تست خستگی کیست؟ توضیح بده.
تست خستگی یک شکل تخصصی از تست مکانیکی است که با اعمال بارگذاری چرخه‌ای بر روی یک "کوپن" یا سازه انجام می‌شود. این آزمایش‌ها یا برای تولید عمر خستگی و داده‌های رشد ترک، شناسایی مکان‌های بحرانی و یا برای نشان دادن ایمنی سازه‌ای که ممکن است مستعد خستگی باشد استفاده می‌شوند. تست خستگی بر روی طیف وسیعی از قطعات از نمونه بریده‌شده گرفته تا کالاهای مورد تست با اندازه کامل مانند خودرو و هواپیما استفاده می‌شود. تست‌های خستگی روی نمونه‌های بریده‌شده معمولاً با استفاده از دستگاه‌های تست سروو هیدرولیک انجام می‌شوند که قادر به اعمال بارهای چرخه‌ای "با دامنه متغیر" بزرگ هستند. تست "دامنه ثابت" می‌تواند توسط ماشین‌های نوسانی ساده‌تر نیز اعمال شود. "عمر خستگی" یک نمونه تعداد چرخه‌هایی است که برای شکستن نمونه طول می‌کشد. این داده‌ها را می‌توان برای ایجاد منحنی‌های استرس-زندگی یا کرنش-زندگی استفاده کرد. سرعت رشد ترک در یک نمونه را می‌توان در طول آزمایش یا بعد از آن با استفاده از فراکتوگرافی ‌اندازه‌گیری کرد. آزمایش نمونه‌ها همچنین می‌تواند در داخل اتاقک‌های محیطی انجام شود که در آن دما، رطوبت و محیطی که ممکن است بر سرعت رشد ترک تأثیر بگذارد را می‌توان کنترل کرد. به دلیل اندازه و شکل منحصر به فرد مقالات آزمایشی با اندازه کامل، "دکل‌های آزمایشی" ویژه برای اعمال بار از طریق یک سری محرک‌های هیدرولیکی یا الکتریکی ساخته می‌شوند. هدف محرک‌ها بازتولید بارهای قابل توجهی است که توسط یک سازه تجربه می‌شود، که در مورد هواپیما ممکن است شامل مانور، وزش باد، بوفه و بارگذاری زمین-هوا-زمین (GAG) باشد. یک نمونه معرف یا بلوک بارگذاری به طور مکرر اعمال می‌شود تا زمانی که عمر ایمن سازه نشان داده شود یا خرابی‌هایی رخ دهد که نیاز به تعمیر دارند. ابزار دقیقی مانند لودسل‌ها ، کرنش سنج‌ها و گیج‌های جابجایی بر روی سازه نصب می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که بارگذاری صحیح اعمال شده‌است‌. بازرسی‌های دوره‌ای از سازه در اطراف غلظت‌های بحرانی تنش مانند سوراخ‌ها و اتصالات برای تعیین زمان یافتن ترک‌های قابل تشخیص و اطمینان از اینکه هرگونه ترکی رخ می‌دهد، بر سایر نواحی مقاله آزمایشی تأثیر نمی‌گذارد، انجام می‌شود. از آنجایی که نمی‌توان همه بارها را اعمال کرد، هر گونه بارهای سازه‌ای نامتعادل معمولاً از طریق سازه‌های غیر بحرانی مانند زیرانداز به کف آزمایشی واکنش نشان می‌دهند.استانداردهای شایستگی پرواز معمولاً نیاز به انجام آزمایش خستگی برای هواپیماهای بزرگ قبل از صدور گواهینامه دارند تا "عمر ایمن" آن‌ها مشخص شود. هواپیماهای کوچک ممکن است ایمنی را از طریق محاسبات نشان دهند، اگرچه معمولاً به دلیل عدم اطمینان بیشتر از عوامل "پراکندگی" یا ایمنی بزرگتر استفاده می‌شود. تست‌های نمونه.از آزمون‌های خستگی برای به دست آوردن داده‌های مواد مانند سرعت رشد ترک خستگی استفاده می‌شود که می‌تواند با معادلات رشد ترک برای پیش بینی عمر خستگی استفاده شود. این آزمایش‌ها معمولاً میزان رشد ترک را در هر چرخه تعیین می‌کنند formula_1 در مقابل محدوده فاکتور شدت تنش formula_2 ، که در آن حداقل ضریب شدت تنش formula_3 مربوط به حداقل بار برای formula_4 و برای صفر در نظر گرفته می‌شود formula_5 ، و formula_6 نسبت استرس است formula_7 . آزمایش‌های استاندارد برای اطمینان از تکرارپذیری و امکان تعیین آسان فاکتور شدت تنش ایجاد شده‌اند، اما می‌توان از اشکال دیگر استفاده کرد، مشروط بر اینکه کوپن به اندازه کافی بزرگ باشد که بیشتر الاستیک باشد. شکل نمونه می‌توان از انواع نمونه‌ها استفاده کرد اما برخی از نمونه‌های رایج عبارتند از: فرمول‌های محدوده شدت تنش.نمونه کشش فشرده.formula_8 ضخامت توصیه شده‌است‌.محدوده شدت استرس formula_9 برای نمونه‌های فشرده را می‌توان از بار اعمال شده formula_10 ، برای یک نمونه عرض formula_11 با استفاده از محاسبه کرد.formula_12جایی که formula_13 و formula_14 طول ترک و formula_15 فاصله بین بار اعمال شده و صفحه پشتی نمونه است. این معادله برای formula_16 معتبر است.نمونه کشش ترک‌خورده در مرکزاین نمونه دارای یک ترک مرکزی از طول formula_17 است.