負荷に関するデータを受信するように構成されたコントローラを含むことができる。システムは、コントローラと共に動作するように構成されてもよい制御システムに動作可能に接続されるデータ解析装置をさらに含んでもよい。データ解析装置は、試験体に加えられる負荷に基づいて試験体上の複数のタイプの応力を計算し、複数のタイプの応力の１つまたは複数が許容限界を超えているか否かを判断し、データをコントローラに送信して、複数のタイプの応力のうちの１つまたは複数が許容限界を超える場合、加えられた負荷を調整するようにコントローラに指示してもよい。

一実施形態では、試験体上の負荷条件を自動化する方法は、試験体を試験装置アセンブリ内に配置することを含むことができる。試験装置アセンブリは、試験体に負荷を加える１つまたは複数の試験部品を含むことができる。この方法はまた、制御システムの１つまたは複数のアクチュエータを、１つまたは複数の試験部品に動作可能に接続することを含むことができる。制御システムは、データ解析装置に動作可能に接続され、データ解析装置と連動して動作するように構成されてもよい。この方法は、負荷シーケンスをデータ解析装置に入力することを含むことができる。負荷シーケンスは、１つまたは複数のアクチュエータに、時限間隔において負荷を試験体に加えるように指示することができる。この方法はまた、負荷シーケンスを制御システムに送信することを含み、制御システムは、負荷シーケンスに従って１つまたは複数のアクチュエータを作動させるように構成される。さらに、方法はまた、制御システムを介して試験体に加えられる負荷に関するリアルタイムデータを収集し、リアルタイムデータをデータ解析装置に送信し、リアルタイムデータと負荷シーケンスを介して試験体に加えられる負荷とに基づいて試験体の応力を算出し、試験体の応力が許容限界を超えた場合、負荷シーケンスを調整することを含む。

本開示は、添付の図面を参照して読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。業界の標準的な慣例に従って、様々な特徴は正確な縮尺率ではないことが強調される。実際、種々の特徴の寸法は、議論の明瞭化のために任意に増減されてもよい。

開示された１つまたは複数の実施形態による、試験体上の負荷条件を自動化するシステムのブロック図である。

開示された１つまたは複数の実施形態による、図１に示すシステムに含まれ得る試験装置アセンブリの概略図を示す。

開示された１つまたは複数の実施形態による、図１のシステムに含まれ得るコントローラのブロック図を示す。

開示された１つまたは複数の実施形態による、図１のシステムに含まれ得るデータ解析装置のグラフィカルユーザインタフェースを示す。

開示された１つまたは複数の実施形態による、図１のシステムに含まれ得るデータ解析装置の別のグラフィカルユーザインタフェースを示す。

開示された１つまたは複数の実施形態による、図１のシステムに含まれ得るデータ解析装置の別のグラフィカルユーザインタフェースを示す。

開示された１つまたは複数の実施形態による、試験体上の負荷条件を自動化する例示的方法のフローチャートである。

以下の開示は、本発明の異なる特徴、構造、または機能を実施するためのいくつかの例示的実施形態を記載することを理解すべきである。本開示を単純化するために、部品、配置、および構成の例示的実施形態を以下で説明するが、これらの例示的実施形態は単なる例として提供され、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。さらに、本開示は、様々な例示的実施形態において、および本明細書で提供される図面にわたって、参照番号および／または文字を繰り返す場合がある。この繰返しは、簡潔さおよび明瞭さを目的としており、様々な図で議論された様々な例示的実施形態および／または構成の間の関係をそれ自体が決めるものではない。さらに、以下の説明における第２特徴にわたる、もしくは第２特徴上の第１特徴の形成は、第１および第２特徴が直接接触して形成される実施形態を含むことができ、また、第１特徴と第２特徴が、直接接触しないように追加の特徴が第１特徴と第２特徴の間に挿入されて形成されてもよい実施形態を含んでもよい。最後に、以下に提示される例示的実施形態は、任意の組み合わせの方法で組み合わせることができ、つまり、開示の範囲から逸脱することなく、例示的な一実施形態の任意の要素を任意の他の例示的実施形態で使用することができる。

