Вибрационная усталость

Что такое Вибрационная усталость?

Испытание на вибрационную усталость — это испытание, при котором образец подвергается воздействию синусоидальной или случайной вибрации на вибраторе в течение длительного периода времени, что позволяет оценить усталостное повреждение и деградацию, вызванную резонансом.

Вибрационная усталость: цель

Цель состоит в том, чтобы в ускоренном виде представить вибрацию, которую компонент, работающий на транспортном средстве, самолете или машине, будет испытывать в течение срока службы, а также проверить его прочность.

К каким изделиям применяется Вибрационная усталость?

Автомобильная электроника и крепежные детали
Подразделения аэрокосмической авионики
Оборудование для рельсового транспорта
Батарейные модули
Датчики и разъемы

В каких отраслях применяется Вибрационная усталость?

МеталлСтальМашиныПромышленное оборудованиеПластмассы

Стандарты, связанные с Вибрационная усталость

IEC 60068-2-6тест на синусоидальную вибрацию тест
IEC 60068-2-64испытание на случайную вибрацию тест
ISO 16750-3механические нагрузки на оборудование автомобиля тест
MIL-STD-810, метод 514
RTCA DO-160 Раздел 8

Вибрационная усталость: условия

Тип вибрации: Синусоидальная развертка, случайная или случайная синусоидальная развертка
Профиль: Диапазон частот и амплитуда/PSD определены в спецификации.
Время: Продолжительность по каждой оси, как определено (порядка часов)
Количество осей: Обычно отдельно по трем перпендикулярным осям

Оборудование для Вибрационная усталость

Электродинамический шейкер и усилитель мощности
Акселерометры и система контроля вибрации
Монтажное приспособление
Установка функционального мониторинга

Требования к образцам для Вибрационная усталость

Образец должен быть закреплен с помощью приспособления, соответствующего фактическому методу установки.
Резонанс светильника должен находиться за пределами тестовой полосы.
Перед испытанием необходимо выполнить поиск резонанса.
Должен быть определен метод функционального мониторинга.

Вибрационная усталость: продолжительность

Благодаря определенной продолжительности по каждой оси и трем осям, общая продолжительность обычно составляет несколько дней.

Вибрационная усталость: порядок проведения

1Образец закрепляют на приспособлении и размещают акселерометры.
2Для выявления критических частот выполняется поиск резонанса.
3Профиль спецификации загружается и управление проверяется.
4Вибрация применяется в течение определенной продолжительности по каждой оси.
5Функционирование проверяется во время и после испытания.
6Сдвиг частоты оценивается с помощью окончательного поиска резонанса.

Вибрационная усталость: критерии приёмки

Критерий приемки определен в спецификации: отсутствие структурных повреждений, непрерывность функционирования и отсутствие смещения резонансной частоты за пределы указанного предела.

Оценка результатов

Сравниваются результаты поиска резонанса до и после испытаний; сдвиг частоты указывает на ослабление конструкции или трещину. Визуальный осмотр и функциональная проверка оцениваются вместе.

Вибрационная усталость: протокол

Применяемый стандарт и профиль
Диапазон частот, амплитуда/PSD и продолжительность
Информация об оси и описание приспособления
Результаты поиска резонанса (до/после)
Статус функции и визуальный осмотр

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

UNECE R10 и спецификации автомобильного OEM-производителя
Требования к аэрокосмическому оборудованию

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Вибрационная усталость; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Вибрационная усталость: частые вопросы

В чем разница между синусоидальной и случайной вибрацией?

Синус концентрирует энергию на одной частоте и эффективен для выявления резонансов. Случайный режим применяет энергию одновременно в широком диапазоне и лучше отображает реальную среду транспортного средства/самолета.