Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Tillämpningen av designaspekter i enaxiella lastning maskin utveckling

doi: 10.3791/58168 Published: September 19, 2018

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att utveckla en ren enaxiella lastning maskin. Kritiska designaspekter används att säkerställa exakta och reproducerbara testresultat.

Abstract

När det gäller korrekt och exakt mekanisk provning, köra maskiner kontinuum. Medan kommersiella plattformar erbjuder utmärkt precision, kan de vara kostnad-oöverkomliga, ofta prissätts i $100.000 - $200,000 prisklass. Den andra ytterligheten är fristående manuell enheter som ofta bristande repeterbarhet och noggrannhet (t.ex., en manuell vev enhet). Om en engångsbruk indikeras, är det dock alltför engineering design och maskin något alltför utarbeta. Trots detta finns det tillfällen där maskiner är konstruerade och byggda internt för att åstadkomma en rörelse som inte uppnås med befintliga maskiner i laboratoriet. Beskrivs i detalj här är en sådan anordning. Det är en lastning plattform som möjliggör ren enaxiella lastning. Standard lastning maskiner är vanligtvis biaxiell däri linjär belastning inträffar längs axeln och roterande lastning kring axeln. Under testning med dessa maskiner, appliceras en belastning till ena änden av preparatet medan andra änden förblir fast. Dessa system klarar inte att bedriva ren axiella testning där spänning/komprimering är tillämpas lika för preparatet ändarna. Den plattform som utvecklats i detta papper möjliggör lika och motsatsen lastning av exemplar. Medan det kan användas för komprimering, laddar här fokus på dess användning i ren draghållfasthet. Enheten innehåller kommersiella lastceller och ställdon (movers) och, vilket är fallet med maskiner byggde egen regi, en ram är bearbetad för att hålla den kommersiella delar och fixturer för testning.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Mekanisk provning har en intressant historia som kan spåras tillbaka till hårdhet testutrustning som utvecklats av Stanley Rockwell i början på 1900-talet. Medan tekniken har växt i den utsträckning som standard, dokumenterade metoder vägleda allt från kontrollen av maskinens prestanda till riktlinjerna för att utföra särskilda tester1,2,3, 4. idag, mekaniska tester utförs på allt från byggmaterial såsom betong, stål och trä till mat och textil produkter5,6,7,8,9 . Med tanke på att områdena medicinsk teknik och, mer specifikt, biomekanik utnyttja mekanisk provning, är lastning maskiner vardagsmat i biomekanik labs.

Lastning maskiner kör spänna av skala i biomekanik. Som ett exempel, kan större lastning maskiner användas för att genomföra hela kroppen konsekvensanalyser eller bestämma människors femorala mekaniska egenskaper, medan mindre lastning maskiner kan användas för att testa murina ben eller stimulera celler10,11, 12,13,14. Två typer av lastning maskiner finns i testlaboratoriet; de som köps kommersiellt och de som är byggda av användaren. Lastning maskiner egenutvecklade favoriseras ofta för deras personalisering och anpassning alternativ15.

Testa, är ett exemplar säkrad i maskinen så att en förskjutning kan tillämpas, genererar en mätbar kraft. Om lasten används som drivande feedback, är testet belastningen-kontrollerade; om förskjutningen används som drivande feedback, är testet deplacement-kontrollerade. Lastning maskiner, i allmänhet är byggda på en ram som ansluter en mover till ett fast stöd. Som sådan, innebär testa generellt ena änden av preparatet flyttas medan andra änden förblir fast.

Visas i figur 1 är en skiss av en enkel lastning maskin visar dess grundläggande komponenter. Grundläggande för alla lastning maskiner är en bas eller ram. Medan majoriteten av kommersiella märken använder en fast bas, föreställer ritningen en plattform som tillåter planar (XY) rörelse. Mover, i detta fall, är den övre armen som håller en lastcell och drivs av en stegmotor. Bifogat till ramen finns fixturer som innehar preparatet och diktera vilken typ av test som körs. Ritningen är tre-punkt böjen fixturer. Den översta fixturen (den enda kontakten) är monterad på den rörliga armen; botten fixturen (dubbel kontakten) är monterad till stationära basen. Under provningen driver motorn övre fixturen nedåt till där mitten kontakt engagerar preparatet. Som kontakten hakar preparatet, registrerar lastcell ökningen i motstånd eller den kraft som läggs på preparatet.