さらに、特定の用語は、以下の説明および特許請求の範囲を通して、特定の部品を指すために使用される。当業者には理解されるように、様々な部品は、異なる名称で同じ部品を指すことができ、したがって、本明細書に記載された要素の命名規則は、本明細書で特に明記しない限り、本発明の範囲を限定するものではない。さらに、本明細書で使用される命名規則は、名前は異なるが機能は同じである部品を区別することを意図しない。さらに、以下の説明および特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は開放形式で使用され、「含むが、これに限定されない」ことを意味すると解釈されるべきである。本開示におけるすべての数値は、特に断らない限り、正確な値または近似値であってもよい。したがって、本開示の様々な実施形態は、意図された範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される数値、値、および範囲から逸脱することがある。さらに、特許請求の範囲または明細書で使用されるように、「または（ｏｒ）」という用語は排他的および包括的両方の場合を包含することを意図しており、すなわち、「Ａ ｏｒ Ｂ」は特に明記されている場合を除き、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」と同義である。

図１は、開示された１つまたは複数の実施形態による、試験体１５（図２に示す）上の負荷条件を自動化するシステム１０のブロック図を示す。本明細書でより詳細に説明するように、システム１０は、試験体１５
に様々な負荷を時限間隔で適用するように構成された試験装置アセンブリ２０を含むことができる。システム１０は、試験装置アセンブリ２０に動作可能に接続され、試験装置アセンブリ２０によって試験体１５に加えられた負荷条件に関する情報を受信するように構成された制御システム１００を含むことができる。制御システム１００はまた、試験体１５上のリアルタイム条件（例えば、実際の圧力、実際のたわみなど）に関する測定値などのデータも受信することができる。制御システム１００は、試験装置アセンブリ２０によって試験体１５に加えられる負荷を自動的に調整、停止、または制御するようにさらに構成されてもよい。システム１０は、制御システム１００に動作可能に接続され、制御システム１００によって受信されたデータを受信し分析するように構成されたデータ解析装置１２０をさらに含むことができる。データ解析装置１２０は、試験体１５が故障する可能性があることを示す予め設定された条件に基づいて、試験装置アセンブリ２０によって加えられる負荷を調整または終了するように、制御システム１００と共に動作するように構成されてもよい。システム１０はまた、データ解析装置１２０に動作可能に接続され、試験体１５に加えられる様々な負荷および／または試験体１５の様々な応力を表示するように構成された外部ディスプレイ２００を含むことができる。外部ディスプレイ２００に示された情報に基づいて、オペレータは、試験体１５に加えられる負荷を手動で調整または制御することができる。

図２は、開示された１つまたは複数の実施形態による、試験体１５上の負荷条件を自動化するシステム１０に含まれ得る試験装置アセンブリ２０の概略図を示す。試験体１５は、パイプのジョイント、ライナーハンガー、またはパッカーなどの１つまたは複数の管状部を含むことができる。しかしながら、多種多様な試験体１５がシステム１０と共に使用されることが考えられる。

一実施形態では、試験装置アセンブリ２０は第１試験要素２２および第２試験要素２４を含むことができ、これらは試験体１５の第１軸方向端部および第２軸方向端部にそれぞれ配置され得る。一実施形態では、第１試験要素２２および第２試験要素２４は、液圧作動可能なピストンに動作可能に接続されたクロスヘッドまたはねじり治具であってもよい。一実施形態では、第１試験要素２２および／または第２試験要素２４は、試験体１５に張力または圧縮負荷を加えるように構成されてもよい。第１試験要素２２または第２試験要素２４はまた、試験体１５にねじり負荷を加えるように構成されることもできる。第１試験要素２２および第２試験要素２４は、継手などの部品を介して試験体１５に接続されてもよい。継手は、フランジまたはブーツ接続を含むことができるが、他の継手も考えられる。試験要素２２および２４が試験体１５内に圧力を保持させるよう構成されるように、試験要素２２および２４が試験体１５に接続されてもよい。

