От крыла самолета, пролетающего над небом, до шасси автомобиля, катающегося на земле, до искусственных суставов, имплантированных в человеческое тело, почти все инженерные конструкции и биомедицинские устройства подвергаются многократной переменной нагрузке. Усталостательные свойства материала, т.е. способность к постепенному повреждению до разрушения под действием циркулирующей нагрузки, напрямую определяют срок службы и безопасность продукта. Машина для испытания на динамическую усталость - это основное оборудование, предназначенное для моделирования этого процесса, изучения и оценки материалов и структурной долговечности.

I. Основная миссия: зачем проводить тест на усталость?

Тест на статическую прочность может только сказать нам, что материал « может нести его один раз», а тест на усталость отвечает « как долго он может нести ». Согласно статистике, около 80% отказов инженерных конструкций относятся к усталостным отказам, которые характеризуются:

- Разрушение при низком напряжении: разрушение происходит при уровнях напряжений, значительно ниже статической прочности материала.

- Внезапность и сокрытие: перед разрывом нет явной пластической деформации, трудно предупредить.

- Чрезвычайно чувствительны к дефектам: крошечные трещины, царапины или внутренние дефекты значительно сокращают продолжительность жизни.

Таким образом, основная ценность теста на динамическую усталость заключается в следующем:

1. Рисование кривой S - N: Рисование кривой напряжения (S) - срока службы (N) путем тестирования количества циклов при различных уровнях напряжений, предоставление ключевых данных для проектирования.

Определение предела усталости: Найдите максимальное напряжение, которое теоретически может выдержать бесконечный цикл без разрушения.

Оценка скорости расширения трещины: изучение всего процесса трещины от зарождения до расширения до разрушения (на основе механики разрушения).

4. Проверка надежности продукта: моделирование фактических условий работы, стендовое испытание всего автомобиля, сборки или ключевых компонентов для обеспечения его проектного срока службы.

Принцип работы машины для испытания на динамическую усталость и состав системы: точное применение силы и восприятие

Динамическая машина для испытания на усталость представляет собой сложную электрогидравлическую сервосистему или электрическую сервосистему управления, ядром которой является замкнутое управление. Основной принцип работы заключается в том, что система в соответствии с заданной нагрузкой (или смещением, деформацией) волнового сигнала, приводной приводной привод прилагает силу к образцу, в то время как высокоточный датчик измеряет сигнал обратной связи в реальном времени и сравнивает коррекцию с заданным значением, чтобы сформировать точное контрольное замкнутое кольцо.

Полная система состоит из следующих компонентов:

1. Загрузочная рама: высокопрочная рама, обеспечивающая реактивное действие, обычно представляет собой двухстоечную или дверную конструкцию, обеспечивающую точное наложение нагрузки на образец.

2. Функционер: "Мышцы" системы.

- Электрический: сервомотор и шариковый винт с высокой точностью, чистотой, подходит для испытаний с высокой частотой и низкой нагрузкой.

- Электрогидравлический сервопривод: управление поршнями с гидравлическим маслом с использованием сервопривода, с большой выходной силой и длинным ходом, подходит для испытаний с большим тоннажем и низкой частотой.

3.Сервоконтроллер: "мозг" системы. Получите инструкции по тестированию программного обеспечения и получите обратную связь от датчика, отрегулируйте выход в режиме реального времени с помощью сложного PID - алгоритма и точно контролируйте движение оператора.

4.Сила, смещение, датчик деформации: "чувственность" системы. Мониторинг нагрузки, смещения привода и деформации поверхности образца в режиме реального времени и обратная связь сигнала с контроллером.

Гидравлический источник: обеспечивает стабильную, высоковольтную гидравлическую мощность всей системы.

6.Интеллектуальное программное обеспечение для тестирования: пользовательский интерфейс. Используется для настройки сложного спектра нагрузки (синусоидальных, треугольных, квадратных или настраиваемых случайных волн), мониторинга данных в реальном времени, автоматической записи результатов испытаний и автоматической остановки при разрыве образца.

Основные типы испытаний и применение машины для испытания на динамическую усталость

Испытание на усталость при высоких неделях: количество циклов нагрузки обычно превышает 10 ^ 7, а уровень напряжения низкий, и в основном используется для изучения основных усталостных свойств металлического материала (например, для построения кривой S - N).

2.Испытание на усталость низкой недели: количество циклов менее 10 ^ 5, высокий уровень напряжения, сопровождаемый пластической деформацией, в основном используется для оценки срока службы сосудов под давлением, турбинных дисков и других компонентов.

3. Испытание на расширение трещины: испытание образцов с заранее установленными трещинами на основе механики разрушения для изучения соотношения скорости расширения трещины (да / дН) и амплитуды коэффициента прочности напряжения (дельта К).

4. Имитационное служебное испытание: воспроизведение спектра нагрузки в реальных условиях работы (например, дорожный спектр, спектр полета), проведение стендовых испытаний на усталость деталей или агрегатов (например, подвески, двери, шатуны).

Испытания на термомеханическую усталость: одновременное применение механических нагрузок и температурных циклов для оценки компонентов, работающих в условиях изменения температуры, таких как лопасти аэродинамических двигателей.

IV. Основные преимущества и ценности

1. Безопасный дизайн, управляемый данными: обеспечивает точный вход для « конструкции против усталости», избегая неадекватного проектирования (преждевременного отказа) или чрезмерного проектирования (увеличение стоимости веса).

2.Ускоренная проверка срока службы: в течение более короткого экспериментального периода, чтобы проверить, соответствует ли продукт цели проектного срока службы, значительно сократить цикл разработки продукта.

3.Анализ отказов и улучшение качества: путем анализа изломов, отслеживания источников усталости, улучшения производственного процесса, термообработки и конструкционного проектирования, фундаментально улучшить качество продукции.

Перспективное прогнозирование: в сочетании с программным обеспечением ограниченного метаанализа (FEA) для достижения взаимной проверки и коррекции моделирования виртуальной усталости и физических испытаний.

Машина для испытания динамической усталости является прочным мостом, соединяющим материаловедение и инженерную практику. Он использует десятки миллионов возвратно - поступательных нагрузок, чтобы имитировать ухабистую историю всей жизни продукта, почти « жестоким» способом проверить долговечное качество материала. Каждая точка данных, которую он предоставляет, является серьезной пыткой надежности и безопасности продукта. В современной промышленности, стремящейся к легкой, долгой жизни и высокой надежности, эта, казалось бы, ледяная машина, с ее неопровержимыми экспериментальными данными, чтобы построить жизненно важную линию безопасности для человеческого полета, вождения и жизни и здоровья, является неизвестным, но жизненно важным « привратником качества».