معیار تجربی زیر برای اطمینان از اینکه نمونه به اندازه کافی بزرگ است برای اطمینان از برآورده شدن مکانیک شکست الاستیک خطی استفاده می‌شود formula_18جایی که formula_19 تنش تسلیم جبران 0.2 درصد و formula_11 ضخامت نمونه است.محدوده شدت تنش برای نمونه را می‌توان از محاسبه کرد.formula_21نمونه ترک تک‌لبهاین نمونه با یک ترک جانبی طول formula_14. حداقل اندازه نمونه با داده می‌شود.formula_23محدوده شدت استرس برای این نمونه است.formula_24جایی که F برابراست با formula_25و formula_26 برابر است با formula_27و formula_28 . ابزار دقیق ابزار دقیق زیر معمولا برای نظارت بر تست‌های نمونه استفاده می‌شود: تست‌های خستگی در مقیاس کامل.آزمایشات در مقیاس کامل ممکن است برای موارد زیر استفاده شوند: همچنین می‌توان از تست‌های خستگی برای تعیین میزان آسیب خستگی گسترده استفاده کرد. مقاله تست.صدور گواهینامه مستلزم دانستن و محاسبه تاریخچه بار کامل است که توسط یک مقاله آزمایشی تجربه شده‌است‌. استفاده از مقالات آزمایشی که قبلاً برای آزمایش اثبات استاتیکی استفاده شده‌اند، باعث ایجاد مشکلاتی در جاهایی که "اضافه بار" اعمال شده‌اند و می‌تواند سرعت رشد ترک‌های خستگی را به تاخیر بیندازد. بارهای آزمایشی معمولاً با استفاده از یک سیستم جمع‌آوری داده ثبت می‌شوند که داده‌هایی را از احتمالاً هزاران ورودی از ابزار دقیق نصب شده بر روی مقاله آزمایشی به دست می‌آورد، از جمله: ‌فشارسنج، ‌فشارسنج، لودسل، LVDT و غیره. ترک‌های خستگی معمولاً از مناطق با تنش بالا مانند غلظت تنش یا نقص‌های مواد و ساخت شروع می‌شوند. مهم است که مقاله آزمایشی نماینده همه این ویژگی‌ها باشد. ترک‌ها ممکن است از منابع زیر شروع شوند: توالی بارگذاری.یک بلوک نماینده بارگذاری به طور مکرر اعمال می‌شود تا زمانی که "عمر ایمن" سازه نشان داده شود یا خرابی‌هایی رخ دهد که نیاز به تعمیر دارند. اندازه دنباله به گونه ای انتخاب می‌شود که حداکثر بارهایی که ممکن است باعث اثرات عقب ماندگی شوند به اندازه کافی اغلب، معمولاً حداقل ده بار در طول آزمایش اعمال شوند، به طوری که هیچ اثر توالی وجود نداشته باشد. توالی بارگذاری به طور کلی فیلتر می‌شود تا اعمال چرخه‌های کوچک آسیب‌رسان غیرخستگی را که اعمال آن‌ها خیلی طول می‌کشد، حذف کند. دو نوع فیلتر معمولا استفاده می‌شود: سرعت تست سازه‌های بزرگ معمولاً محدود به چند هرتز است و باید از فرکانس تشدید سازه اجتناب شود. دستگاه تست.تمام اجزایی که بخشی از دستگاه "آزمایشی" یا ابزار دقیق نیستند، "دستگاه تست" نامیده می‌شوند. اجزای زیر معمولاً در "تست‌های خستگی در مقیاس کامل" یافت می‌شوند: ابزار دقیق.ابزار دقیق زیر معمولا در تست خستگی استفاده می‌شود: نصب هر گونه ‌فشارسنج بر روی مقاله آزمایشی که برای نظارت بر هواپیماهای ناوگان نیز استفاده می‌شود، مهم است. این اجازه می‌دهد تا همان محاسبات آسیب را روی مقاله آزمایشی انجام شود که برای ردیابی عمر خستگی هواپیماهای ناوگان استفاده می‌شود. این راه اصلی برای اطمینان از اینکه هواپیماهای ناوگان از عمر ایمن تعیین شده از آزمایش خستگی تجاوز نمی‌کنند است. بازرسی‌ها.بازرسی جزء آزمون خستگی را تشکیل می‌دهد. دانستن زمان وقوع یک ترک قابل تشخیص برای تعیین عمر تایید شده هر جزء علاوه بر به حداقل رساندن آسیب به سازه اطراف و ایجاد تعمیراتی که کمترین تأثیر را بر گواهی سازه مجاور دارد، مهم است. بازرسی‌های غیرمخرب ممکن است در طول آزمایش انجام شود و آزمایش‌های مخرب ممکن است در پایان آزمایش مورد استفاده قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که سازه ظرفیت تحمل بار خود را حفظ می‌کند. گواهینامه.تفسیر و صدور گواهینامه آزمون شامل استفاده از نتایج آزمون خستگی برای توجیه عمر و عملکرد ایمن یک آیتم است. هدف از صدور گواهینامه این است که اطمینان حاصل شود که احتمال خرابی در سرویس به طور قابل قبولی کم است. ممکن است لازم باشد عوامل زیر در نظر گرفته شوند: استانداردهای پروازی معمولاً ایجاب می‌کند که هواپیما حتی با ساختار تخریب شده به دلیل وجود ترک ناشی از خستگی، ایمن بماند. [13]تست‌های خستگی قابل توجه.منابع: