Тенденции при изпитването на умора

• Основната цел на изпитването на умора е да се определи нивото на напрежение, което може да бъде прилагано безопасно, докато същевременно се гарантира определена продължителност на експлоатационния живот
  
  
• Важна стъпка напред е използването на камери с изкуствен интелект за дистанционен мониторинг на изпитването на умора
  
  
• Наблюдава се нарастващ интерес към автоматизиране на анализа на данни и затягане на стандартите около този аспект на изпитването

Умората е механизъм за възникване на механична неизправност, причиненa от многократно циклично натоварване, което води до кумулативно увреждане в материала и в крайна сметка до катастрофална повреда. Според Наръчника на Американското дружество по метали между 80% и 90% от всички механични неизправности могат да бъдат отдадени на умора. С оглед на това, е от критично значение да се изпитват и характеризират свойствата на умора на материалите и компонентите.

Неизправностите, дължащи се на умора, възникват, когато един материал се натоварва многократно, но под нивото на напрежение, което би причинило незабавна неизправност, а в много случаи дори под напрежението при границата на провлачане на материала. С всеки цикъл на натоварване уврежданията на материала се акумулират.

Основната цел на изпитването на умора е да се определи нивото на напрежение, което може да бъде прилагано безопасно, докато същевременно се гарантира определена продължителност на експлоатационния живот. По-комплексните изпитвания на умора могат да предоставят по-добра представа и за това как се акумулират уврежданията, което дава възможност за създаване на модели за симулиране на измененията в поведението на даден компонент в рамките на сервизния му живот.

Изпитването на умора търпи промени. Макар технологията да е вече утвърдена и скорошните подобрения да са само постепенни, тя все пак се развива по не толкова явни начини. Особен прогрес се наблюдава например по отношение на условията на изпитване и на средата. Друга важна стъпка напред е използването на камери с изкуствен интелект за дистанционен мониторинг на изпитването на умора, които могат да разчитат дисплеите на сензори, позволявайки интегрирането и на по-стари инструменти.

Тенденции

Две са основните тенденции, които вече оказват влияние на индустрията и които пораждат дискусия в областта на механичното изпитване за това как да бъдат приветствани.

Технологиите за адитивно производство са достигнали такава зрялост, че секторите на изследователската дейност и производството с висока стойност, които специалистите по изпитване на умора обслужват, ги възприемат. Адитивно произведените материали могат да бъдат изпитани също както конвенционално произведените материали, но това невинаги е подходящият подход. Фактори като размерите на образеца и методите на подготовка могат да не са представителни за действителното приложение и да окажат влияние върху получените резултати, обясняват експерти.

Редица механични свойства на материалите все още се определят чрез визуален анализ на графики, което може да доведе до несъответствия. Поради това, с цел справяне с този проблем, се наблюдава нарастващ интерес към автоматизиране на анализа на данни и затягане на стандартите около този аспект на изпитването.
Преодоляването на продължителния характер на изпитването на умора е друга влиятелна тенденция. С тази цел се разработват бързи техники с много или ултрависоки цикли, които съкращават значително процеса. Американското дружество за изпитване и материали (ASTM) изготвя наръчници и стандарти за тези техники, което ще допринесе за по-широкото им внедряване. Това ще доведе до възможност за изпитване на повече образци и съответно до генерирането на повече данни.

Софтуер за изпитване

Преди да се пристъпи към самото изпитване, следва да се изпълнят няколко подготвителни дейности, за да се гарантира надеждността на тестовете и резултатите. Те включват например калибриране на преобразувателите и настройване на системата. Калибрирането на преобразувателите, като динамометрични датчици и екстензометри, верифицира, че тези измервателни уреди ще дадат точни резултати в съответствие с международните стандарти. От друга страна, настройката предоставя подходящи параметри за управление за контролера така, че изпълнителният механизъм да реагира правилно на контролния сигнал и да прилага желаното натоварване.

Напредъкът в технологията през последните 20 години води до разработването на методи за автоматична настройка, заместващи ръчната настройка, която е времеемка и може да е трудна за неопитни оператори. Автоматичните методи за настройка осигуряват много по-интуитивен процес, който предотвратява и допускането на човешки грешки. Тези методи включват настройка въз основа на коравина, която се извършва в границите на еластичната зона на образеца, и правоъгълна автоматична настройка, която се извършва в границите на пластичната зона на образеца. Този метод използва по-агресивни правоъгълни модели на натоварване, които могат да увредят образеца. Поради това е разпространена практика образците да се сменят за реалното изпитване.

Напредъкът при дигиталните контролери не само позволява да се улеснят процедурите по настройка на параметрите за изпитването, но и носи нови софтуерни възможности, даващи възможност за по-добро и ефективно събиране на данни, което е идеално при провеждане на изпитвания, които може да продължат часове или дори дни. Това включва по-големи скорости на придобиване на данни, предоставящи възможност за използване на по-нови и по-добри преобразуватели, както и на интелигентни инструменти за данни, които оптимизират какви и колко данни да се събират. Често при изпитването на умора се случва да не е необходимо цялостното регистриране на всички цикли.

Необходимост от съвременно изпитване

Производителите са изправени пред предизвикателствата, свързани с повишаване на точността и повторяемостта на изпитванията, както и с възможността тестовете да се извършват от по-неопитен персонал. Това означава, че оборудването трябва да бъде по-интуитивно и автоматизирано, което да улесни настройката, управлението и обработката на резултатите от изпитванията.

Във времето на климатичните изменения и нуждата от ефективно потребление на ресурсите, изискванията към компонентите се увеличават в посока реализиране на максимално олекотени конструкции. За да се гарантира, че такива силно натоварени компоненти могат да бъдат използвани безопасно, е съществено важно да се постигнат надеждни стратегии за изпитване на умора и бази данни с резултати от тях. Това е свързано с отчитането на всички обстоятелства, съпровождащи изпитването, по-специално на условията на работната среда. Важно е например как се използва компонентът по отношение на температура, корозия и наличие на водород в средата. Всички тези фактори трябва да бъдат взети предвид.