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      Automotive

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      320 km/h

      la carreggiata piana consente una replica precisa delle manovre in curva degli sport motoristici

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      Materiali

      1500 Gradi Celsius

      soluzioni per testare leghe, materiali compositi, ceramiche e polimeri ad alta temperatura

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      20% aumento

      nella velocità di test, utilizzando la tecnologia all’avanguardia Cross Coupling Compensation

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      1 su 1.000 bambini

      avrà bisogno di un intervento chirurgico correttivo per la scoliosi

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      Ingegneria civile

      1.32 milioni di sterline

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      3x più forte

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      Energy

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      550 km/h

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Casa > Test di fatica termomeccanica

Test di fatica termomeccanica

Il dott. Christoph Leser con una prima configurazione di test TMF.

Il dott. Christoph Leser ha quasi 30 anni di esperienza come ricercatore, ingegnere di test, ingegnere applicativo e consulente di test ed è presidente della commissione dell'ASTM. Qui, il dott. Leser descrive come i ricercatori di materiali possono ottenere risultati coerenti nei test di fatica termomeccanica (TMF).

 

D: Perché c'è un interesse crescente verso i test TMF?

R: Due delle aree più interessanti della ricerca e sviluppo sui materiali oggi sono legate alle turbine utilizzate nel settore aerospaziale e nella produzione di energia. In entrambi i casi, i progettisti stanno portando l'efficienza operativa e l'affidabilità oltre ogni precedente aspettativa. Per farlo, sono necessari componenti e strutture delle turbine in grado di resistere a temperature più elevate per periodi di tempo più lunghi e in diverse condizioni di carico ciclico. I materiali in esame comprendono superleghe innovative, compositi a matrice ceramica, rivestimenti ceramici e altro ancora. Conoscere la reazione di questi materiali alle variazioni simultanee di temperatura e carico rende il TMF una parte essenziale del processo di ricerca e sviluppo.

D: Può descrivere i meccanismi e gli obiettivi dei test TMF?

R: I test TMF sono un tipo di test a fatica che simula il più fedelmente possibile le condizioni di funzionamento reali dei componenti realizzati. In particolare, i test TMF caratterizzano la risposta dei materiali al carico meccanico ciclico simultaneo e alla fluttuazione della temperatura, che producono una risposta sinergica non facile da prevedere con i test di fatica isotermici. I dati generati dai test TMF aiutano i ricercatori a definire il comportamento dei componenti e a convalidare i modelli esistenti in un ambiente di test controllato.

D: Quali sono le sfide uniche dei test TMF?

R: Il TMF può risultare complicato perché utilizza cicli meccanici e termici in fase e fuori fase. Lo sfasamento tra la deformazione indotta dalla temperatura e quella indotta meccanicamente invita a numerose interpretazioni del comportamento dei materiali. È necessario applicare il calore tramite metodi radianti o a induzione, che possono richiedere il raffreddamento. Le apparecchiature di test e i dispositivi di fissaggio devono essere in grado di resistere ad alte temperature. Acquisire dati accurati è difficile perché i sistemi ad alta precisione si comportano in modo diverso a temperature molto elevate. Il tipo di materiale testato influenza ogni configurazione e ci sono diverse opzioni per la strumentazione, il riscaldamento, il raffreddamento e l'allestimento. Per tutti questi motivi, i test TMF tendono a essere personalizzati e complessi.

D: Data questa complessità, in che modo i ricercatori possono sperare di ottenere risultati coerenti tra un test e l'altro e tra un laboratorio e l'altro?

R: Gli standard dei test, come ISO 12111 e ASTM E2368, delineano le migliori prassi per la caratterizzazione dei materiali sottoposti a carichi contemporaneamente termici e meccanici. Inoltre, il Codice di condotta europeo convalidato per i test di fatica termomeccanica controllata dalla deformazione, creato da un consorzio di partner internazionali, è un'altra valida risorsa per stabilire la coerenza dei test. Come ho già detto, una delle grandi sfide del TMF è che la deformazione totale comprende componenti termiche e meccaniche, e bisogna conoscere la distribuzione precisa. Per questo motivo, il Codice di condotta riduce il comando di sfasamento a due possibilità: cicli in fase (massima deformazione alla massima temperatura) e fuori fase (massima deformazione alla minima temperatura). Il codice comprende anche tutti i passaggi necessari per eseguire il test, dalla calibrazione alla stesura dei dati.

D: Come fanno i ricercatori ad accertarsi di rispettare i requisiti del Codice di condotta?

R: I ricercatori possono attenersi al codice, e affrontare la complessità dei test TMF, grazie a soluzioni software avanzate. MTS offre un modello di TMF per il software multiuso MTS TestSuite™ per i test secondo gli standard ASTM e ISO e il Codice di condotta europeo convalidato per i test di fatica termomeccanica a deformazione controllata. Il modello è completamente trasparente e fornisce una visione completa dei suoi algoritmi e dei suoi calcoli, in modo che i ricercatori possano usarlo per interpretare gli standard in modi diversi e possano modificarlo per ottenere nuove informazioni. Tutta questa flessibilità consente di eseguire molti test TMF diversi per una vasta gamma di campioni in materiali e forme diverse.

D: Quali caratteristiche del modello e del software sono particolarmente adatte ai test TMF?

R: Ogni compito del Codice di condotta è rappresentato nel modello da un pulsante del pannello di comando e ogni pulsante è definito da un blocco di programma modificabile dall'utente. In pratica, se si vede, si può modificare. Questo vale per i calcoli e il flusso di lavoro del test, oltre che per la rappresentazione visiva dei dati durante il test, che offre viste illimitate ed è configurabile dall'utente. Si applica anche ai risultati, in modo da poter esportare i dati e presentare i risultati nel formato più adatto alle proprie esigenze.

 

D: Che cosa c'è all'orizzonte per i test TMF?

 

R: Una delle maggiori tendenze nel campo dei test è l'integrazione della modellazione. MTS, insieme a uno dei suoi partner, ha sviluppato una soluzione per migliorare la previsione delle capacità di riscaldamento. Questa nuova soluzione consente di modellare il campione, la bobina e il morsetto per capire quali valori, tassi e distribuzione della temperatura possono essere raggiunti per il campione prima di costruire l'hardware.


TMF

Consulta le soluzioni MTS per i test TMF

Soluzioni TMF
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