例えば、図２に示すように、第２試験要素２４は、試験体１５に軸方向の張力または圧縮負荷を加えるように構成された液圧システムを含むことができる。液圧システムは、空気などの流体を導管２９内に高圧で注入するように構成された高圧ユニット４０を含むことができる。弁３４は、導管２９を流れる流体の量を制御することができる。流体は、導管２９を通って入口導管２６に流れ、第２試験要素２４を作動させて、試験体１５に圧縮負荷を加えることができる。弁３０は、流体が導管２６に出入りすることを禁止することができる。第２試験要素２４内の流体およびそこに含まれる圧力は、弁３２を開くことによって解放されてもよい。弁３２が開かれると、流体は出口導管２８を通って出口導管２８から導管２９内に移動することができる。あるいは、高圧ユニット４０は、空気などの流体を第２試験要素２４から出口導管２８に引き込み、さらに導管２９に引き込み、それによって第２試験要素２４を第１試験要素２２から離して移動させ、試験体１５に軸方向の負荷を加えるように構成されてもよい。

一実施形態では、試験装置アセンブリ２０は、試験体１５の軸に沿った１つまたは複数の位置で、試験体に曲げ負荷を加えるように構成されてもよい。高圧ユニット４０は、弁３８が開いている場合、流体を導管４３に注入するように構成されてもよい。流体が導管４３を通って流れた後、流体が入口導管４２および４８に入り、それにより弁４４および５０を通って流れることにより、試験装置アセンブリ２０が１つまたは複数の曲げポイント４７および４９にそれぞれ負荷を加えるように構成されてもよい。さらに、弁４４または弁５０のいずれかを閉じて、すべての負荷を、曲げポイント４７または曲げポイント４９などの単一の曲げポイントに位置付けることができ、または弁４４または弁５０のいずれかを部分的に開き、曲げポイント４７および４９が異なる量の負荷を受けることができる。

一実施形態では、試験体１５は、負荷条件として内部が加圧されてもよい。図２に示すように、流体容器６６は、窒素などの流体を注入導管６２を介して試験体１５に注入することができる。弁６４は、試験体１５に流入する流体の量を制御するように構成されることができ、流体が導管６２を通って流れるのを防止することができる。放出導管５２は、試験体１５から流体を除去するように構成されることができる。流体は、弁５８を通って通気口６０を介して大気に流れることができる。弁５８は、大気に排出される流体の量を制御してもよく、または流体が大気に排出されるのを防止してもよい。

一実施形態では、試験体１５は、負荷条件として加熱または冷却されてもよい。容器８４は、油などの流体を貯蔵してもよく、容器８４は、容器８４に流体接続された熱交換器を介して流体を予熱または予冷するように構成されてもよい。一実施形態では、容器８４は、熱交換器であってもよいし、熱交換器を含んでもよい。ポンプ７２は、容器８４から流体を引き出すように構成されてもよく、流体を導管６８を通って試験体１５の少なくとも一部を取り囲むスリーブ５２に循環させることができる。加熱または冷却された流体がスリーブ５２に入ると、加熱または冷却された流体も試験体１５の部分を取り囲み、次に試験体１５を加熱または冷却する。さらに、通気口７６は、ポンプ７２内の過剰な圧力を解放するために、ポンプ７２に動作可能に接続されてもよい。一実施形態では、弁７０は、スリーブ５２に流入する流体の量を制御するように構成されてもよく、または流体がスリーブ５２に流入するのを防止することができる。導管７８は、流体をスリーブ５２から容器８４に移送するように構成されることができる。さらに、弁８２は、スリーブ５２から流出する流体の量を制御することができ、または流体が容器８４に戻るのを防止することができる。

図３は、開示された１つまたは複数の実施形態による、試験体１５上の負荷条件を自動化するシステム１０に含まれ得る制御システム１００のブロック図を示す。制御システム１００は、試験装置アセンブリ２０およびデータ解析装置１２０（図１に示す）と通信するように構成されてもよいコントローラ１０５を含むことができる。コントローラ１０５は、試験装置アセンブリ２０との間でデータを処理または格納するように構成されてもよく、データ解析装置１２０との間でデータを処理または格納するように構成されてもよいプロセッサ１０６を含むことができる。一実施形態では、プロセッサ１０６は、データオーバーフローエラーを低減または排除し、不必要な丸めによって生じるデータに関する不正確性を低減する浮動小数点プロセッサであってもよいし、浮動小数点プロセッサを含んでいてもよい。一実施形態では、浮動小数点プロセッサは、テキサス州ＡｕｓｔｉｎのＮａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されたＣｏｍｐａｃｔＲＩＯ（登録商標）プロセッサであってもよい。

制御システム１００はまた、図２に示すように、複数のセンサ１１０ａ〜１１０ｅを含むことができる。センサ１１０ａ〜１１０ｅは、試験装置アセンブリ２０に動作可能に接続され、負荷試験中に試験装置アセンブリ２０および試験体１５内の負荷条件のリアルタイム測定値（例えば、センサデータ）を読み取るように構成されてもよい。例えば、センサデータは、偏向測定値、温度、圧力、または流量情報を含むことができる。次に、センサ１１０ａ〜１１０ｅは、センサデータをコントローラ１０５に出力するように構成されてもよい。センサ１１０ａ〜１１０ｅは、有線または無線接続を介してコントローラ１０５にセンサデータを送信するように構成されてもよい。一実施形態では、コントローラ１０５は、センサデータをフィルタリング、較正またはスケーリングすることによってセンサデータを処理することができる。一実施形態では、コントローラ１０５は、統計の生成、データの変換、ピークの検出、データルックアップテーブルの構築、および／または信号の生成など、センサデータに関連するより高度なビルトイン解析機能を実行するように構成されてもよい。

制御システム１００はまた、図２に示すように、複数のアクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍを含むことができる。制御システム１００のコントローラ１０５は、アクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍと通信するように構成されてもよく、試験装置アセンブリ２０の試験部品を作動するように構成されてもよい。アクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍのうちの１つまたは複数が作動されると、試験装置アセンブリ２０は試験体１５に負荷を加えることができる。

アクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍは、試験装置アセンブリ２０の１つまたは複数の試験部品に動作可能に接続されてもよい。本明細書で使用される場合、試験部品は、試験体１５に負荷を動作的に制御または加える試験装置アセンブリ２０の任意の部品を指す。例えば、アクチュエータ１１５ａ〜１１５ｄ、１１５ｆ〜１１５ｊおよび１１５ｌなどのアクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍのいくつかは、弁３０、３２、３４、３８、４４、５０、５８、６４、７０および８２にそれぞれ動作可能に接続されてもよく、弁３０、３２、３４、３８、４４、５０、５８、６４、７０および８２の開閉を制御するように構成されてもよい。別の例では、アクチュエータ１１５ｅ、１１５ｋおよび１１５ｍなどのアクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍのいくつかは、それぞれＨＰＵ４０、流体容器６６または容器８４に動作可能に接続されていてもよく、試験部品のオンおよびオフ、圧力の調整、温度の調整、および／または試験部品のその他の調整を行うように構成されることができる。アクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍは、有線または無線接続を介してコントローラ１０５と通信するように構成されてもよい。

図１および図３に示すように、システム１０はまた、制御システム１００に動作可能に接続され得るデータ解析装置１２０を含み得る。データ解析装置１２０は、制御システム１００と連携して動作するように構成されてもよい。データ解析装置１２０は、パーソナルコンピュータ、組み込みコントローラ、ＦＰＧＡチップ、または携帯情報端末（ＰＤＡ）などのコンピュータ９０を使用して、コードを実行または作成するソフトウェアを含むことができる。一実施形態では、ソフトウェアは、テキサス州ＡｕｓｔｉｎのＮａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されたＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）を含むことができる。一実施形態では、ソフトウェアは、ＬａｂＶＩ ＥＷ（登録商標）Ｒｅａｌ−ＴｉｍｅまたはＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）を含むことができる。

