Nesta sessão de Perguntas e Respostas, os engenheiros de aplicação da MTS discutem as nuances e os desafios dos testes de alta força em materiais e componentes.
P: O que é um teste de alta força? Que tipos de corpos de prova requerem testes de alta força?
R: Em geral, qualquer teste que requeira mais de 1 Meganewton (MN), ou 220 kip, se qualifica como um teste de alta força. Os testes mecânicos de alta força são críticos para determinar o desempenho e as propriedades de durabilidade de materiais, componentes e subconjuntos em muitas indústrias, incluindo materiais de construção como concreto e aço; estruturas civis, como vigas, colunas e vergalhões; e grandes componentes para a indústria aeroespacial, petróleo e gás, ferrovias e turbinas eólicas. Essencialmente, se você fizer um corpo de prova suficientemente grande, isso exigirá um teste de alta força.
P: Quais aplicações são mais comuns em testes de alta força?
R: As aplicações de alta força podem variar desde a caracterização da força estática até estudos complexos e dinâmicos de vida. Muitos desenvolvedores e fabricantes de produtos preferem testar componentes em escala real devido aos efeitos volumétricos - como uma amostra de material ou corpo de prova fica maior, seu comportamento pode mudar. Esta variabilidade é especialmente verdadeira para alguns materiais, tais como alumínio ou compósitos poliméricos.
P: Como os engenheiros utilizam os dados dos testes de alta força?
R: Os testes de alta força fornecem dados essenciais para o desenvolvimento de estruturas, componentes e produtos confiáveis que funcionam como esperado. Os testes de alta força investigam e determinam tensões máximas para materiais, que podem ser difíceis de prever devido aos efeitos volumétricos mencionados na resposta anterior. O tamanho do corpo de prova pode influenciar muito a curva de fadiga de um material, que é usada no projeto do produto.
Os engenheiros utilizam testes de alta força para determinar se os mecanismos de falha de um material variam de acordo com o tamanho dos corpos de prova e, em seguida, criam modelos que se adaptam a essas variações. Para alguns materiais, tais como compósitos de polímeros, os testes dinâmicos de alta força ajudam os engenheiros a entender como a trama e o ângulo das fibras de reforço afetam a resistência final e a vida útil do material.
P: Há quanto tempo a MTS fornece soluções de alta força? Onde eles foram implantados?
R: Há mais de 50 anos, a MTS vem resolvendo desafios de testes de alta força. Fomos os primeiros a usar a hidráulica para testes de materiais cíclicos e os primeiros a usá-la para testes de alta força. O que isso significa para os clientes é que nossa equipe entende as implicações de todas as decisões que devem ser tomadas para obter uma solução que forneça os dados de que você precisa. Já vimos o que funciona e o que não funciona e podemos ajudá-lo a evitar problemas antes que eles apareçam.
A MTS implantou estes sistemas globalmente para aplicações que vão desde a pesquisa básica até a identificação de propriedades específicas de materiais, e hoje temos sistemas em universidades, centros de pesquisa governamentais e instalações de fabricação comercial em uma ampla gama de segmentos, incluindo aeroespacial, automotiva, energia e engenharia civil
P: Que tipo de sistemas a MTS oferece para aplicações de testes de alta força?
R: A MTS oferece um portfólio completo de sistemas de teste padrão de alta força para testes de até 5 MN (1100 kip) e pode fornecer soluções projetadas sob medida para requisitos de maior capacidade de força também. Nesses casos, a MTS trabalha em estreita colaboração com os clientes para projetar e construir seu sistema, como um sistema de 10 MN (2200 kip) para a realização de testes de flexão de vigas de aço estrutural, ou um sistema de 30 MN (6600 kip) para a realização de testes de compressão de colunas de concreto armado. Os sistemas de teste podem vir em uma orientação tradicional vertical ou horizontal.
P: Quais são as vantagens de uma orientação horizontal ou vertical?
