Испытания на усталость и долговечность Оценка выносливости конструкции под воздействием циклических нагрузок.
Ресурсные испытания
Усталость – прогрессирующее локализованное ослабление материала при многократных циклических нагрузках и разгрузках. Основная цель усталостных испытаний — обеспечение требуемой надежности и долговечности деталей при их наименьшей металлоемкости с минимальными материальными и технологическими затратами.
Любая конструкция в процессе эксплуатации испытывает определенные нагрузки: механические, тепловые, климатические и т.п. Эти нагрузки могут быть постоянными, переменными, ударными и т.д.
Особое место среди них занимают так называемые циклические механические нагрузки, которые обычно значительно ниже предела прочности конструкции, но тем не менее в процессе эксплуатации в результате накопления повреждений способные в какой-то момент стать причиной ее внезапного отказа. Это и есть так называемая механическая усталость.
ГОСТ 25.507-85 определяет ее как «процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений (деформаций), приводящий к изменению его строения и свойств, образованию и развитию трещин и к разрушению».
Для ускоренных испытаний необходимо знать критерии, по которым укороченные испытания можно распространить на полный цикл эксплуатации, чтобы гарантировать работоспособность конструкции на определенный заданный срок.
Чтобы изделие гарантированно работало определенное назначенное время, в процессе ее проектирования и доводки необходимо проведение усталостных испытаний.
Существует несколько подходов к проведению усталостных испытаний:
один подход предполагает эксплуатацию под рабочими нагрузками в течение длительного времени;
другой – предполагает ускоренную проверку в более тяжелых условиях, чтобы получить результаты наиболее быстро.
Для ускоренных испытаний необходимо знать критерии, по которым укороченные испытания можно распространить на полный цикл эксплуатации, чтобы гарантировать работоспособность конструкции на определенный заданный срок.
Методики решений соответствуют международным стандартам.
Усталостные испытания проводятся обычно тогда, когда расчетные методы определения характеристик сопротивления усталости неприменимы или недостаточно точные. Испытания проводятся с помощью разрывных испытательных машин, электродинамических или сервогидравлических вибростендов, а также других нестандартных устройств, обеспечивающих управляемое нагружение.
Наш опыт, глубокие знания и обширный ассортимент оборудования позволяют проводить следующие работы:
установление характеристик сопротивления усталости и ранжирование деталей по этим характеристикам;
получение исходных данных для определения показателей надежности и запасов прочности;
расчет остаточного ресурса после определенной наработки или при наличии усталостных повреждений;
опережающая проверка и обоснование конструкции детали и технологии ее изготовления до начала серийного производства;
выборочный входной или выходной контроль ответственных деталей перед их эксплуатацией.
Усталостные испытания могут быть классифицированы по методам их проведения:
одноступенчатое испытание (испытание по Велеру) — с постоянной амплитудой и постоянным средним уровнем нагружения по каждому циклу нагружения;
блок-программное испытание — проводится однородными блоками с разными амплитудами нагружения на ступенях блока;
случайное испытание с цифровым моделированием последовательности экстремумов нагружения;
случайное испытание со слежением при эксплуатационных нагрузках и многократным повторением;
ускоренные испытания на усталость.
усталостные испытания относительно небольших конструкций
испытания с эксплуатационными нагрузками
проездные испытания
Наше оборудование позволяет проводить усталостные испытания относительно небольших конструкций на имеющемся вибростенде со следующими характеристиками:
- выталкивающее усилие: 490 Н (синус), ШСВ - 290 Н;
- максимальное перемещение (пик-пик): 19 мм;
- максимальное ускорение (синус): 117 g;
- исследуемый диапазон частот: 5-7500 Гц;
- режимы нагружения:
- ШСВ - широкополосное случайное нагружение;
- синусоидальное нагружение: развертка с различной скоростью, фиксированный синус, набор фиксированных синусов;
- комбинированное нагружение: ШСВ + фиксированный или быстроразворачиваемый синус;
- удар, в том числе, классический удар, а также синтезированный на основе заданного спектра удара.
Для испытаний с эксплуатационными нагрузками в реальных условиях мы имеем в своем распоряжении полное законченное решение - программно-аппаратный комплекс, который используется для полигонных испытаний на усталость и долговечность. В состав этого комплекса входят: аппаратная часть, представленная несколькими многоканальными крейт-контроллерами Siemens Scadas Mobile, которые при необходимости можно объединять в единую синхронизированную по времени распределенную систему, пакет программ Simcenter Testlab и TecWare, состоящий из более чем 88 приложений, обеспечивающих поддержку вибронагружения, полной статистической обработки данных, формирования отчетов и т.д. Мы можем обеспечить полный цикл регистрации и пост-обработки при проведении усталостных испытаний.
При проездных испытаниях мы можем обеспечить полный комплекс регистрации до 100 разнотипных параметров одновременно с частотой дискретизации до 204,8 Гц, прием сигналов с CAN-шины, 2 каналов оборотов, GPS, нестандартных датчиков, генерацию выходных сигналов для формирования управляющих сигналов для вибростендов и других устройств, а также полную пост-обработку записанных сигналов, их вторичную обработку с построением необходимых статистических диаграмм типа «дождя», оптимизацию расписания усталостных испытаний, формирования отчетов в тех или иных форматах. В этом помогут такие приложения как TWR (репликация одноосного нагружения), Mission приложений для обработки усталостных испытаний).
Эти испытания могут быть осуществлены для автомобильной промышленности, радиоприборов и различной аппаратуры, авиации, станкостроения, машин для строительной индустрии и другого достаточно широкого круга оборудования, для которого необходимы усталостные испытания.