Det finns tillfällen där maskiner är konstruerade och byggda internt för att åstadkomma en rörelse som inte uppnås med befintliga maskiner i laboratoriet. Här beskriver vi i detalj en sådan anordning. Det är en lastning plattform som möjliggör ren enaxiella förlagan lastning eller lika och motsatta rörelse i båda ändar. Enheten innehåller kommersiella lastceller och ställdon (movers); en ram är bearbetad för att hålla den kommersiella delar och lastning fixturer för preparatet testning. Förstå de grundläggande principerna för testning Maskinkonstruktion kan stöd i utformningen av den egna maskinen. Vi har lämnat ritningsfiler vi skapat som utgångspunkt att hjälpa forskare med sin egen maskin utveckling. Videon kommer att fokusera på montering av enheten och tillämpningen av mekanisk designprinciper för justering och tillförlitliga tester.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Obs: Den färdiga enheten visas i figur 2. Enheten gör det möjligt att rena enaxlig provning av exemplar i horisontellt läge.

1. komponenter

  1. Förbered två programmerbara manöverdon med en 30 mm (1.2 tum) resor per ställdon kan som spänner över 60 mm (2,3 tum) när programmerad att pull/push tillsammans. För att tillgodose en mängd möjliga användningsområden, Välj manöverdon har en rimlig kraft kapacitet [67 N (15 lb)], maximal dragkraft [58 N (13 lb)], hastighet resolution [0.9302 µm/s (0.00004 i / s)], och en enkelriktad noggrannhet [25 µm (0,001 tum)].
  2. Kedjekoppla ställdon till synkronisera dem en lika tillämpning av utfällning/infällning.
  3. Förbereda en 24 V domänkontrollant att tillhandahålla den drivande rörelsen till ställdonet; dessa system möjliggör en exakt linjär rörelse genom rotation av en skruv, leadscrew.
  4. Förbered två lastceller med en maximal kraft kapacitet på 44,5 N (10 lb). Välj en låg profil eller kapseln-stil belastning som är idealisk för trånga utrymmen.
  5. Förbereda järnväg/transport block systemet. Förbereda en järnväg och två vagnar; en att hålla varje ställdon. Eftersom stål rostar, Välj rostfritt stål material om enheten kommer att kunna utnyttjas för material som kräver återfuktning; för alla andra ändamål är stål acceptabelt.
    Observera: En Sprängskiss av lastning plattform med järnväg/transport blocket visas i lila finns i figur 3.

2. ramkonstruktion

Obs: I förklarande syfte, plattformen är färgkodade i grafiken.

  1. Förbereda aluminium lager material. Välj aluminium för dess kostnadseffektivitet och enkel bearbetning. Förbereda både plattan och ' L'-formad vinkel lager.
  2. Förbereda lager material till maskinen fixturer. Välj plexiglas; Det är starka medan lightweight.

3. metall bas och Side plattan (Frame) församling

  1. Skär bottenplattan från aluminium lager, är se till att det ca 64 x 15 x 1.3 cm (25 x 6 x 0,5 tum). Snygga till kanterna i kvarnen och klippa bottenplattan till dess slutliga dimensioner.
  2. Maskin plattan plant i kvarnen, enligt de specifikationer som anges i tilläggsfilerna.
  3. Inse det, se till att planet är nivå.
  4. Maskin ett spår i bottenplattan att justera sidoplåtarna med en tolerans på 0.0126 mm (0,0005 tum).
  5. Maskin sidoplåtar enligt specifikationer som anges i tilläggsfilerna.
  6. Borra och knacka sidoplåtarna på deras botten ansikte.
  7. Montera sidoplåtar upprätt i spåret.
  8. Skruva fast sidoplåtarna på bottenplattan från undersidan (figur 4).