R: Isso depende do corpo de prova que está sendo testado. Um cliente que testa cabos longos ou oleodutos, por exemplo, pode ter mais facilidade para carregar o corpo de prova em uma estrutura horizontal usando uma ponte rolante. Por outro lado, um teste de compressão usando placas é muito mais fácil de fazer em uma estrutura vertical onde o usuário pode ajustar e alinhar corretamente o corpo de prova na placa inferior - algo que seria quase impossível de se fazer em uma estrutura horizontal.
Estrutura de Carga de alta força horizontal
P: Os testes de alta força exigem garras especiais?
R: Sim. Nossas garras são dimensionadas e projetadas para reduzir a massa para testes dinâmicos de alta força. Elas são projetados para serem leves para melhorar o desempenho e dar aos clientes a mais ampla gama possível de frequência e força máxima. As garras leves ajudam a evitar o desperdício de muita energia para obter os mesmos resultados.
As garras de alta força de massa reduzida oferecem uma ampla gama de frequência e força máxima
P: Como você mede a força aplicada aos corpos de prova?
R: Medir com precisão a força nessas cargas elevadas é um desafio único, e temos algumas soluções diferentes. A MTS pode fabricar células de carga personalizadas para requisitos de testes de alta força de até 30 MN. Estes transdutores de força de alta capacidade podem apresentar um projeto multicoluna ou de tubo que resiste a forças e momentos exteriores para maior precisão e alta rigidez lateral. Temos também uma solução de menor custo que utiliza um sensor de pressão para calcular a força aplicada com base na área do pistão do atuador. Este sensor "Delta P" é fácil de instalar e calibrar e tem precisões similares às de uma célula de carga com forças elevadas.
Célula de carga MTS 30 MN (6500 kip)
P: Como manter o alinhamento adequado em soluções de teste de alta força?
R: O alinhamento é crítico porque qualquer deformação no corpo de prova comprometerá a qualidade dos dados. Nossas estruturas de carga exibem um alinhamento superior do sistema, o que minimiza o esforço de flexão para aumentar a precisão do teste e reduzir a dispersão de dados. Além disso, oferecemos dispositivos de alinhamento para nossas soluções padrão (até 1 MN) que facilitam a detecção se alguma parte do trem de carga de um corpo de prova totalmente instrumentado estiver fora de alinhamento.
P: Como as estruturas de carga de alta força da MTS se comparam a outras soluções de alta força no mercado?
R: Numerosos aperfeiçoamentos de projeto derivados de décadas de atendimento às necessidades do mundo real colocam os sistemas de alta força da MTS em uma categoria incomparável. Por exemplo, a travessa soldada tem um design de "banheira" que contém o atuador do sistema, minimizando a distância entre o rolamento e a base de teste para fornecer resultados mais precisos. Os coletores de serviço hidráulico (HSMs) são montados diretamente sobre a estrutura e utilizamos o acúmulo local acoplado próximo, conforme a necessidade. As colunas suaves do sistema com grampos integrados à travessa permitem o ajuste rápido da altura da travessa. Todos estes elementos de projeto se manifestam na incomparável utilidade e robustez do sistema e sua capacidade de executar testes de fadiga até a classificação de força total da estrutura por períodos muito longos de tempo.
P: Os sistemas de estrutura de alta força de carga apresentam desafios únicos em termos de instalações?
R: Sim, pode ser muito desafiador. Tivemos que remover telhados de edifícios e movimentar os sistemas para dentro usando um guindaste. A instalação dessas soluções de teste de alta força geralmente requer uma ampla experiência na integração de sistemas. Por exemplo, entregamos um sistema de 30 MN a uma instalação em Taiwan onde integramos componentes projetados em Minneapolis e fabricados por fornecedores de todo o mundo. Mesmo para sistemas menores de alta força, o projeto das instalações tem um papel importante. A placa base do sistema muitas vezes deve ser integrada com o piso do edifício. Temos a experiência para orientar os clientes durante o processo, para que eles entendam como preparar as instalações para uma instalação bem sucedida e operações de teste.
Entre em contato com a MTS hoje e saiba como você pode se beneficiar de décadas de experiência em testes de alta força da MTS.