図４は、試験体１５上の負荷条件を自動化するシステム１０と共に使用される例示的グラフィカルユーザインタフェース（「ＧＵＩ」）１２５の一実施形態である。ＧＵＩ１２５は、図１に示されるように、データ解析装置１２０に動作可能に接続され得る外部ディスプレイ２００上に表示され得る。データ解析装置１２０は、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ、ＯＰＣ、Ａｃｔｉｖｅ Ｘ、およびＧＵＩ１２５にデータを送信するために使用される他のネットワーク通信規格をサポートするように構成されることができる。さらに、データ解析装置１２０は、制御システム１００にデータを送信するためにそのようなネットワーキング通信規格をサポートするように構成されることができる。

図４に示すように、ＧＵＩ１２５は、図２に示すものと同様の、試験装置アセンブリ２０および試験体１５の図を含むことができる。ＧＵＩ１２５はまた、曲げ制御１３０ａ、フレーム制御１３０ｂおよびガスブースタ制御１３０ｃのなどの１つまたは複数のユーザ制御１３０ａ〜１３０ｃを含むことができる。制御１３０ａ〜１３０ｃは、能動負荷試験中にユーザが手動で負荷を変更できるように構成されてもよい。例えば、ユーザは、ＧＵＩ１２５内の１つまたは複数のユーザ制御１３０ａ〜１３０ｃを介して負荷入力を変更することができる。１つまたは複数のユーザ制御１３０ａ〜１３０ｃが変更されると、データ解析装置１２０は、データをそのような変更を指示するコントローラ１０５に送信することができ、次にコントローラ１０５は、試験装置アセンブリ２０内の適切なアクチュエータ（複数可）１１５ａ〜１１５ｍにコマンドまたはデータを送信し、このような負荷変更を完了できる。ＧＵＩ１２５はまた、酸素センサインジケータ１４０ａ、高圧ユニット（ＨＰＵ）インジケータ１４０ｂ、ガスブースタインジケータ１４０ｃ、ひずみゲージインジケータ１４０ｄ、ロードセルインジケータ１４０ｅ、変位センサインジケータ１４０ｆ、熱電対インジケータ１４０ｇ、および計算された変数インジケータ１４０ｈなどの１つまたは複数のインジケータ１４０ａ〜１４０ｈを含むことができる。インジケータ１４０ａ〜１４０ｈは、センサ１１０ａ〜１１０ｅからコントローラ１０５に送信されるリアルタイム測定値を提供するように構成されることができる。コントローラ１０５は、データをデータ解析装置１２０に送信し、データ解析装置１２０は、ＧＵＩ１２５上に示されたインジケータ１４０ａ〜１４０ｈを介して情報を表示することができる。

一実施形態では、データ解析装置１２０は、複数のＧＵＩ１２５を含むことができる。複数のＧＵＩ１２５は、図４のＧＵＩ１２５に示すように、構成アイコン１６０、負荷シーケンスアイコン１７５、またはグラフアイコン１８０などのユーザアイコンによってＧＵＩ１２５間で切り替えることができる。例えば、１つのＧＵＩ１２５は、図５に示すように、構成アイコン１６０（図４に示す）を選択することによってアクセスすることができる仕様画面１６５を含むことができる。仕様画面１６５は、試験体１５に関する仕様をユーザが入力するように構成することができる。例えば、図５において、仕様画面１６５は、試験体１５の外径１６６、試験体１５の肉厚１６８、試験体１５の内径１７０、試験体１５の降伏強度１７２、およびロギング間隔１７４をユーザが入力するように構成されてもよい。データ解析装置１２０は、試験体１５の仕様を取り、試験体１５の理論上の応力限界を計算するかまたは決定するように構成されることができる。一実施形態では、データ解析装置１２０はまた、負荷試験中に、試験体１５の最大許容応力限界または許容応力限界を計算または決定するように構成されることができる。例えば、データ解析装置１２０は、試験体１５の許容応力限界を、試験体１５の理論応力限界の８０％として定義し、計算するように構成されることができる。