4. bifoga den järnväg/transport församlingen till ram

  1. Maskinen spåren till framsidan av varje Assiett att möjliggöra montering av järnväg/transport församlingen enligt de specifikationer som anges i ritning länkar (figur 5).
  2. Fäst skenan till spåret genom clearance hål i den järnväg via borrade och gängade hål (för att rymma #10-32-skruvar) på varje Assiett.

5. bakre fäste fastsättning av manöverdonen

  1. Maskinens bakre fäste bilagor från den ' L'-formad vinkel lager enligt de specifikationer som anges i tilläggsfilerna.
  2. Maskin en bar att fästa botten av fästet att tjäna som ett kilspår och rida den i bearbetade spåret på framsidan sidoplåten enligt de specifikationer som anges i tilläggsfilerna. Skruva i baren i botten av fästet.
  3. Borra ett genomgående hål i botten av bakre fästet för ställdon avslut.
  4. Fäst bakre fästet kroppen av den ställdon via hålbilden i kommersiella ställdonet.
    Obs: En anledning för att göra en bakre fäste är att eliminera behovet att upprepade gånger fästa ställdonet direkt till ramen med de små #2 metriska skruvar som kommer lager på manöverdonen. Berget eliminerar oro strippar inre trådarna i ställdonet med upprepad användning.
  5. Slot basen av berget att fästa den baksida ställdon monteringen ram via två skruvarna.
  6. Borra och knacka en serie hål (för att rymma #10-32-skruvar) flankerar spåret på framsidan sidobrickornas att möjliggöra bifogad Justerbart fäste om det är önskvärt att rymma exemplar av varierande storlek.

6. Montera frontredskap av ställdon via kontakter

Obs: Främre fästet är en ' L'-formad bit som fäster på framsidan av ställdonet till transport. Ställdonet kontakta inte fysiskt fästet; den fäster via en rad kontakter som sträcker sig från manöverdonet spetsen.

  1. Maskinens front mount bilagor från den ' L'-formad vinkel lager enligt de specifikationer som anges i tilläggsfilerna.
  2. Borra ett hål i botten av främre fästet att rymma den avsmalnande kontakten.
  3. Maskinen ett spår i sidan av främre fästet att rymma en tallrik.
  4. Maskin plattan med ett spår att rymma fixturer.
  5. Maskin en aluminium, cylindriska kontakt enligt de specifikationer som anges i ritning länkar. Denna adapter ansluter lastcell till ställdonet.
  6. Borra och tryck på kontakten för en #2 metrisk skruv på ställdonet slutet och en #6 metrisk skruv på belastning cell slutet stöd till axiell montering och justering av lastcell och ställdon.
  7. Upprepa denna process för att maskinen två identiska kopplingar, en för varje lastcell.
  8. Maskinen en aluminium, konisk cylindriska connector enligt specifikationer som anges i den ritning länken. Denna adapter ansluter lastcell fixturen och transport.
  9. Borra och knacka kopplingen till gängade belastning cellen anslutningen i ena änden.
  10. Passerar cylindern in i hålet på den främsta ställdon monteringen och använda en ställskruv för att förankra cylinder slutet.
  11. Duplicera systemet för höger och vänster manöverdonen.
    Obs: som visas i figur 6, när monterad, basen av manöverdonet stelt fästs sidoplåten. Framsidan av manöverdonet är kopplad till transport och ställdonet är utökad och tillbakadragen, transport skjuts och drog. Detta utgör ramen för fixtur fastsättning och preparatet lastning.

7. armaturer

  1. Maskin fixturer enligt de specifikationer som anges i de kompletterande filerna (figur 7).
  2. Maskinen en central, vertikala slot i fixtur innehavaren att rymma höjden.
  3. Bifoga de ställdon främsta fästen till rektangulära plattan med tre borrade och gängade hål (för att rymma #10-32-skruvar) vertikalt i linje i mitten av plattan.
  4. Höj eller sänk hållaren som behövs, till exempel om en saltlösning bad för hydrerad testning används, och fäst den med skruvar.

