Машина для испытаний на динамическую усталость
Динамическая машина для испытаний на усталость - серия ToronDFT™
Динамическая машина для испытаний на усталость серии ToronDFT™ обеспечивает точную высокочастотную циклическую нагрузку для характеризации материалов, проверки компонентов и исследований механики разрушения. Эта напольная сервогидравлическая система построена на основе платформы серии ToronDFT™ и доступна с грузоподъемностью 25 кН, 50 кН, 100 кН, 250 кН и 500 кН. Она выполняет испытания на усталость при растяжении-растяжении, растяжении-сжатии и полностью реверсивном нагружении металлов, полимеров, композитов и биомедицинских материалов для построения кривых SN, определения пределов выносливости и измерения скорости роста трещин.
Нагрузочная рама серии ToronDFT™ использует две жесткие колонны, прецизионно отшлифованную поперечную балку и напольную конструкцию, которая удерживает привод у основания для стабильной нагрузки на образец. Высокопроизводительный динамический привод с ходом ±75 мм обеспечивает управляемые синусоидальные, треугольные и заданные пользователем формы сигналов на частотах, подходящих как для режимов малоцикловой, так и для многоцикловой усталости. Система сервогидравлического управления с обратной связью в сочетании с датчиком нагрузки, рассчитанным на усталость, и опциональным экстензометром обеспечивает точное управление силой, перемещением или деформацией на протяжении всего испытания.
Система предусматривает сменные захваты и приспособления для испытаний на осевое растяжение, сжатие, изгиб и испытания специальных компонентов. Гидравлический силовой агрегат, подобранный в соответствии с выбранной рамой, обеспечивает постоянный поток и давление масла, а встроенный цифровой контроллер автоматизирует выполнение испытаний, сбор данных и генерацию осциллограмм. Серия ToronDFT™ может быть сконфигурирована в соответствии со стандартом испытаний, геометрией образцов и требованиями к производительности каждой лаборатории.
Машина для динамических испытаний на усталость - серия ToronDFT™. Области применения.
Серия ToronDFT™ поддерживает испытания на усталость и механику разрушения в различных отраслях промышленности, где циклическая стойкость определяет безопасность и срок службы продукции.
- Исследования металлов и сплавов: определение пределов усталостной прочности, пределов выносливости и зависимости деформации от срока службы сплавов черных и цветных металлов для разработки сплавов и обеспечения соответствия техническим требованиям.
- Аэрокосмические конструкционные материалы: генерирует данные SN и скорости роста трещин для алюминиевых сплавов, титана и никелевых суперсплавов, используемых в обшивке планеров, турбинных дисках и шасси самолетов в соответствии со стандартами ASTM E466 и ASTM E647.
- Разработка автомобильных компонентов: оценка циклической износостойкости рычагов подвески, валов трансмиссии, крепежных элементов и сварных соединений при нагрузках, характерных для условий эксплуатации на дорогах.
- Испытания биомедицинских имплантатов: проводят проверку на усталостную прочность устройств для фиксации позвоночника, эндопротезов тазобедренного сустава, компонентов коленного сустава, костных пластин и зубных имплантатов в соответствии со стандартами ASTM F1717, ASTM F2077 и ISO 14801.
- Композитный Materials TestingПроводит испытания на усталость при растяжении-растяжении армированных волокном полимерных ламинатов и сэндвич-панелей в соответствии со стандартами ASTM D3479 и ISO 13003 для применения в аэрокосмической отрасли и ветроэнергетике.
- Квалификация сварных швов и соединений: стыковые сварные швы, угловые сварные швы и клеевые соединения подвергаются усталостной нагрузке постоянной и переменной амплитуды для проверки работоспособности соединения.
- Механика разрушения и рост трещин: измерение зависимости da/dN от ΔK на образцах, подвергнутых компактному растяжению (CT) и среднему растяжению (MT), в соответствии со стандартом ASTM E647 для анализа устойчивости к повреждениям.