別のＧＵＩ１２５は、負荷シーケンス画面（図示せず）を含むことができる。負荷シーケンス画面は、ユーザが試験体１５の好ましい負荷シーケンスをデータ解析装置１２０にアップロードすることができ、次にデータ解析装置１２０は負荷試験を自動化するために命令またはデータをコントローラ１０５に送信するように、構成されることができる。負荷シーケンスは、試験装置アセンブリ２０の特定の試験部品によって、時限間隔にわたって試験体１５に加えられる複数の負荷を含むことができる。

試験体１５の負荷試験中、ユーザは、図４に示すように、グラフアイコン１８０を選択することができる。グラフアイコン１８０は、グラフ画面１８２を含むことができる外部ディスプレイ２００上に別のＧＵＩ１２５を示すようにデータ解析装置１２０に指示することができる。一実施形態では、グラフ画面１８２は、図６に示すように、試験体１５のＶｏｎ Ｍｉｓｅｓグラフを示すことができる。一実施形態では、グラフ画面１８２は、試験体１５の理論的応力限界を示す、理論的限界楕円１８４を含むことができる。グラフ画面１８２はまた、試験体１５の最大許容応力限界または許容応力限界を示す試験範囲楕円１８６を含むことができる。

前述したように、一実施形態では、データ解析装置１２０は、試験体１５の理論的応力限界または最大許容応力限界を計算または決定することができる。グラフ画面１８２はまた、負荷試験中に試験体１５に負荷シーケンスが加えられるときの、試験体１５の実際の応力１８８の線形描写を含むことができる。Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓグラフは、実際の応力１８８の線形描写が試験範囲楕円１８６内に入る場合に、負荷シーケンスが試験体１５の試験パラメータ内にあるか否かをグラフで示すことができる。図６の試験範囲楕円１８６の外側に移動することによって図示されているように、試験体１０５の実際の応力１８８が指定された試験範囲を超えて移動した場合、アラームが鳴り、データ解析装置１２０は、自動的にデータをコントローラ１０５に送信し、１つまたは複数の負荷を調整するか、試験を停止する。このような自動調整または停止は、負荷試験中に試験体１５の破滅的破損を防止することができる。さらに、停止とは対照的に、１つまたは複数の負荷の自動調整は、負荷試験が結論の出せない結果に達するのを防ぐ。

ここで図７を参照して、図１〜図６を引き続き参照して、開示された１つまたは複数の実施形態による試験体１５の負荷条件を自動化する例示的な方法のフローチャートを提供する。試験体１５の仕様は、２１０のように、試験体１５上の負荷条件を自動化するシステム１０に入力されてもよい。前述したように、仕様は、図５に示すようなＧＵＩ１２５を介してデータ解析装置１２０に入力することができる。一実施形態では、負荷シーケンスは、２１５のようにシステム１０に入力されてもよい。例えば、負荷シーケンスは、データ解析装置１２０に入力されてもよく、これは試験装置アセンブリ２０を作動させるために制御システム１００に送信されてもよい。試験体１５は、２２０のように試験装置アセンブリ２０に装填されてもよい。一実施形態では、２２５のように、試験装置アセンブリ２０に接続された１つまたは複数のアクチュエータ１１５ａ〜１１５ｍに、制御システム１００から負荷シーケンスが送信されると試験が開始してもよい。試験中、制御システム１００は、試験装置アセンブリ２０および試験体１５上に配置された１つまたは複数のセンサ１１０ａ〜１１０ｅのリアルタイム測定値を受信し監視することができる。システム１０は、２３０のように、リアルタイム測定値が、試験体１５が許容可能な応力範囲内にあることを示すか否かを判断することができる。一実施形態では、許容可能な応力範囲は、試験体１５の仕様に基づいてデータ解析装置１２０によって決定される最大許容応力限界、または許容応力限界を含む。前述したように、データ解析装置１２０は、試験体１５の仕様と、１つまたは複数のセンサ１１０ａ〜１１０ｅからのリアルタイム測定値とを使用して、試験体１５上の実際の応力を計算することができる。２３５のように、試験体１５上の実際の応力のすべてが許容可能な試験範囲内にある場合、試験を続けることができる。２４０のように、試験体１５の実際の応力の１つまたは複数が許容可能な試験範囲内にない場合、システム１０は、試験体１５に加えられる１つまたは複数の負荷を調節することができる。具体的には、データ解析装置１２０は、負荷試験中に試験体１５上の適切なレベルの応力を維持するために、試験体１５に加えられる新たな１つまたは複数の負荷を計算することができる。あるいは、データ解析装置１２０は、負荷試験を停止してもよい。