8. handhavande:

  1. Ladda ner programvaran ställdon för att fjärrstyra enheten16.
  2. Skapa en länk mellan datorn och den 24 V-handkontrollen med en 6-stifts mini-din hane till hona PS/2 förlängningskabel; varje ställdon styrenhet har två 6-stifts mini-din-kontakt kabel länkar.
  3. Använda en USB-till-6-stifts mini-din-konverterare för att ansluta manöverdonen till en vanlig dator; omvandlaren innehåller en kvinnlig 6-stifts mini-din kontakt änden och en USB-anslutning.
  4. Kedjekoppla manöverdonen så att en enda datorkabel räcker för operationen, eller alternativt använda en HDMI-adapter i stället för USB-adaptern.
  5. Anslut manöverdonen till 24 V strömförsörjning.
  6. En gång kopplet och drivs, markera enheterna och anpassa manöverdonets prestanda.
  7. Alternativt, styra ställdon manuellt genom ratten på varje ställdon, vilket är användbart för struktur.
    Obs: Denna programvara är tillämplig för alla vanliga operativsystem. Med denna programvara kan manöverdonen flyttas i varierande hastigheter till någon förutbestämd distans, synkroniseras på ett visst avstånd eller synkroniserade till varandra att flytta unisont.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

För att kontrollera användningen av systemet, var ställdon hastighet och prestanda tester genomförda17. Testerna bestod av att mäta ställdonets hastighet och avstånd i jämförelse med de inmatade värdena. För att verifiera prov resor avstånd noggrannhet, valdes godtyckliga resor avstånd längs axeln mellan 254-2540 µm (0,01 - 0,10 tum). Enheten drevs till dessa sträckor och jämfört med det faktiska avståndet mätt med kombinationer av passbitar och bladmått. De avstånd som valt var representativ av den 1% - 10% stam som ofta används i cellulära testning. Resultaten för avståndet testet visade en < 4% avvikelse från ingången.

För att testa ställdon hastigheten, valdes slumpmässigt godtyckliga hastigheter som spänner över manöverdonet funktionerna. Hastighet värdena varierade från 1-28.000 µm/s (0.00004 - 1.1 i / s). Denna hastighet jämfördes sedan med beräknade hastigheten på enheten genom att ange ett avstånd och timing ställdonets rörelse. För hastighetstest, skulle ställdonet slutföra en fullständig cykel av förlängning och kontraktion. Från detta test befanns ställdon hastigheten vara inom en 10% avvikelse från ingången. Alla testresultat hade en r2 > 0,999- För att verifiera manöverdonen inte överhettas, var varje ställdon cyklade med sin maximala hastighet och avstånd. Temperaturen spelades sedan in varje 5 min för 1 h och hittades aldrig överstiga 39,9 ° C. Alla verifieringstester utfördes minst 3 x.

För att testa dess prestanda, ren enaxiella enheten i fast-end konfigurationen användes och jämfört resultaten från våra befintliga lastflak som utvecklades också interna18. Tio 2-0 suturer testades till fel i båda maskinerna. Suturerna var knuten med tre knop för att skapa en stress riser i mitten av provet och avleda stress från fixturer. En mätare längd 25,4 mm (1,0 tum) användes med en lastning hastighet av 0,61 mm/s (0,024 i / s). Samma test utfördes sedan med den befintliga lastning maskinen, där ställdonet hastighet fördubblades till 1,22 mm/s (0,048 i / s) för att kompensera för enstaka ställdonet. Alla testning avslutades med 44,5 N (10 lb) lastceller. Dessutom avslutades ren enaxiella testning för att verifiera inga skillnader mellan de relativa ändarna. En typisk suturen tomt ges i figur 8. Den grå streckade linjen representerar resultaten från ren enaxiella enheten jämfört med den svarta streckade linjen från befintliga fasta-slutet enheten.