- Испытание крепежных элементов и пружин: определяет усталостную долговечность болтов, винтов, заклепок и пружинных элементов при осевых и комбинированных нагрузках.
Стандартный
Серия ToronDFT™ поддерживает процедуры испытаний, определенные в широком спектре международных стандартов по усталости и механике разрушения.
- ASTM E466 — Стандартная методика проведения испытаний металлических материалов на осевую усталость при постоянной амплитуде с контролем силы.
- ASTM E606 — Стандартный метод испытаний на усталость при контролируемой деформации
- ASTM E647 — Стандартный метод испытаний для измерения скорости роста усталостных трещин.
- ASTM E399 — Стандартный метод испытания на линейно-упругую плоскодеформационную трещиностойкость металлических материалов.
- ASTM E468 — Стандартная методика представления результатов испытаний металлических материалов на усталость при постоянной амплитуде.
- ASTM D3479 — Стандартный метод испытания на усталость при растяжении-растяжении композитных материалов на основе полимерной матрицы.
- ISO 1099 — Металлические материалы: Испытания на усталость: Метод контроля осевой силы
- ISO 12106 — Металлические материалы: Испытания на усталость: Метод осевого контроля деформации
- ISO 12108 — Металлические материалы: Испытания на усталость: Метод роста усталостных трещин
- ISO 7500-1 — Металлические материалы: Калибровка и проверка статических одноосных испытательных машин
- DIN 50100 — Испытания на усталость: проведение и оценка циклических испытаний металлических образцов и компонентов при постоянной амплитуде нагрузки.
Основные характеристики динамической машины для испытаний на усталость — серия ToronDFT™
Серия ToronDFT™ объединяет жесткую нагрузочную раму, быстродействующий сервогидравлический привод и цифровой контроллер в конфигурируемую платформу для испытаний на усталость.
- Напольная несущая рама: двухколонная напольная конструкция с установленным на основании приводом обеспечивает стабильную платформу с низким центром тяжести, что минимизирует передачу вибрации на образец и окружающее оборудование.
- Высокопроизводительный динамический привод: гидравлический привод с ходом ±75 мм, рассчитанный на усталостную прочность, обеспечивает стабильное циклическое движение во всем диапазоне частот, что позволяет проводить как испытания на высокую цикличность, так и испытания на усталость при низкой частоте колебаний.
- Прецизионный тензодатчик: тензодатчик, рассчитанный на усталостную прочность (класс 0.5 по ISO 7500-1), измеряет осевую силу с высокой точностью и долговременной стабильностью, обеспечивая надежную обратную связь для управления с обратной связью на протяжении миллионов циклов.
- Сервогидравлическое управление с обратной связью: сервоклапан и цифровой ПИД-регулятор поддерживают силу, перемещение или деформацию в пределах жестких допусков, автоматически компенсируя изменения податливости образца по мере образования и роста трещин.
- Встроенный цифровой контроллер: автоматизирует генерацию сигналов (синусоидальные, треугольные, прямоугольные и пользовательские профили), сбор данных, подсчет циклов и завершение тестирования на основе заданных пользователем критериев отказа.
- Механизм подъема и фиксации поперечной балки: моторизованная система регулировки поперечной балки и гидравлическая система фиксации позволяют быстро менять положение образцов различной длины и конфигурации приспособлений без ручной регулировки.
- Сменные захваты и приспособления: гидравлические клиновые захваты, механические захваты и специальные приспособления позволяют работать с плоскими, круглыми и компонентными образцами при растяжении, сжатии, изгибе и комбинированных нагрузках.
- Гидравлический силовой агрегат (ГСУ): специализированный ГСУ, подобранный в соответствии с грузоподъемностью выбранной рамы, обеспечивает стабильное давление и поток масла, а также системы фильтрации и охлаждения, которые продлевают срок службы сервоклапанов и приводов.
- Высокая жесткость рамы: жесткость рамы до 6.5 × 10⁸ Н/м на модели 500 кН снижает паразитные деформации, сохраняя измеренное смещение репрезентативным для фактической деформации образца.
