Prova di Fatica e Prova di Durevolezza

Per validare le strutture leggere di componenti di veicoli e macchinari sono necessarie le prove di fatica o durevolezza. La HBM offre complete catene di misura ottimizzate per queste prove, comprendenti estensimetri, trasduttori di forza e spostamento, amplificatori e software per l'acquisizione dei dati.

Prova di Fatica su Materiali e Strutture

Sotto la spinta della necessità di aumentare l'efficienza energetica dei veicoli e delle macchine, le strutture leggere delle parti e dei componenti meccanici devono essere portate ai limiti della vita alla fatica dei materiali già affermati o di quelli di nuova concezione. Per la sicurezza dei componenti strutturali rilevanti quali gli assi e le ruote dei veicoli, non si devono mai escludere le rotture da fatica durante il loro esercizio. Analogamente si devono evitare i guasti da fatica di componenti funzionali critici quali gli alberi a gomito o le bielle, in grado di provocare difetti dell'intero veicolo o macchinario.

Per le costruzioni leggere, si combinano insieme sia un modello di simulazione che una prova di durevolezza: si utilizza la prova di un materiale per determinare la vita alla fatica, cioè la curve alla fatica (curva di Woehler) o la curva alla fatica ad ampiezza variabile (curva di Gassner). Queste caratteristiche dei materiali costituiscono importanti dati d'ingresso per i modelli di simulazione della durevolezza. Per valutare le alternative progettuali o per identificare i punti critici dei componenti strutturali, nelle fasi iniziali di progettazione si utilizzano tipicamente i modelli di simulazione basati sulla FEM.

La prova di durevolezza in laboratorio inizia con i primi prototipi fisici delle parti o componenti. Nelle fasi preliminari, per le prove di carico dinamico si possono impiegare blocchi di programma semplificati per confrontare le varianti di progettazione. Nelle fasi successive, vengono riprodotte nel banco prova durevolezza i dati di carico reali registrati in campo per determinare e verificare l'assoluta vita alla fatica della struttura prescelta.

Oltre alle prove di carico dinamico a lungo termine per determinare la vita alla fatica del provino, le prove di durevolezza comprendono anche le prove di carico statico per accertare la massima forza o sollecitazione statica che il provino può tollerare, quali la prova di trazione, di compressione, di flessione e di torsione. Nella prova di caratterizzazione, la distribuzione delle sollecitazioni nella struttura serve per validare un modello FEM.

Vantaggi

La HBM offre i seguenti vantaggi per le prove di fatica e durevolezza:

  • Catena di misura completa di estensimetri, amplificatori e software per acquisizione dati, con tutti i componenti perfettamente accordati fra loro
  • Completa soluzione software per l'applicazione, pronta all'uso senza ulteriore programmazione
  • Alta immunità alle interferenze elettromagnetiche ed alla deriva termica, grazie alla tecnologia a frequenza portante, ai moduli amplificatori distribuibili ed all'auto-aggiustamento di tutti i canali 
  • Compensazione dell'effetto dei cavi, grazie alla tecnologia brevettata degli amplificatori basata sui circuiti a 4, 5 e 6 fili 
  • Ampia gamma di estensimetri elettrici con breve tempo di consegna, compresi quelli precablati per uso immediato
  • Estensimetri ottici e relativi interrogatori per prove di fatica ad alta deformazione dei materiali compositi 

Screenshots of HBM's catman data acquisition software

Analisi delle sollecitazioni

Pre-definizione e calcoli di post-elaborazione in linea delle deformazioni e sollecitazioni principali delle misurazioni effettuate con rosette di estensimetri

Conteggio ciclo Rainflow

conteggio e post-elaborazione in linea dei cicli Rainflow del collettivo di carico applicato, sia come matrice Range-Mean che da matrice a matrice (From-To Matrix)

Grafici di tendenza

Visualizzazione dei valori di picco in risposta agli stimoli (p.es. spostamento verso forza) di tutti i cicli per rilevare una possibile insorgenza di danno del provino, compreso l'avviso di allarme al superamento dei limiti di tolleranza

Allarmi per eventi inattesi

notifica e-mail, visuale o sonora all'utente e messaggi lunghi quando i valori di misura si spostano oltre i campi previsti

Conteggio cicli Span Pair

conteggio e post-elaborazione in linea dei cicli del collettivo di carico applicato usando il metodo di conteggio Span-Pair, p.es. per il confronto visuale dei collettivi di carico

Facile configurazione canale

rapida e comoda configurazione dei canali trascinando e rilasciando il tipo di ponte di estensimetri dalla banca dati sensori sui canali da configurare

Verifica stato canali estensimetrici

estensimetrici: controllo del corretto cablaggio dei canali di estensimetri mediante confronto del valore misurato con lo sbilanciamento del ponte previsto applicando un resistore di shunt

Registrazione dei soli cicli selezionati

pianificazione sequenze per registrare i cicli prescelti solo durante le prove a lungo termine (p.es.: registrazione di 1 ciclo completo ogni 10 cicli misurati), compresa la rilevazione automatica dei cicli

Integrazione nella macchine prova materiali Zwick

integrazione delle misurazioni complementari di deformazione con estensimetri sul provino nelle macchine prova materiali Zwick, p.es. per la verifica dell'allineamento del porta-provino o per le prove di Compressione Dopo Impatto (CAI - Compression After Impact) dei materiali compositi

Registrazione dei soli cicli selezionati

pianificazione sequenze per registrare i cicli prescelti solo durante le prove a lungo termine (p.es.: registrazione di 1 ciclo completo ogni 10 cicli misurati), compresa la rilevazione automatica dei cicli

Registrazione solo dei picchi e gole

pianificazione sequenze per registrare solo i picchi e le gole durante le prove a lungo termine (p.es.: registrazione di picchi e gole di tutti i cicli, oppure di solo 1 ciclo ogni 10 cicli misurati), compresa la rilevazione automatica dei cicli


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