MTS3000 - O sistema para determinação automática de tensão residual usando strain gages

A resistência dos componentes é influenciada, sem mostrar quaisquer sinais visíveis, pelas tensões residuais que existem nestes componentes. Portanto, o objetivo é determinar as tensões mecânicas nos componentes. Com o método de perfuração para a determinação de tensões residuais, um pequeno furo de 1.6mm é feito na peça de trabalho e strain gages são usados para medir a dilatação resultante.

A SINT Technology oferece o amplificador requerido e o sistema MTS3000 que permite que este processo seja confortavelmente implementado. O sistema utiliza um motor que permite perfurações a 300,000 rpm. O aparecimento de alterações de dilatação (devido a perfuração "step-by-step" na peça de trabalho) será detectada por uma roseta extensométrica projetada para este processo.

O processamento de sinal é executado digitalmente. Além das funções de controle do sistema, o software-pacote compreende quatro diferentes algorítmos de avaliação que permitem que as tensões mecânicas sejam computadas à partir da dilatação medida. Todo o processo de medição é controlado por PC. Isto assegura um alto grau de confiabilidade na medição bem como uma ótima reproducibilidade.

SINT Technology

Assista ao vídeo do MTS3000:

Método de cálculo retroativo

O software de reprocessamento permite que as tensões residuais no material sejam calculadas a partir das tensões medidas.

A escolha do método de cálculo retroativo é muito importante na produção da representação mais precisa do estado real das tensões. Muitos pesquisadores contribuíram e continuam a contribuir com a extensa literatura que descreve o método de perfuração.

Atualmente, existem quatro métodos diferentes de cálculo retroativo no software de reprocessamento: o Método de Força Uniforme de acordo com o padrão ASTM E837-13, o Método Não-Uniforme de acordo com o padrão ASTM E837-01, o Método de Schwarz-Kockelmann e o Método Integral.

Método de tensão uniforme [Padrão ASTM E 837-01]

Este método, descrito no padrão ASTM E 837-01 , baseia-se no pressuposto de que as tensões não variam com a distância da superfície da amostra. Por esse motivo, o método não considera a resolução espacial. No entanto, quando as tensões residuais medidas estão próximas do campo de tensão uniforme, este é o melhor método a ser escolhido, pois é o menos sensível aos efeitos dos erros de teste.

Fornece também uma estimativa rápida do nível de tensão residual médio na amostra; É por isso que esse tipo de cálculo é universalmente usado e aceito.

Método de tensão não uniforme [Padrão ASTM E 837-13]

Este método, descrito no padrão ASTM E 837-13, introduz o cálculo de tensões não uniformes. As etapas de cálculo e a profundidade são fixadas por este padrão e o processo de cálculo refere-se ao Método Integral (veja abaixo para mais detalhes) com a regularização de Tikhonov para reduzir os erros aleatórios nas tensões calculadas.

A ASTM E 837-13 é o único padrão completo de tensões residuais disponível a nível mundial.

Método de Schwarz-Kockelmann

O método de Kockelmann baseia-se na teoria de que existe uma função de correlação entre a derivada da deformação e a distribuição da tensão, expressa em função da profundidade do furo. A ligação é formada por um par de coeficientes ( Kx e Ky), calculados em um modelo de simulação, que relacionam tensão e deformação.

A partir desses valores de tensão, é possível calcular as principais tensões e ângulos usando o Mohr's Circle.

Método integral

Este método, proposto por GS Schajer, fornece uma análise de estresse residual separada em cada incremento de profundidade de perfuração de furos. Neste método, as contribuições para as relaxações de tensão total medidas em todas as profundidades são consideradas simultaneamente, dando uma maior resolução espacial do que os outros métodos.

Para simplificar o problema da avaliação da tensão residual, Schajer propôs que o campo de tensão pudesse ser descrito por meio de funções passo a passo cujo valor é constante através das profundidades de furos parciais. Com essa hipótese, Schajer estabeleceu os coeficientes numéricos que são utilizados para o cálculo. A profundidade máxima para a qual o método pode ser utilizado é 0,5 vezes o raio médio do strain gauge roseta usado para o teste.

O método integral deve ser escolhido quando se espera que os tensões residuais variem significativamente com a profundidade; No entanto, ele também possui a maior sensibilidade para testar erros.


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