前述は、当業者が本開示をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説したものである。当業者であれば、本明細書に紹介された実施形態と同じ目的を実行し、および／または同じ利点を達成するための他のプロセスおよび構造を設計または変更するための基礎として、本開示を容易に使用できることを理解されたい。当業者であればまた、そのような同等の構成は本開示の趣旨および範囲から逸脱するものではなく、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な変更、置換および改変を行うことができることを理解すべきである。

Claims (20)

1. 試験体上の負荷条件を自動化するシステムであって、
   １つまたは複数の試験部品を含み、１つまたは複数の負荷を前記試験体に加えるように構成された試験装置アセンブリと、
   前記試験装置アセンブリに動作可能に接続され、前記試験体に加えられる前記１つまたは複数の負荷を作動させるように構成された制御システムであって、
   データを受信および送信するように構成されたコントローラと、
   前記試験装置アセンブリに動作可能に接続され、前記試験装置アセンブリまたは前記試験体に関するリアルタイムデータを前記コントローラに送信するように構成された複数のセンサと、
   試験装置アセンブリに動作可能に接続され、コントローラから送信されたデータを介して１つまたは複数の試験部品を作動させるように構成された複数のアクチュエータと
   を含む、制御システムと、
   前記制御システムに動作可能に接続され、前記試験装置アセンブリを作動させるために前記コントローラに負荷シーケンスを送信し、前記コントローラから前記データを受信し処理して、前記試験装置アセンブリが前記負荷シーケンスを実行するとき、前記試験体が許容可能な応力範囲にあるか否か判断し、前記許容可能な応力範囲を超えた場合は、前記試験体上の前記１つまたは複数の負荷を低減するために、データを前記コントローラに送信する、ように構成されたデータ解析装置と
   を含む、システム。
2. 前記コントローラは、浮動小数点プロセッサを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記データ解析装置は、コンピュータ上で動作するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記データ解析装置に動作可能に接続された外部ディスプレイをさらに含む、請求項３に記載のシステム。
5. 前記データ解析装置は、前記外部ディスプレイ上に表示される１つまたは複数のグラフィカルユーザインタフェースを含み、前記１つまたは複数のグラフィカルユーザインタフェースは、
   能動負荷試験中にユーザが手動で前記１つまたは複数の負荷を変更できるように構成された制御と、
   前記複数のセンサから送信された前記リアルタイムデータを提供するように構成されたインジケータと
   を含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記データ解析装置は、複数のグラフィカルユーザインタフェースを含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記複数のグラフィカルユーザインタフェースのうちの１つのグラフィカルユーザインタフェースは、試験範囲楕円と、前記負荷シーケンス中に前記試験体に加えられる実際の応力の線形描写とを含むＶｏｎ Ｍｉｓｅｓグラフを表示するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記許容可能な応力範囲を超えた場合、前記データ解析装置は前記試験体に加えられる前記１つまたは複数の負荷を再計算するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 試験体上の負荷条件を自動化するシステムであって、
   前記試験体に負荷を加えるように構成された試験装置アセンブリと、
   前記試験装置アセンブリに動作可能に接続された制御システムであって、
   前記試験装置アセンブリに動作可能に接続され、前記試験装置アセンブリを作動させて前記負荷を前記試験体に加えるように構成されたアクチュエータと、
   前記アクチュエータにデータを送信して前記試験体に前記負荷を加え、前記試験体に加えられた前記負荷に関するデータを受信するように構成されたコントローラと