I alla tester, suturerna misslyckades på Knut. Mätningarna bestående av stelhet, maximal belastning, och förskjutning vid svikt visade ingen statistisk skillnad mellan de två maskinerna för p < 0.05. När det var bestämt enheterna gav statistiskt liknande resultat, utfördes ytterligare testning. Sutur materialegenskaper erhållits med ren enaxiella enheten i konfigurationerna som ren och fast-slutet var inte statistiskt olika17.

Figure 1
Figur 1: enkel lastning maskin utrustad med en tre-punkt böjande fixtur. Den innehåller planar rörelse längs X- och y, lägga till mångsidigheten av maskinen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: fabricerade enhet visas (överst) med sin dator modell motsvarighet (nederst). De enaxiella maskinkomponenter är tillverkade av aluminium. En solid modell utnyttjas under planeringsstadiet av enheten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: en Sprängskiss av lastning plattform med järnväg/transport blocket visas i lila. Den kommersiella vagnar och styrskena att förslaget justering och på-axeln. Sprängskiss illustrerar användningen av skruvar vid montering av maskinen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4: sidoplåtarna monteras i spåret av bottenplattan. Sidoplåtarna fästa bottenplattan genom botten av basen. Som kan ses i figuren, har de främre ansiktena sidobrickornas ett maskinbearbetade spår som rymmer järnväg. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5: järnväg och transport system markerade med lila. Järnväg/transport kvarteret består av två kullager vagnar som möjliggör smidig gled längs skenan. I församlingen fästen blocket till framsidan av sidoplåtarna medan det maskinbearbetade spåret garanterar justeringen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 6
Figur 6: montering ritning av lastning enheten. Ställdonets front mount är kopplad till järnväg och den utfällning/infällning av manöverdonet spetsen flyttar preparatet. Järnväg/transport blocket visas i lila; ställdonet fästen (fram och bak) visas i rosa; kontakterna visas i rött; fixturer visas i gult. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 7
Figur 7: plexiglas friktion klämmor på en vertikal, slitsade spår. Införlivandet av ett slitsade spår tillåter för lodrät justering och använda med ett miljömässiga bad (visas inte). För att möjliggöra denna justering är används fästskruvarna för att höja och sänka spåret. Den vänstra bilden visar exploderade fixturen montering framifrån. den högra bilden visar fixturen montering från baksidan. För att greppa preparatet, bearbetas sågtandade tänder till klämmorna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 8
Figur 8: Last-deplacement data från en sutur test. Grafen är en tomt på en belastning-deplacement kurva av en sutur som testade till misslyckande. Suturen är en fiber och används här att påvisa typiska formen av ett misslyckande kurva. Om fabricera en maskin, kan snöre eller garn ersättas med ett liknande resultat. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Ställdon främre fäste: Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Ställdonet montera : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Bottenplatta : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Botten Clamp : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Transport : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Load CELLKOPPLING : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Järnväg : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Sidoplåtarna : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Reglaget Arm : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Top klämma : Vänligen klicka här för att hämta den här filen. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Målet med detta arbete var att designa och tillverka en kostnadseffektiv och tillförlitlig enaxiella lastare för dess användning med småskaliga prover såsom vävnad och fibrer. En enhet konstruerades som uppfyllde de krav som anges samtidigt vara tillräckligt flexibla i design som möjliggör nya bilagor till vara fabricerade som användaren behöver växa. Exempelvis möjliggör enheten testning av torra och våta prover i en enaxlig eller fast-end konfiguration.

