Quase todas as peças mecânicas do rolamento de carga são carregadas mais de uma vez durante a vida útil de um sistema. Em muitas indústrias, os materiais estruturais são projetados para suportar condições de carga variáveis repetidas, proporcionais ou não proporcionais, uni ou multiaxiais. Muitas vezes, os projetos para estes tipos de estruturas metálicas são baseados em análises elásticas (de rendimento limitado) que não capitalizam a reserva de carga do material, levando a ineficiências no peso estrutural e na durabilidade. Em contraste, os designs de shakedown, um comportamento cíclico seguro dos elastoplásticos, podem prolongar a vida útil dos componentes e/ou os benefícios do peso leve.
Universidade de Lehigh abre as portas para projeto de Shakedown
O Shakedown é obtido estabelecendo tensões residuais apropriadas sobre a carga cíclica que levam à captura do acúmulo de plástico e à recuperação de comportamento puramente elástico. Embora desenvolvidos nos anos 1920, os conceitos e regras de projeto são pouco conhecidos fora da indústria nuclear e são bastante subutilizados em muitas comunidades de projeto de engenharia. Um obstáculo importante para a aplicação mais ampla da análise de shakedown é a falta de avaliação experimental em uma gama de condições de carga termomecânicas exigentes, utilizando medições modernas de campo completo. Fornecer esta caracterização experimental a fim de permitir aplicações mais amplas no projeto e otimização de shakedown é um dos principais objetivos da equipe da Dra. Natasha Vermaak na Universidade Lehigh.
Os dados experimentais permitem à equipe da Lehigh calibrar os modelos constitutivos. Eles combinam as informações fornecidas pelos extensômetros de contato e o sistema DIC (correlação de imagem digital) sem contato para entender melhor e modelar comportamentos inelásticos cíclicos.
Sincronização de dados
O controlador do sistema de teste tem várias entradas e saídas digitais e analógicas que sincronizam os testes termomecânicos com o controlador DIC para as medidas DIC. Os dados experimentais são armazenados em ambos os sistemas; os resultados DIC (campos DIC, componentes, projetos) são salvos no sistema DIC enquanto os dados do sistema de teste são salvos lá. Entretanto, as saídas analógicas do controlador do sistema de teste também permitem que dois canais sejam enviados para o sistema DIC com compensação termográfica e salvos nos projetos DIC correspondentes. Isto permite uma melhor sincronização de tempo entre os campos DIC e as cargas aplicadas. Também facilita a comparação das medições de campo completas com os dados baseados em pontos.
Análise e redução de dados
Uma característica importante do software do sistema de teste é a capacidade de programar experimentos que mudam o comportamento com base em medições intermediárias. Usando programação condicional, as medições de resposta de amostras resultam em critérios diferentes e lançam medições adicionais ou adaptam as condições de carga. No caso de testes de shakedown, o objetivo é determinar se o acúmulo de plástico se estabiliza ou não durante a carga cíclica. O software pode gerar um programa definido pelo usuário que verifica automaticamente esta condição. Quando usado para acionar o controlador DIC, apenas os dados pertinentes são registrados e a redução de dados é realizada. O sistema DIC também fornece recursos complementares para a sincronização e aquisição de dados.
Soluções complementares de medição de deformação
O laboratório de teste utiliza soluções de medição de deformação com e sem contato, pois juntos eles fornecem uma caracterização mais abrangente do material. O DIC fornece muito mais informações do que um extensômetro, como deslocamentos e tensões em todos os pontos visíveis da amostra. E soluções de medição sem contato proporcionam alguma liberdade adicional em relação ao tamanho da amostra, configuração experimental e reutilização. Por outro lado, os extensômetros de contato são bem conhecidos como tecnologia robusta e confiável de medição de tensão. Os extensômetros também permitem taxas de aquisição de dados mais altas do que um sistema DIC cujas imagens podem exigir espaço e tempo significativos de armazenamento de dados para processar.
O Laboratório Vermaak se beneficia do suporte de engenharia, aplicação e integração recebido de seus sistemas de teste e parceiros do sistema DIC, tornando a coleta, sincronização e análise de dados com estes sistemas precisas e eficientes.
Universidade de Lehigh abre as portas para projeto de Shakedown
O Shakedown é obtido estabelecendo tensões residuais apropriadas sobre a carga cíclica que levam à captura do acúmulo de plástico e à recuperação de comportamento puramente elástico. Embora desenvolvidos nos anos 1920, os conceitos e regras de projeto são pouco conhecidos fora da indústria nuclear e são bastante subutilizados em muitas comunidades de projeto de engenharia. Um obstáculo importante para a aplicação mais ampla da análise de shakedown é a falta de avaliação experimental em uma gama de condições de carga termomecânicas exigentes, utilizando medições modernas de campo completo. Fornecer esta caracterização experimental a fim de permitir aplicações mais amplas no projeto e otimização de shakedown é um dos principais objetivos da equipe da Dra. Natasha Vermaak na Universidade Lehigh.
Os dados experimentais permitem à equipe da Lehigh calibrar os modelos constitutivos. Eles combinam as informações fornecidas pelos extensômetros de contato e o sistema DIC (correlação de imagem digital) sem contato para entender melhor e modelar comportamentos inelásticos cíclicos.
Sincronização de dados
O controlador do sistema de teste tem várias entradas e saídas digitais e analógicas que sincronizam os testes termomecânicos com o controlador DIC para as medidas DIC. Os dados experimentais são armazenados em ambos os sistemas; os resultados DIC (campos DIC, componentes, projetos) são salvos no sistema DIC enquanto os dados do sistema de teste são salvos lá. Entretanto, as saídas analógicas do controlador do sistema de teste também permitem que dois canais sejam enviados para o sistema DIC com compensação termográfica e salvos nos projetos DIC correspondentes. Isto permite uma melhor sincronização de tempo entre os campos DIC e as cargas aplicadas. Também facilita a comparação das medições de campo completas com os dados baseados em pontos.
Análise e redução de dados
Uma característica importante do software do sistema de teste é a capacidade de programar experimentos que mudam o comportamento com base em medições intermediárias. Usando programação condicional, as medições de resposta de amostras resultam em critérios diferentes e lançam medições adicionais ou adaptam as condições de carga. No caso de testes de shakedown, o objetivo é determinar se o acúmulo de plástico se estabiliza ou não durante a carga cíclica. O software pode gerar um programa definido pelo usuário que verifica automaticamente esta condição. Quando usado para acionar o controlador DIC, apenas os dados pertinentes são registrados e a redução de dados é realizada. O sistema DIC também fornece recursos complementares para a sincronização e aquisição de dados.
Soluções complementares de medição de deformação
O laboratório de teste utiliza soluções de medição de deformação com e sem contato, pois juntos eles fornecem uma caracterização mais abrangente do material. O DIC fornece muito mais informações do que um extensômetro, como deslocamentos e tensões em todos os pontos visíveis da amostra. E soluções de medição sem contato proporcionam alguma liberdade adicional em relação ao tamanho da amostra, configuração experimental e reutilização. Por outro lado, os extensômetros de contato são bem conhecidos como tecnologia robusta e confiável de medição de tensão. Os extensômetros também permitem taxas de aquisição de dados mais altas do que um sistema DIC cujas imagens podem exigir espaço e tempo significativos de armazenamento de dados para processar.
O Laboratório Vermaak se beneficia do suporte de engenharia, aplicação e integração recebido de seus sistemas de teste e parceiros do sistema DIC, tornando a coleta, sincronização e análise de dados com estes sistemas precisas e eficientes.