   を含む、制御システムと、
   前記制御システムに動作可能に接続されたデータ解析装置であって、
   前記コントローラと共に動作し、
   前記試験体に加えられる前記負荷に基づいて前記試験体上の複数のタイプの応力を計算し、
   前記複数のタイプの応力のうちの１つまたは複数が許容限界を超えているか否かを判断し、
   前記複数のタイプの応力のうちの前記１つまたは複数が前記許容限界を超える場合、前記コントローラに、加えられた前記負荷を調整するように指示するデータを前記コントローラに送信する、ように構成されたデータ解析装置と
   を含む、システム。
10. 前記データ解析装置は、前記コントローラに送信するための負荷シーケンスをアップロードするように構成され、前記負荷シーケンスは、複数の負荷を前記試験体に時限間隔で加えることを指示する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記データ解析装置に動作可能に接続された外部ディスプレイをさらに含み、前記データ解析装置は、前記外部ディスプレイ上に表示されるグラフィカルユーザインタフェースを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記データ解析装置はネットワークに通信可能に結合されており、
    前記データ解析装置は、前記ネットワークにデータを送信し、前記ネットワークからデータを受信するように構成されている、
    請求項１１に記載のシステム。
13. 前記コントローラは、浮動小数点プロセッサを含む、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記コントローラは、前記試験装置アセンブリまたは前記試験体に動作可能に接続された１つまたは複数のセンサから前記試験体に加えられた前記負荷に関するデータを受信するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記コントローラは、前記データ解析装置によって計算された前記複数のタイプの応力のうちの１つまたは複数が前記許容限界を超える場合、前記複数の負荷を調整するように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
16. 試験体上の負荷条件を自動化する方法であって、
    前記試験体に負荷を加えるように構成された１つまたは複数の試験部品を含む試験装置アセンブリ内に前記試験体を配置することと、
    制御システムの１つまたは複数のアクチュエータを前記１つまたは複数の試験部品に動作可能に接続し、前記制御システムはデータ解析装置に動作可能に接続され、前記データ解析装置と共に動作するように構成されていることと、
    前記データ解析装置に負荷シーケンスを入力し、前記負荷シーケンスは、前記１つまたは複数のアクチュエータに、前記負荷を前記試験体に時限間隔で加えるように指示することと、
    前記負荷シーケンスを前記制御システムに送信し、前記制御システムは、前記負荷シーケンスに従って前記１つまたは複数のアクチュエータを作動させるように構成されていることと、
    前記制御システムを介して前記試験体に加えられた前記負荷に関するリアルタイムデータを収集することと、
    前記リアルタイムデータを前記データ解析装置に送信することと、
    前記リアルタイムデータと、前記負荷シーケンスを介して前記試験体に加えられる前記負荷とに基づいて、前記試験体の応力を計算することと、
    前記試験体の前記応力が許容限界を超えた場合に前記負荷シーケンスを調整することと
    を含む、方法。
17. 前記試験体の仕様を前記データ解析装置に入力することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記データ解析装置は、前記試験体の前記応力が前記許容限界を超える場合、前記試験体の前記負荷シーケンスを自動的に調整する、請求項１７に記載の方法。
19. 複数の負荷が前記試験体に前記時限間隔で印加される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記試験体の前記応力が前記許容限界を超える場合、前記複数の負荷の１つまたは複数の負荷が、前記データ解析装置によって自動的に調整されることができる、請求項１９に記載の方法。

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