Kritiska steg i design och tillverkning av någon lastning enhet inkluderar övervägandet av materialet, de kommersiella komponenterna (underhåll), och den prestanda och flexibiliteten i systemet. All bearbetning avslutades på en standard kvarn. Aluminium och plexiglas ger nödvändiga styvheten för ram och fixturer. De kommersiella delarna består av ställdon och järnväg/transport block system. De samma manöverdon används för både spänning och komprimering. Dessa ställdon fungerar bra i mekaniska tester plattformar med tanke på att, när de är på men inte används, befogenhet att motorn stoppas så att leadscrew genererar inte ett vridmoment och manöverdonen inte överhettas. Järnväg/transport block systemet ger dessutom justering och enkelt underhåll. Systemet använder två kullager skruv vagnar som rida längs 15 mm (0,6 tum)-brett spår. En vagn används per Assiett ansluta ställdonet till järnväg. Församlingen har en 7800 N (1750 lb) dynamisk lastkapacitet och rymmer ett stort antal exemplar. Vagnarna innehåller interna oljereservoarer för att upprätthålla smörjning. Fixturerna håller preparatet till plattformen under provningen. Utöver holding preparatet, fäst fixturer manöverdonet, så att den utfällning/infällning av manöverdonet gäller belastning för preparatet. För att rymma ett brett utbud av exemplar som skulle kräva olika miljöer, möjliggör en vertikalt justerbara designen fixturer sänkas i ett vatten/media bad för testning. De serrations skuren i plexiglas med hjälp av en dubbel vinkel cutter (90°) skapa ”tänder” som möjliggör en ökad fastspänning och håller styrkan av preparatet under provningen. Vid basen av innehavaren är en horisontell slot som går längs bredden på plattan. Tandad klämma glider i kortplatsen och hålls på plats med en skruv. På grund av den slot-tolerans [+ 0.0127 mm (0,0005 i)] räcker en enda skruv att hålla fixturen medan facket håller den från att vrida och upprätthåller planar justering.

Om de grundläggande mekaniska principerna för utformning följs, maskinen är robust och felsökning är minimal. Alla kommersiella komponenter bör köpas efter utforma enheten, men före fabricera det. Med de kommersiella delarna på hand kommer stöd med beslutsfattandet och möjliggör fysisk mätning av dimensioner och trådar som kan variera från de som anges här. Om enheten ska användas för testning av standard, enheten kan förenklas genom att eliminera mycket av flexibiliteten i sin design, såsom att eliminera inställningsmöjligheter av fixtur höjd och spår längd.

Detta system ger för att testa inte för närvarande tillgängliga i vårt labb på ett kostnadseffektivt sätt. Dessutom är ren enaxiella maskiner inte allmänt kommersiellt tillgängliga, så denna enhet inte onödigt duplicera befintliga tekniker. Men vi har tillämpat enkel designtekniker och det finns flera sätt att utföra ren enaxiella lastning. enda är representerade här. Kommersiella enheter finns för planar biaxiell lastning, men dessa är kostnaden oöverkomliga för enaxiella lastning ändamål.

Den rena enaxiella lastning maskinen kom till en total kostnad av ca $4,000. Detta pris var ett resultat av de kommersiella komponenterna (ställdon, styrenheter och lastceller). Metall bearbetning färdigställdes internt utan kostnad och materialkostnaden var under $100. Vi uppskattar att bearbetningstiden var cirka 60 timmar med en typisk bearbetning om $75/ h, i huvudsak fördubbla priset. Men det är viktigt att metall maskin enheten snarare än tredimensionell (3-D) skriva ut det från plast. Ramen måste vara tillräckligt styv för att stödja lastning. Eftersom ramen är ca 1.25 cm (0,5 tum) tjockt, ramen skulle lätt stödja exemplar 2 x - 3 x så starkt, att lägga till dess framtida användning. I jämförelse, kan kommersiella lastning maskiner lätt överstiga $100,000. Det är dock viktigt att notera att dessa kommersiella maskiner införliva feedback som gör att lasten-kontroll eller deplacement-kontroll testning. Denna plattform använder förskjutning kontroll (ställdonets rörelse) och är inte alltför komplicerat. Forskare som behöver mekanisk provning finner att, med lite ansträngning, kan de utveckla sina egna lastning plattformar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Detta arbete stöds av de nationella institut hälsa NIDCR [DE022664].