- Широкое вертикальное испытательное пространство: максимальные вертикальные зазоры от 1,120 мм (модели 25 кН и 50 кН) до 2,000 мм (модель 500 кН) позволяют размещать высокие образцы, климатические камеры и приспособления для многоточечного изгиба.
- Защита от перегрузки и ограничения хода: встроенная система аварийной остановки, верхние и нижние концевые выключатели, а также блокировочные функции защищают оператора, образец и машину от превышения допустимого хода и непредвиденных нагрузок.
- Настраиваемая конфигурация: грузоподъемность, ход привода, испытательное пространство, опорная плита, захваты, климатическая камера и программное обеспечение контроллера могут быть адаптированы к конкретным задачам тестирования в лаборатории.
Теория и метод
Испытание на усталость предполагает многократное циклическое нагружение образца, при котором максимальная и минимальная сила (или деформация) чередуются с контролируемой частотой. Каждый цикл нагружения вызывает микроскопическое скольжение вдоль кристаллографических плоскостей внутри материала. За тысячи или миллионы циклов эти события скольжения накапливаются, образуя устойчивые полосы скольжения, затем микротрещины и, в конечном итоге, доминирующую трещину, которая распространяется до разрушения образца. Зависимость между амплитудой приложенного напряжения и числом циклов до разрушения (кривая SN) характеризует усталостную прочность материала.
Сервогидравлический привод серии ToronDFT™ преобразует гидравлическую жидкость под давлением в точное высокочастотное движение поршня. Сервоклапан модулирует поток масла к приводу в реальном времени, а контроллер с обратной связью сравнивает сигнал обратной связи от датчика нагрузки (или экстензометра) с управляющей формой сигнала и регулирует положение клапана для поддержания целевой амплитуды в пределах жестких допусков. Такая архитектура позволяет проводить испытания с контролем силы для высокоцикловой усталости (ВЦУ) и испытания с контролем деформации для низкоцикловой усталости (НЦУ), где преобладает пластическая деформация.
Испытания по механике разрушения расширяют оценку усталости за пределы оценки общего срока службы. Оператор предварительно создает трещину в образце с надрезом, а затем применяет циклическую нагрузку, контролируя длину трещины с помощью датчика податливости или системы потенциального падения. Построение графика зависимости скорости роста трещины (da/dN) от диапазона коэффициента интенсивности напряжений (ΔK) позволяет получить кривую, отражающую поведение на пороговом уровне, в режиме Пэриса и вблизи нестабильности. Инженеры используют эти данные для проектирования с учетом допустимых повреждений, определения интервалов проверки и прогнозирования остаточного срока службы конструктивных элементов.
Технические характеристики динамической машины для испытаний на усталость — серия ToronDFT™
| Параметр | ToronDFT™ 25 | ToronDFT™ 50 | ToronDFT™ 100 | ToronDFT™ 250 | ToronDFT™ 500 |
|---|---|---|---|---|---|
| Тип кадра | Напольный | ||||
| Номинальная нагрузка (кН) | 25 | 50 | 100 | 250 | 500 |
| Максимальное вертикальное расстояние для проведения испытаний (мм) | 1,120 | 1,120 | 1,120 | 1,400 | 2,000 |
| Ход привода (мм) | ± 75 | ||||
| Высота рабочего стола (мм) | 900 | 1,000 | |||
| Эффективное расстояние между столбцами / Ширина теста (мм) | 540 | 650 | 800 | ||
| Диаметр колонны (мм) | 80 | 90 | 110 | ||
| Ширина основания, слева направо (мм) | 1,100 | 1,200 | 1,500 | ||
| Глубина основания, спереди назад (мм) | 800 | 1,000 | |||
| Общая высота (мм) | 2,700 | 3,100 | 4,200 | ||
| Жесткость рамы (Н/м) | 5 × 10⁸ | 6.5 × 10⁸ | |||
| Приблизительный вес (кг) | ≈1,250 | ≈1,650 | ≈2,100 | ||