Izdržljivost
Izdržljivost je termin koji se koristi u nauci o materijalima, koji se odnosi na izračunati vek trajanja komponente. Izdržljivost opisuje sposobnost materijala i komponenti da izdrže statička, kvazistatička i dinamička (ponavljajuća ili udarna) opterećenja bez oštećenja, u okviru izračunatog radnog veka i uzimajući u obzir relevantne uslove okoline.
Metode za određivanje trajnosti mogu biti ili proračunske metode ili rezultati ispitivanja. Izdržljivost je stoga nauka preseka koja se sastoji od interakcije opterećenja (mehaničkog i ekološkog), materijala, proizvodnje i konstrukcije.
Dinamički naponi su gotovo uvek uzrok kvara komponenti. Često se kvar dešava sa opterećenjima koja su znatno ispod opterećenja loma uočenog u statičkom ispitivanju zatezanja. Životni vek pri zamoru, kao deo izdržljivosti, označava deformacije i ponašanje materijala pri kvaru pod cikličnim naprezanjem.
Broj ciklusa koje komponenta može da izdrži pod radnim opterećenjem do otkaza može se predvideti sa statističkom tačnošću korišćenjem S-N krive.
Trajnost komponente Eksperimentalno određivanje Simulaciono ispitivanje Standardizovane sekvence opterećenja Mašina za ispitivanje
Trajnost komponente
Mnogo puta programeri ne dizajniraju komponentu da bude otporna na zamor, već da pokaže visoku izdržljivost.
Za određivanje trajnosti komponente, moraju se uzeti u obzir sve vrste opterećenja — od statičkog opterećenja puzanja preko udarnog opterećenja do cikličnog, pri konstantnoj ili promenljivoj amplitudi. Uzimaju se u obzir uslovi okoline kao što su temperatura, padavine, pritisak, kao i promene u materijalu usled korozije ili starenja. Izazov je tada odrediti karakteristične vrednosti korišćenjem najjednostavnijih mogućih ispitivanj, na osnovu kojih dizajner može razviti pouzdanu komponentu.
Problem je u tome što je proces oštećenja veoma složen i ne može se opisati jednim parametrom. Uvek počinje formiranjem mikropukotina koje potiču iz unutrašnjih nedostataka ili zareza na kojima se javljaju ciklične plastične deformacije. LCF ispitivanje se koristi u pokušaju da se opiše ovaj proces. Zatim sledi rast prsline do loma, za šta se koriste metode mehanike loma.
Ispitivanje zamora visokog ciklusa (takođe S-N ispitivanje) ne pravi razliku između pokretanja prsline i rasta prsline. Koristeći S-N krivu, relativno je lako predvideti radni vek pri promenljivim amplitudama opterećenja pomoću metoda akumulacije oštećenja (npr. Plamgren/Miner).
Međutim, još uvek postoji ispitivanje komponenti za verifikaciju, iako to podrazumeva znatno manje napora zahvaljujući savremenim metodama karakterizacije materijala.
Danas je izdržljivost ispitivana u gotovo svim tehničkim oblastima. Izdržljivost nudi određene prednosti, posebno u laganoj konstrukciji. Komponente zahtevaju manje materijala i stoga imaju manju masu kada su projektovane da budu izdržljive, a ne otporne na zamor. U automobilskoj industriji, na primer, lakše vozilo zahteva manje goriva, ali lakša struktura takođe omogućava veću nosivost. Izdržljiv dizajn delimično ispunjava i funkcionalni zahtev: avioni dizajnirani da budu otporni na zamor ne bi mogli da lete jer bi jednostavno bili preteški.
Razvoj komponente
Tokom svog rada, skoro svaka komponenta mašine, sistema ili vozila je izložena mehaničkim opterećenjima koja izazivaju promene tokom vremena. Zadatak za programere je da kreiraju proizvod koji ispunjava svoju funkciju tokom celog radnog veka. Ovo je često u suprotnosti sa kratkim vremenom razvoja, zahtevima za laganom konstrukcijom i isplativom proizvodnjom. Primena izračunate procene radnog veka u ispitivanju na zamor podržava pouzdan i ekonomičan dizajn komponenti. Mehanika loma usled zamora dodatno podržava opis rasta prsline. Karakteristični brojevi iz ispitivanja bez razaranja mogu biti uključeni u razvoj proizvoda.
Cilj za trajnu komponentu je
- Ostvarivanje potrebnog radnog veka
- Pouzdanost komponenti koje čine strukturu ili ceo sistem
- Garancija protiv kvara ili zastoja pre dostizanja naznačenog radnog veka (verovatnoća kvara)
Eksperimentalno određivanje trajnosti
Vek trajanja komponente ne zavisi samo od nivoa opterećenja, već i od redosleda opterećenja. U slučaju dizajna izdržljivih komponenti, sekvence vremena opterećenja slične operaciji (sekvence opterećenja sa promenljivom amplitudom) daju pouzdanije informacije o veku trajanja od ispitivanja sa monotonim opterećenjem.
Simulaciono ispitivanje
Da bi se ispitivala izdržljivost, izvode se simulaciona ispitivanja gde se snimljeni signal vremena opterećenja treba što preciznije reprodukovati na ispitnom stolu. Ponašanje ispitnog stola i komponente dovodi do toga da stvarni signal, uprkos optimalno postavljenom kontroleru, ne odgovara željenom signalu zadate vrednosti. Da bi se poboljšalo ponašanje simulacije (podudarnost između signala zadate vrednosti ili ciljnog signala i stvarnog signala), signal zadate vrednosti se menja u iterativnom procesu sve dok stvarni signal ne odgovara originalnom signalu zadate vrednosti.
Povezani proizvodi za određivanje trajnosti
Različiti materijali i komponente zahtevaju primenu različitih tehnologija ispitivanja. U poslednjih nekoliko godina, ZwickRoell je stoga napravio ogromna ulaganja u razvoj mašina za dinamičko ispitivanje i pogonskih tehnologija i sada nudi pravi koncept pogona za svaku primenu za ispitivanje:
- Elektromehanički ispitni aktuatori pružaju modularni koncept za niske frekvencije do 1Hz i 50 kN
- Linearne mašine za ispitivanje LTM su deo serije mašina za elektrodinamičko ispitivanje koje sadrži pogon zasnovan na tehnologiji linearnog motora. Pogon je specijalno razvijen za ispitivanje tehnologije i patentirao ga je ZwickRoell
- Mašine za ispitivanje rezonance serije vibrofora nude veoma visoke frekvencije ispitivanja uz veoma niske operativne troškove. Mogu se postići frekvencije ispitivanja do 285 Hz.
- Servohidraulične mašine za ispitivanje sa standardizovanim dizajnom okvira za opterećenje pružaju maksimalnu fleksibilnost za svaku primenu
Sa ovim širokim spektrom pogonskih tehnologija, ZwickRoell je jedini proizvođač mašina za ispitivanje koji može da pruži neutralne savete o najboljem konceptu pogona za vaše aplikacije. Sve različite mašine koriste isti softver za ispitivanje i tehnologiju upravljanja. Ovo minimizira napore obuke za svakodnevne laboratorijske zadatke.
Gore navedene mašine se mogu koristiti kao, što je omogućeno kombinovanom upotrebom naše testControl II elektronike i proverenog testXpert softvera za ispitivanje.