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Power supply, 24 V DC 2.5 A out, 100-240 V AC in, plug for North America  Zaber Technologies inc PS05-24V25
6 pin mini din-male to female PS/2 extension cable Zaber Technologies inc T-DC06
Stepper motor controller, 2 phase Zaber Technologies inc A-MCA
Linear actuator, NEMA size 11, 30 mm travel, 58 N maximum continuous thrust Zaber Technologies inc NA11B30
Corrosion resistant maintenance-Free Ball Bearing Carriages and Guide Rails McMaster-Carr 9184T31
6061-t6 Aluminum Stock McMaster-Carr NA
Plexiglas Stock McMaster-Carr NA
Canister load cell, 4.5N Honeywell Sensotec NA
USB to 6 pin mini-din Universal  NA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. ASTM E4-16. Standard practices for force verification of testing machines. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2016).
  2. ASTM E2309/E2309M-16. Standard practices for verification of displacement measuring systems and devices used in materials testing machines. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2016).
  3. ASTM E2428-15a. Standard practice for calibration and verification of torque transducers. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2015).
  4. ASTM E2624-17. Standard practice for torque calibration of testing machines. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2017).
  5. ASTM C39 – Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2018).
  6. ASTM A370-17a. Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2017).
  7. ASTM D4761-13. Standard test methods for mechanical properties of lumber and wood-base structural material. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2013).
  8. Green, M. L., et al. Mechanical properties of cheese, cheese analogues and protein gels in relation to composition and microstructure. Food Structure. 5, (1), 169-192 (1986).
  9. ASTM D76/D76M-11. Standard specification for tensile testing machines for textiles. Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2011).
  10. Papini, M., Zdero, R., Schemitsch, E. H., Zalzal, P. The biomechanics of human femurs in axial and torsional loading: comparison of finite element analysis, human cadaveric femurs, and synthetic femurs. Journal of Biomechanical Engineering. 129, (1), 12-19 (2007).
  11. Poulet, B., et al. Intermittent applied mechanical loading induces subchondral bone thickening that may be intensified locally by contiguous articular cartilage lesions. Osteoarthritis and Cartilage. 23, (6), 940-948 (2015).
  12. Li, J., et al. Osteoblasts subjected to mechanical strain inhibit osteoclastic differentiation and bone resorption in a co-culture system. Annals of Biomedical Engineering. 41, (10), 2056-2066 (2013).
  13. Huang, A. H., et al. Design and use of a novel bioreactor for regeneration of biaxially stretched tissue-engineered vessels. Tissue Engineering. Part C, Methods. 21, (8), 841-851 (2015).
  14. Keyes, J. T., Haskett, D. G., Utzinger, U., Azhar, M., Van de Geest, J. P. Adaptation of a planar microbiaxial optomechanical device for the tubular biaxial microstructural and macroscopic characterization of small vascular tissues. Journal of Biomechanical Engineering. 133, (7), 075001 (2011).
  15. Brown, T. D. Techniques for mechanical stimulation of cells in vitro: A review. Journal of Biomechanics. 33, (1), 3-14 (2000).
  16. Zaber Technologies. Zaber Console software download. Available from: https://www.zaber.com/zaber-software (2018).
  17. King, J. D., York, S. L., Saunders, M. M. Design, fabrication and characterization of a pure uniaxial microloading system for biologic testing. Medical Engineering and Physics. 38, (4), 411-416 (2016).
  18. Saunders, M. M., Donahue, H. J. Development of a cost-effective loading machine for biomechanical evaluation of mouse transgenic models. Medical Engineering and Physics. 26, (7), 595-603 (2004).
Tillämpningen av designaspekter i enaxiella lastning maskin utveckling
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Thoerner, R. P., King, J. D., Saunders, M. M. Application of Design Aspects in Uniaxial Loading Machine Development. J. Vis. Exp. (139), e58168, doi:10.3791/58168 (2018).More

Thoerner, R. P., King, J. D., Saunders, M. M. Application of Design Aspects in Uniaxial Loading Machine Development. J. Vis. Exp. (139), e58168, doi:10.3791/58168 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter